CN1255502C - 混合制冷剂 - Google Patents
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Abstract
碳氢化合物/阻燃剂混合制冷工质，含有HFC13I1，HFC134a，CO2，以上三种工质在制冷系统中除作为制冷剂外，也作为阻燃剂。由HFC13I1，HFC134a，CO2分别与HC1270、HC170、HC290组成不同的碳氢化合物/阻燃剂混合制冷工质。本发明的有益效果在于，通过引入阻燃组元工质，并变化混合物的组元和组成，在源头上降低工质的可燃性，组成以自然工质为主体，环境特性、安全性和循环性能俱佳的HCs/阻燃剂混合工质，用以在空调系统中替代HCFC22。
Description
技术领域
本发明属于空调或制冷系统中的制冷剂。
背景技术
由于HCFC22的淘汰已成定局，寻求其替代物的研究正在全球范围内迅速展开。到目前为止，比较成熟的替代物有HFC134a、HFC32/HFC134a、HFC32/HFC125/HFC134a(R407C，质量组成23/25/52％)和HFC32/HFC125(R410A，质量组成50/50％)等卤代烃。但是随着温室效应给全球生态环境带来日益严重的后果与灾害，人们开始越来越多地关注全球变暖这一环境问题。事实上，只要是人工合成的制冷剂都有可能带来新的、某种意想不到的、有害于环境或人类的问题。因此，将替代物研究的注意力转向环境特性优良的自然物质，也就成为必然。而且某些自然工质，如氨、二氧化碳等，已经成功地得到应用。碳氢化合物(HCs)是自然工质中的一大类。因为具有物系和性能上的多样性，所以可从中筛选出性能优良的物系，并根据优势互补原则形成多种混合工质组合，逼近被替代的CFCs(氯氟烃)和HCFCs(氢氯氟烃)，形成纯天然替代物。这些物质不仅ODP(臭氧破坏势)，GWP(温室效应势)值为0、GWP与CO2有相同的量级，而且易于获得、凝固点低、对金属不腐蚀、可与润滑油很好地互溶以保证换热。
但是碳氢化合物的可燃、易爆性阻碍了它们得到广泛的应用。如何解决碳氢化合物的安全性问题，是实现实际应用的关键。
发明内容
为推进碳氢化合物(HCs)自然工质的安全应用，本发明的目的是通过引入阻燃工质，并变化混合物的组元和组成，在源头上降低工质的可燃性，组成以自然工质为主体的碳氢化合物/阻燃剂混合制冷工质，用以在空调系统中替代HCFC22。
本发明内容介绍及实施例：混合制冷剂含有HFC13I1，HFC134a，CO2，以上三种工质在制冷系统中除作为制冷剂外，也作为阻燃剂。由HC1270、HFC13I1、HC170组成碳氢化合物/阻燃剂混合制冷工质-1，由HC1270、HFC134a、HC170组成碳氢化合物/阻燃剂混合制冷工质-2，由HC290、HFC134a、HC170组成碳氢化合物/阻燃剂混合制冷工质-3，由HC290、HFC134a、CO2组成碳氢化合物/阻燃剂混合制冷工质-4，由物/阻燃剂混合制冷工质-3，由HC290、HFC134a、CO2组成碳氢化合物/阻燃剂混合制冷工质-4，由HC1270、HFC134a、CO2组成碳氢化合物/阻燃剂混合制冷工质-5，由HC290、HFC13I1、CO2组成碳氢化合物/阻燃剂混合制冷工质-6，由HC1270、HFC13I1、CO2组成碳氢化合物/阻燃剂混合制冷工质-7。各不同组元工质组成的碳氢化合物/阻燃剂混合制冷工质其具体摩尔配比为：
HC1270/HFC13I1/HC170(碳氢化合物/阻燃剂混合制冷工质-1)：75-55/15-25/10-20mol％，HC1270/HFC134a/HC170(碳氢化合物/阻燃剂混合制冷工质-2)：80-35/15-45/5-20mol％，HC290/HFC134a/HC170(碳氢化合物/阻燃剂混合制冷工质-3)：75-35/15-45/10-20mol％，HC290/HFC134a/CO2(碳氢化合物/阻燃剂混合制冷工质-4)：75-55/15-35/10mol％，HC1270/HFC134a/CO2(碳氢化合物/阻燃剂混合制冷工质-5)：80-50/15-40/5-10mol％，HC290/HFC13I1/CO2(碳氢化合物/阻燃剂混合制冷工质-6)：75-65/15-25/10mol％，HC290/HFC13I1/CO2(碳氢化合物/阻燃剂混合制冷工质-7)：75-65/15-25/10mol％。
本发明所述制冷剂其制备方法是，在常温下将容器和管路抽空后，将上述各组元工质按其相应摩尔的配比进行物理混合即可。
本发明的有益效果在于，通过引入阻燃组元工质，并变化混合物的组元和组成，在源头上降低工质的可燃性，组成以自然工质为主体，环境特性、安全性和循环性能俱佳的HCs/阻燃剂混合工质，用以在空调系统中替代HCFC22。
上述组元中的HC1270称为丙稀，其分子式为CH2CHCH3，分子量为42.081。HC290称为丙烷，其分子式为CH3CH2CH3，分子量为44.097。HC170称为乙烷，其分子式为CH3CH3，分子量为30.070。HFC134a称为四氟乙烷，其分子式为CH2FCF3，分子量为102.03。HFC13I1称为三氟碘甲烷，其分子式为CF3I，分子量为195.9。CO2(R744)称为二氧化碳，其分子式为CO2，分子量为44.01。
具体实施方式
实施例1：取65％HC1270，20％HFC13I1，15％HC170，(均为摩尔百分数，下同)将这三种组元在常温下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例2：取65％HC1270，30％HFC134a，5％HC170，将这三种组元在常温下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例3：取65％HC290，20％HFC134a，15％HC170，将这三种组元在常温下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例4：取75％HC290，15％HFC134a，10％CO2，将这三种组元在常温下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例5：取75％HC1270，20％HFC134a，5％CO2，将这三种组元在常温下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例6：取75％HC290，15％HFC13I1，10％CO2，将这三种组元在常温下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例7：取75％HC1270，15％HFC13I1，10％CO2，将这三种组元在常温下进行物理混合后作为制冷剂。
若空调、热泵系统的设计工况取为：蒸发温度为7.2℃，冷凝温度约为54.4℃，压机吸气温度为35℃，过冷温度为46.1℃，压机效率为85％，根据循环计算，将上述七个实施例的有关参数以及与HCFC22和现有替代物之一R407C的比较列于下表1、2：
表1
| HCFC22 | R407C | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
| ODP | 0.05 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| GWP | 1700 | 1370 | 142.4 | 392.1 | 262.4 |
| 蒸发压力MPa | 0.614 | 0.623 | 0.690 | 0.627 | 0.646 |
| 冷凝压力MPa | 2.100 | 2.321 | 2.329 | 2.134 | 2.227 |
| 压比 | 3.42 | 3.72 | 3.38 | 3.40 | 3.45 |
| 排气温度℃ | 110.7 | 100.1 | 101.7 | 96.1 | 93.4 |
| COP*(能效比) | 1.00 | 0.94 | 0.90 | 0.95 | 0.93 |
| 冷量* | 1.00 | 0.96 | 1.04 | 1.33 | 1.39 |
| 容积制冷量* | 1.00 | 0.98 | 0.97 | 0.94 | 0.93 |
表2
| HCFC22 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 | |
| ODP | 0.05 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| GWP | 1700 | 197.35 | 262.3 | 107.35 | 107.35 |
| 蒸发压力MPa | 0.614 | 0.661 | 0.672 | 0.634 | 0.720 |
| 冷凝压力MPa | 2.100 | 2.382 | 2.280 | 2.338 | 2.389 |
| 压比 | 3.42 | 3.60 | 3.39 | 3.69 | 3.32 |
| 排气温度℃ | 110.7 | 97.05 | 97.8 | 98.4 | 102.2 |
| COP*(能效比) | 1.00 | 0.88 | 0.95 | 0.88 | 0.93 |
| 冷量* | 1.00 | 1.41 | 1.42 | 1.13 | 1.18 |
| 容积制冷量* | 1.00 | 0.94 | 0.99 | 0.91 | 1.03 |
*：与HCFC22相应指标的相对值
由上表可见，这七个实施例中碳氢化合物/阻燃剂混合制冷工质的环境性能均比HCFC22及现有替代物好。排气温度均比HCFC22低。冷凝压力、蒸发压力等参数均与HCFC22相近。COP虽比HCFC22略低，但与现有一种替代物R407C相当。容积制冷量大致与HCFC22相当，有的还略高。
本发明属于绿色系列混合工质，以自然工质(碳氢化合物、CO2)为主体，环境特性优良(ODP值为0、GWP值低)；引入阻燃剂，改善了安全性；与机组材料和润滑油兼容，价格低廉；热力性能优良，主要循环性能指标与HCFC22相近或略优，可用于在制冷、空调、热泵系统中灌注式替代环害工质HCFC22。具有环保和节能效益。
Claims (2)
1.混合制冷剂，含有HFC13I1，HFC134a，CO2，其特征是HFC13I1、HFC134a和CO2在制冷系统中除作为制冷剂外，也作为阻燃剂，由HC1270、HFC13I1、HC170组成碳氢化合物/阻燃剂混合制冷工质-1，由HC1270、HFC134a、HC170组成碳氢化合物/阻燃剂混合制冷工质-2，由HC290、HFC134a、HC170组成碳氢化合物/阻燃剂混合制冷工质-3，由HC290、HFC134a、CO2组成碳氢化合物/阻燃剂混合制冷工质-4，由HC1270、HFC134a、CO2组成碳氢化合物/阻燃剂混合制冷工质-5，由HC290、HFC13I1、CO2组成碳氢化合物/阻燃剂混合制冷工质-6，由HC1270、HFC13I1、CO2组成碳氢化合物/阻燃剂混合制冷工质-7。
2.按照权利要求1所述的混合制冷剂，其特征是所述的由各不同工质组成的碳氢化合物/阻燃剂混合制冷工质其具体摩尔配比为：
HC1270/HFC13I1/HC170(碳氢化合物/阻燃剂混合制冷工质-1)：
75-55/15-25/10-20mol％，
HC1270/HFC134a/HC170(碳氢化合物/阻燃剂混合制冷工质-2)：
80-35/15-45/5-20mol％，
HC290/HFC134a/HC170(碳氢化合物/阻燃剂混合制冷工质-3)：
75-35/15-45/10-20mol％，
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