CN1780892A - 一种替代hcfc－22的环保型制冷剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种替代HCFC－22的环保型制冷剂。该制冷剂含有氟乙烷(HFC－161)、五氟乙烷(HFC－125)和二氟甲烷(HFC－32)三种组分。其质量百分比为：HFC－161：5％－60％，HFC－125：25％－50％，HFC－32：5％－50％。该制冷剂ODP值为零，不破坏大气臭氧层，与HCFC－22及其现有的替代物R407C、R410A相比，GWP值更小，更符合环境保护的要求。该制冷剂的工作压力及压比与HCFC－22相近，在基本不改变系统主要部件的前提下，可作为HCFC－22的长期替代物，并且可以减少充灌量。
Description
一种替代 HCFG-22的环保型制冷剂
技术领域
本发明涉及制冷剂， 尤其涉及一种替代 HCFC-22的环保型制冷剂。 技术背景
在氢氯氟烃（HCFC)类制冷剂中， 由于 HCFC-22在热力学、 化学和物理等 方面优良的综合性能， 目前已被广泛地应用于空调、 低温和食品冷冻等工程中。
但是 HCFC-22对大气同温层中的臭氧层具有一定的破坏作用， 其消耗臭氧 层潜能 ODP ( Ozone Depletion Potential)值为 0.055 (以 CFC-11作为基准值 1.0)。 近年来人们对 HCFC-22的这种破坏作用已日益重视， 1995年 12月召开的 《关 于消耗臭氧层物质的蒙特利尔协议书》 缔约国第七次代表大会己将发达国家 HCFC-22的禁用期提前到 2020年， 我国也将于 2030年起停止使用 HCFC-22。
此外， HCFC-22 还存在另外一个严重的环境问题， 即对地球的温室效应， 其全球变暖潜能 GWP (Global Warming Potential) 值为 1700 (以 C02作为基准 值 1.0)， 全球变暖效应很大。 1997年召开的关于防止地球变暖京都会议中己经 特别强调要控制温室效应气体的排放。种种现象表明对制冷空调领域中有重要地 位的 HCFC-22的替代工作已是势在必行。
现有研究表明， 没有哪一种纯工质的 COP值和容积制冷量能均优于 R22, 甚至没有接近的， 在这种情况下， 通常考虑采用 HFC的混合工质作为替代工质。 在该原则的指导下， 目前技术中通常使用 R407C和 R410A作为 HCFC-22的主 要替代制冷剂。
R407C是 R32、 R125和 R134a的三元近共沸混合物， 其蒸发压力和冷凝压 力与 HCFC-22非常接近， 这是 R407C替代 HCFC-22的最大优点。但是， R407C 的传热特性较差， 在空调工况下的单位容积制冷量和 COP值都小于 HCFC-22。 为了达到与 HCFC-22相同的冷量， 需要增加冷凝面积， 而且冷凝器风量也需要 增加， 这样， 其冷凝器要比 HCFC-22系统大很多。 由于它是近共沸制冷剂， 在 换热器中可能会发生分馏作用， 从而导致蒸发和冷凝过程中组分随温度、压力而 变化， 在换热器的定压相变过程中还存在约 7°C的温度滑移； 因此， 系统的泄漏
会导致组分的明显改变， 这使得 R407C空调系统的维修和保养存在一定的困难， 同时对其传热性能也会产生一定的影响。
R410A是 R32和 R125的二元近共沸混合物， 它具有基本恒定的沸点， 这给 制冷剂的充灌、 设备的更换提供了方便。 在空调工况下， R410A 的 COP 值比 HCFC-22约小 9%， 其蒸发压力、 冷凝压力以及容积制冷量都比 HCFC- 22大很 多， 不能直接用来替代 HCFC-22, 在使用时要重新设计压缩机、 管路和系统。
此外， R410A与 R407C虽然 ODP值均为 0， 但仍具有较高的 GWP值， 在 全球变暖业已成为紧迫的环境问题的情况下， 较高的 GWP值已日益成为明显的 缺陷， 需要加以改进。 发明内容
本发明的目的是提供一种替代 HCFC-22的环保型制冷剂。
该制冷剂含有 HFC-161、 HFC-125和 HFC-32三种组分, 其质量百分比为：
HFC-161 : 5%-60%
HFC-125 : 25%-50%
HFC-32: 5%-50% 。
本发明的制冷剂与现有技术相比， 具有以下优点：
1 ) 近共沸， 温度滑移小于 R407C。
2 ) 环境性能良好， 不仅消耗臭氧层潜能 ODP 值为零， 而且全球变暧潜能 GWP值大大小于 HCFC-22及其现有的主要替代物 R407C、 R410A, 符合环保要 求， 这是本发明的最大优势。
3 )热工参数如运行压力、 压比与 HCFC-22相近， 在基本不改变设备主要部 件的前提下， 热工性能如单位质量制冷量、 排气温度都要优于 HCFC-22 , COP 值虽然小于 HCFC-22, 但是大于 R410A、 R407C。 可作为 HCFC-22的长期替代 物， 并且可以减少充灌量。 具体实施方式
本发明旨在开发研究一种可用于替代 HCFC- 22的新型制冷剂，使新开发的制 冷剂不仅不破坏大气臭氧层， 而且温室效应更小。此外， 还具有和 HCFC-22相当 的热工参数和热工性能， 可作为 HCFC- 22的直接替代物。
本发明提供的这种可用于替代 HCFC- 22的新型制冷剂，其特征在于该制冷剂 中含有氟乙垸 （HFC-161)、 五氟乙烷 （HFC-125) 和二氟甲烷 （HFC- 32) 这三种 组份， 其质量百分比为：
HFC-161: 5%-60%
HFC-125: 25%-50%
HFC-32: 5%-50% 。
比较优选的质量百分比为：
HFC-161: 30%-60%
HFC-125: 25%-50%
HFC-32: 5%-35% 。
较优选的质量百分比为：
HFC-161: 40%-50%
HFC-125: 30%-45%
HFC-32: 10%-25%
最优选的质量百分比为：
HFC-161: 43%-47%
HFC-125: 36%-40%
HFC-32: 16%-20%
本发明提供的制冷剂，其制备方法是将上述各种组分按照其相应的配比在液 相状态下进行物理混合。
上述组分中的氟乙垸 （HFC-161), 其分子式为 CH3CH2F， 分子量为 48.06， 标准沸点为 -37. C, 临界温度为 102.2°C， 临界压力为 4.7MPa。
上述组分中的五氟乙垸（HFC-125),其分子式为 CHF2CF3，分子量为 120.02, 标准沸点为 -48.rC， 临界温度为 66.2°C, 临界压力为 3.63MPa。
上述组分中的二氟甲垸 （HFC-32), 其分子式为 CH2F2， 分子量为 52.02， 标准沸点为 -51/TC, 临界温度为 78.2Ό, 临界压力为 5.78MPa。
实施例 1: 将 HFC-161、 HFC-125和 HFC-32在液相下按 5: 50： 45的质量 百分比进行物理混合。
实施例 2: 将 HFC-161、 HFC-125和 HFC-32在液相下按 5: 45： 50的质量 百分比进行物理混合。
实施例 3 : 将 HFC-161、 HFC-125和 HFC-32在液相下按 25 : 25： 50的质量 百分比进行物理混合。
实施例 4： 将 HFC-161、 HFC-125和 HFC-32在液相下按 20： 40： 40的质量 百分比进行物理混合。
实施例 5： 将 HFC-161、 HFC-125和 HFC-32在液相下按 15： 35： 50的质量 百分比进行物理混合。
实施例 6: 将 HFC-161、 HFC-125和 HFC-32在液相下按 50: 40： 10的质量 百分比进行物理混合。
实施例 7: 将 HFC-161、 HFC-125和 HFC-32在液相下按 30: 35： 35的质量. 百分比进行物理混合。
实施例 8: 将 HFC-161、 HFC-125和 HFC-32在液相下按 60: 35： 5的质量 百分比进行物理混合。
实施例 9: 将 HFC- 161、 HFC-125和 HFC-32在液相下按 40: 25： 35的质量 百分比进行物理混合。
实施例 10： 将 HFC-161、 HFC-125和 HFC-32在液相下按 45： 50： 5的质量 百分比进行物理混合。
实施例 11 : 将 HFC-161、 HFC-125和 HFC-32在液相下按 15 : 50： 35的质 量百分比进行物理混合。
实施例 12: 将 HFC-161、 HFC-125和 HFC-32在液相下按 30: 50: 20的质 量百分比进行物理混合。
实施例 13： 将 HFC-16K HFC-125和 HFC-32在液相下按 60： 25： 15的质 量百分比进行物理混合。
实施例 14: 将 HFC-161、 HFC-125和 HFC-32在液相下按 45 : 37： 18的质 量百分比进行物理混合。
现将上述实施例的性能与 HCFC-22及其主要替代物 R407C、 R410A进行比 较， 说明本发明的特点和效果。
a. 近共沸
表 1温度滑移的比较 （单位： °c )
(注： 表中的泡点温度和露点温度都是在标准大气压 101.325kPa时的饱和温度） . 从表 1中可以看出，所有实施例的温度滑移都不大，属于近共沸混合制冷剂， 与 HCFC-22现有的主要替代物 R407C相比， 温度滑移要小。
b. 环境性能
表 2比较了上述实施例与 HCFC-22、 R407C、 R410A的环境性能。其中 ODP 值以 CFC-11作为基准值 1.0, GWP值以 C02作为基准值 1.0 ( 100年）。
表 2 环境性能比较
从表 2中可以看出， 上述实施例的臭氧层消耗潜能（ODP)值为零， 对大气 臭氧层没有破坏作用， 这一点要优于 HCFC-22。
不仅如此， 上述实施例的全球变暖潜能 （GWP ) 值也小于 R22、 R407C R410A, 只有 HCFC-22 GWP值的 29~78%, R407C、 R410A这两种主要替代物 GWP值的 35~97%，更符合当前保护臭氧层、减小全球变暖效应的环境保护要求。 c 热工参数及热力性能
表 3 比较了空调工况下 （即蒸发温度 =7°C， 冷凝温度二 55°C， 吸气温度 =18 V， 过冷温度 =50°C )， 上述实施例与 HCFC-22、 R407C、 R410A的热工参数 (即: 蒸发压力 P,>、 冷凝压力 Pk、 压比 f P„、 排气温度 t2) 及相对热力性能 (即: 相
对 C0P、 相对单位质量制冷量 q,,、 相对单位容积制冷量 q„、 相对单位容积耗功量 wv )„ 所说的相对热力性能是指实际热力性能与 HCFC-22热力性能的比值。
表 3 热工参数的比较
从表 3中可见， 在空调工况下， 实施例 6、 8、 10、 13的冷凝压力、 蒸发压 力、 压比与 HCFC-22相近， 而且均处于允许范围， 可直接充灌； 从排气温度来 看， 上述实施例的排气温度要低于 HCFC-22 , 接近或低于 R407C、 R410A; 单 位质量制冷量高于 HCFC-22、 R407C、 R410A, 这意味着可以减少系统制冷剂的 充灌量； COP值均优于 R407C或 R410A， 因此， 这些实施例具有节能效果； 此 外， 它们的单位容积制冷量和单位容积耗功量与 HCFC-22或 R407C相比， 偏差
不大， 这表明这些实施例可直接使用 HCFC-22或 R407C的压缩机， 而基本无需 改动。 在实施例 1、 2、 3、 4、 5、 7、 9、 11、 12、 14中， 虽然单位容积制冷量和 单位容积耗功量大于 HCFC-22 和 R407C, 但小于 R410A, 因此， 可直接使用 R410A的压缩机， 而基本无需改动。
Claims (1)
- 权 利 要 求 书1、 一种替代 HCFC- 22的环保型制冷剂， 其特征在于该制冷剂含有 HFC-161、 HFC- 125和 HFC- 32三种组分， 其质量百分比为：HFC-161 : 5%- 60%HFC-125: 25%- 50%HFC-32: 5%-50% 。2、 根据权利要求 1所述的一种替代 HCFC- 22的环保型制冷剂， 其特征在于 其质量百分比为：HFC-161 : 30%- 60%HFC-125: 25%- 50%HFC-32: 5%- 35% 。3、 根据权利要求 1所述的一种替代 HCFC-22的环保型制冷剂， 其特征在于 其质量百分比为：HFC-161 : 40%-50%HFC-125: 30%- 45%HFC-32: 10%- 25% 。4、 根据权利要求 1所述的一种替代 HCFC-22的环保型制冷剂， 其特征在于 其质量百分比为-HFC-161 : 43%- 47%HFC-125 : 36%-40%HFC-32 : 16%- 20% 。
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