DE69522811T2

DE69522811T2 - Kühlzusammensetzungen

Info

Publication number: DE69522811T2
Application number: DE69522811T
Authority: DE
Inventors: Stuart Corr; David Morrison; Thomas Murphy; Llewellyn Powell
Original assignee: Ineos Fluor Holdings Ltd
Current assignee: Ineos Fluor Holdings Ltd
Priority date: 1994-07-27
Filing date: 1995-07-24
Publication date: 2002-03-28
Anticipated expiration: 2015-07-25
Also published as: DE69522811D1; GB9415140D0; BR9508347A; JP3916250B2; EP0772659B1; KR970704854A; KR100349736B1; ATE205872T1; WO1996003473A1; AU698733B2; DK0772659T3; EP0772659A1; JPH10503230A; AU2988795A; ES2163520T3; PT772659E

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Kältemittel-Zusammensetzungen und die Verwendung solcher Zusammensetzungen in Wärmeübertragungsvorrichtungen wie z. B. in Kälte- und Airconditioning-Systemen. Die Erfindung betrifft insbesondere Kältemittel-Zusammensetzungen, die beim Airconditioning und in Niedertemperatur-Kälteerzeugungs-Anwendungen eingesetzt werden können, wo derzeit Chlordifluormethan (Kältemittel R- 22) und das azeotrope Gemisch aus Chlordifluormethan und Chlorpentafluorethan (Kältemittel R-115) zufriedenstellend eingesetzt werden; das Azeotrop ist das Kältemittel R-502.
Wärmeübertragungsvorrichtungen des mechanischen Kompressionstyps, z. B. Kühlschränke, Gefrierschränke, Wärmepumpen und Airconditioning-Systeme sind wohlbekannt. In solchen Vorrichtungen verdampft eine Kühlflüssigkeit mit einem geeigneten Siedepunkt bei niedrigem Druck und nimmt Wärme aus einem benachbarten Wärmeübertragungsfluid auf. Der resultierende Dampf wird dann komprimiert und geht zu einem Kühler, wo er kondensiert und an ein anderes Wärmeübertragungsfluid Wärme abgibt. Das Kondensat wird dann durch ein Expansionsventil zum Verdampfer zurückgeführt, wodurch der Kreislauf geschlossen wird. Die mechanische Energie, die zum Komprimieren des Dampfes und zum Pumpen der Flüssigkeit notwendig ist, kann durch einen Elektromotor oder eine Verbrennungskraftmaschine bereitgestellt werden.
Außer einem geeigneten Siedepunkt und hoher latenter Verdampfungswärme umfassen die bevorzugten Eigenschaften eines Kältemittels geringe Toxizität, Nichtentflammbarkeit, Nichtkorrosovität, hohe Stabilität und Freiheit von unangenehmem Geruch.
Bisher tendierten Wärmeübertragungsvorrichtungen dazu, vollständig und partiell halogenierte Chlorfluorkohlenstoff- Kältemittel wie z. B. Trichlorfluormethan (Kältemittel R-11), Dichlordifluormethan (Kältemittel R-12), Chlordifluormethan (Kältemittel R-22), und das azeotrope Gemisch aus Chlordifluormethan und Chlorpentafluorethan (Kältemittel R-115) zu verwenden, wobei das Azeotrop das Kältemittel R-502 ist. Insbesondere das Kältemittel R-22 z. B. wurde in großem Umfang beim Airconditioning und in Niedertemperatur- Kälteerzeugungs-Anwendungen verwendet, während Kältemittel R-502 in großem Umfang in Niedertemperatur-Kälteerzeugungs- Anwendungen eingesetzt wurde.
Allerdings wurden insbesondere die vollständig halogenierten Chlorfluorkohlenstoffe mit der Zerstörung der Ozon-Schutzschicht der Erde in Verbindung gebracht und als Resultat wurden ihre Verwendung und Herstellung durch internationale Übereinkommen beschränkt.
Obwohl Wärmeübertragungsvorrichtungen des Typs, auf den sich die vorliegende Erfindung bezieht, im wesentlichen geschlossene Systeme sind, kann ein Verlust an Kältemittel in die Atmosphäre durch Leckage während des Betriebs der Vorrichtung oder während Wartungsarbeiten auftreten. Es ist daher wichtig, vollständig oder partiell halogenierte Chlorfluorkohlenstoff-Kältemittel durch Materialien zu ersetzen, die kein oder ein nur geringes Ozon- Zerstörungspotential haben.
Für einige der Chlorfluorkohlenstoff-Kältemittel, die derzeit im Gebrauch sind, wurde bereits ein Austauschprodukt entwickelt. Diese Austauschprodukt-Kältemittel neigen dazu, ausgewählte Fluorkohlenwasserstoffe zu umfassen, d. h. Verbindungen, die nur Kohlenstoffatome, Wasserstoffatome und Fluoratome in ihrer Struktur haben. So wird das Kältemittel R-12 im allgemeinen durch 1,1,1,2-Tetrafluorethan (R-134a) ersetzt.
In einer Wärmeübertraqungsvorrichtung bildet das Kältemittel einen Teil der Arbeitsfluid-Zusammensetzung, die auch ein Schmiermittel umfaßt. Das Schmiermittel zirkuliert zusammen mit dem Kältemittel durch die Vorrichtung und sorgt für eine kontinuierliche Schmierung des Kompressors. Außer daß ein Schmiermittel in Gegenwart des Kältemittels ein gutes Schmiervermögen besitzt, umfassen die gewünschten Eigenschaften für ein Schmiermittel gute Hydrolysestabilität und gute Wärmestabilität. Darüber hinaus sollte das Schmiermittel, damit eine Rückführung des Schmiermittels zum Kompressor gewährleistet ist, mit dem Kältemittel kompatibel sein, was in der Praxis bedeutet, daß Schmiermittel und Kältemittel einen gewissen Grad gegenseitigen Lösungsvermögen besitzen sollten, d. h. das Schmiermittel und das Kältemittel sollten wenigstens teilweise ineinander löslich sein.
Bisher bestand die Tendenz, in Wärmeübertragungsvorrichtungen Mineralöle als Schmiermittel zu verwenden. Die gute Löslichkeit von Chlorfluorkohlenstoffen mit Mineralölen ermöglicht es, daß das Mineralöl zusammen mit dem Chlorfluorkohlenstoff durch die Wärmeübertragungsvorrichtung zirkuliert; dies wiederum gewährleistet eine wirksame Schmierung des Kompressors. Ungünstigerweise haben die Austauschprodukt-Kältemittel allerdings andere Löslichkeits-Charakteristika als die Chlorfluorkohlenstoffe, die derzeit in Verwendung sind, und sind in Mineralölen unzureichend löslich, so daß die letztgenannten nicht als Schmiermittel eingesetzt werden können.
Folglich hat die Notwendigkeit, die Chlorfluorkohlenstoff- Kältemittel zu ersetzen, der Industrie tatsächliche Schwierigkeiten gebracht, da es nicht nur ein Problem ist, ein verwendbares Austausch-Kältemittel zu finden, das das erforderliche geringe oder Null-Ozon-Zerstörungspotential aufweist, sondern daß es in vielen Fällen das Problem einer Entwicklung eines Schmiermittels gibt, das mit dem Austausch- Kältemittel in zufriedenstellender Weise arbeiten wird.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Kältemittel-Zusammensetzung bereit, die ein Gemisch von Verbindungen umfaßt, die Null-Ozon-Zerstörungspotentiale haben und die zusammen mit einem Schmiermittel des Mineralöl- oder Alkylbenzol-Typs in Anwendungen des Airconditioning oder der Niedrigtemperaturkühlung eingesetzt werden können, wo derzeit zufriedenstellend die Kältemittel R-22 und R-502 eingesetzt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Zusammensetzung zur Verwendung in einer Wärmeübertragungsvorrichtung, z. B. einem Kälteerzeugungssystem oder einem Airconditioning-System bereitgestellt, die umfaßt:
(A) wenigstens einen Fluorkohlenwasserstoff, der ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Difluormethan (R-32) und 1,1,1-Trifluorethan (R-143a);
(B) Pentafluorethan (R-125);
(C) wenigstens einen Kohlenwasserstoff und gegebenenfalls
(D) mindestens einen Fluorkohlenwasserstoff, der ausgewählt ist der Gruppe bestehend aus 1,1,1,2-Tetrafluorethan (R-134a) und 1,1,2,2-Tetrafluorethan (R-134).
Die vorliegende Erfindung stellt auch eine Wärmeübertragungsvorrichtung wie z. B. ein Kälte(erzeugungs)- oder Airconditioning-System bereit, das einen Verdampfer, einen Kühler, einen Kompressor und ein Expansionsventil umfaßt und in der eine Zusammensetzung enthalten ist, die umfaßt:
(A) mindestens einen Fluorkohlenwasserstoff, der ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Difluormethan (R-32) und 1,1,1-Trifluorethan (R-143a);
(B) Pentafluorethan (R-125);
(C) mindestens einen Kohlenwasserstoff; und gegebenenfalls
(D) mindestens einen Fluorkohlenwasserstoff, der ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1,1,1,2-Tetrafluorethan (R-134a) und 1,1,2,2-Tearafluorethan (R-134).
Die Zusammensetzung der Erfindung umfaßt wenigstens die Komponenten A bis C.
Komponente (A) umfaßt wenigstens einen Fluorkohlenwasserstoff, der aus der Gruppe bestehend aus Difluormethan (R-32) und 1,1,1-Trifluorethan (R-143a) ausgewählt ist. Obgleich Komponente (A) ein Gemisch aus R-32 und R-143a sein kann, wird sie vorzugsweise genau eine dieser Verbindungen halten.
Komponente (B) ist Pentafluorethan (R-125), das mit R-32 und/oder R-143a, das die Komponente (A) bildet, ein azeotropes oder azeotropartiges Gemisch bilden kann.
Der wenigstens Kohlenwasserstoff, der die Komponente (C) ausmacht, neigt dazu, sich in einem Mineralöl- oder Alkylbenzol- Schmiermittel zu lösen, und diese Eigenschaft macht es möglich, daß die erfindungsgemäße Zusammensetzung ein solches Schmiermittel durch eine Wärmeübertragungsvorrichtung transportiert und es wieder zurück zum Kompressor führt. Das Resultat ist, daß Wärmeübertragungsvorrichtungen, die die erfindungsgemäße Zusammensetzung als Kältemittel verwenden, fähig sein können, kostengünstige Schmiermittel auf der Basis von Mineralölen oder Alkylbenzolen zu verwenden, um den Kompressor zu schmieren.
Geeignete Kohlenwasserstoffe zum Einarbeiten in die erfindungsgemäße Zusammensetzung sind solche, die 2 bis 6 Kohlenstoffatome enthalten, wobei Kohlenwasserstoffatome, die 3 bis 5 Kohlenstoffatome enthalten, wie z. B. Propan, Butan, Isobutan, Pentan und Isopentan bevorzugt sind. Propan und Pentan sind besonders bevorzugte Kohlenwasserstoffe, wobei Pentan in spezieller Weise bevorzugt wird.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann auch eine vierte Komponente (Komponente (D)) enthalten, die mindestens einen Fluorkohlenwasserstoff umfaßt, der aus der Gruppe bestehend aus 1,1,1,2-Tetrafluorethan (R-134a) und 1,1,2,2-Tetrafluroethan (R-134) ausgewählt ist. Obgleich die Komponente (D) (wenn eingeschlossen) ein Gemisch aus R-134a und R-134 sein kann, wird sie vorzugsweise genau eine dieser Verbindungen enthalten und wird bevorzugter genau R-134a enthalten.
Die Mengen der verschiedenen Komponenten in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung können innerhalb weiter Grenzen variiert werden, typischerweise wird die Zusammensetzung allerdings von 10 bis 70 Gew.-% der Komponente (A), von 10 bis 80 Gew.-% der Komponente (B), von 1 bis 10 Gew.-% der Komponente (C) und von 0 bis 60 Gew.-% (z. B. von 1 bis 60 Gew.-%) der Komponente (D) umfassen.
Wenn die Zusammensetzung die fakultative Komponente (D) nicht umfaßt, wird sie vorzugsweise von 20 bis 60 Gew.-%, bevorzugter von. 35 bis 60 Gew.-% der Komponente (A), von 20 bis 60 Gew.-%, bevorzugter von 35 bis 60 Gew.-% der Komponente (B) und von 1 bis 7 Gew.-%, bevorzugter von 2 bis 6 Gew.-% der Komponente (C) umfassen. Erfindungsgemäße Zusammensetzungen, die die fakultative Komponente (D) nicht enthalten, können als Austauschprodukt für Kältemittel R-22 eingesetzt werden, wenn die Komponente (A) R-32 ist, und als Austauschprodukt für Kältemittel R-502 verwendet werden, wenn die Komponente (A) R-143a ist.
Wenn die fakultative Komponente (D) enthalten ist, können erfindungsgemäße Zusammensetzungen, die R-143a als Komponente (A) und R-134a als Komponente (D) umfassen, als Austauschprodukt für Kältemittel. R-502 eingesetzt werden und werden vorzugsweise von 20 bis 60 Gew.-%, bevorzugter von 35 bis 60 Gew.-%, R-143a, von 20 bis 60 Gew.-%, bevorzugter von 35 bis 60 Gew.-%, R-125, von 1 bis 7 Gew.-%, bevorzugter von 2 bis 6 Gew.-% eines Kohlenwasserstoffs und von 1 bis 20 Gew.-%, bevorzugter von 1 bis 10 Gew.-%, R-134a umfassen.
Wenn die fakultative Komponente (D) enthalten ist, können erfindungsgemäße Zusammensetzungen, die R-32 als Komponente (A) und R-134a als Komponente (D) umfassen, als Austauschprodukt für Kältemittel. R-502 eingesetzt werden und werden vorzugsweise von 10 bis 30 Gew.-%, bevorzugter von 10 bis 25 Gew.-%, R-32, von 30 bis 80 Gew.-%, bevorzugter von 35 bis 75 Gew.-%, R-125, von 1 bis 7 Gew.-%, bevorzugter von 2 bis 6 Gew.-%, eines Kohlenwasserstoffs und von 9 bis 50 Gew.-%, bevorzugter von 13 bis 45 Gew.-%, R-134a umfassen.
Wenn die fakultative Komponente (D) enthalten ist, können erfindungsgemäße Zusammensetzungen, die R-32 als Komponente (A) und R-134a als Komponente (D) umfassen, auch als Austauschprodukt für Kältemittel R-22 verwendet werden und werden vorzugsweise von 10 bis 30 Gew.-%, bevorzugter von 15 bis 30 Gew.-%, R-32, von 20 bis 45 Gew.-%, bevorzugter von 20 bis 30 Gew.-%, R-125, von 1 bis 7 Gew.-%, bevorzugter von 2 bis 6 Gew.-%, eines Kohlenwasserstoffs und von 30 bis 55 Gew.-%, bevorzugter von 45 bis 55 Gew.-%, R-134a umfassen.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann verwendet werden, um die gewünschte Kühlung in Wärmeübertragungsvorrichtungen wie z. B. Airconditioning-Systemen und Niedrigtemperatur- Kühlsystemen nach einem Verfahren bereitzustellen, das ein Kondensieren der Zusammensetzung und danach Verdampfen derselben in einer Wärmeaustauschbeziehung mit einem Wärmeübertragungsfluid, das gekühlt werden soll, umfaßt. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann als Austauschprodukt für Kältemittel R-22 in Anwendungen des Airconditionings und der Niedrigtemperaturkühlung oder als Austauschprodukt für R-502 in Anwendungen der Niedrigtemperaturkühlung eingesetzt werden.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der folgenden Beispiele erläutert, allerdings nicht auf diese beschränkt.

BEISPIELE 1 BIS 3 UND VERGLEICHSBEISPIEL 1

In den Beispielen 1 bis 3 wurden drei erfindungsgemäße Zusammensetzungen, die Difluormethan (R-32), Pentafluorethan (R-125), 1,1,1,2-Tetrafluorethan (R-134a) und n-Pentan umfaßten, beurteilt, wobei ihre Leistungsfähigkeit in einem Kältekreislauf des Typs bestimmt wurde, der in einem Airconditioning-System vorherrscht, und die Fähigkeit der n-Pentan-Komponente bestimmt wurde, es zu ermöglichen, daß Schmiermittel auf der Basis von Mineralölen in Kombination mit solchen Zusammensetzungen verwendet werden. In Vergleichsbeispiel 1 wurde die Leistungsfähigkeit einer Zusammensetzung, die Difluormethan, Pentafluorethan und 1,1,1,2- Tetrafluorethan umfaßte, beurteilt.
Alle untersuchten Zusammensetzungen sind nicht-azeotrope oder zeotrope Gemische und als Resultat kann leicht eine Zusammensetzungsverschiebung bei Betrieb des Kältesystems oder Airconditioning-Systems auftreten, so daß die Zusammensetzung, die durch das System zirkuliert, nicht genau dieselben Mengen der am Aufbau beteiligten Komponenten aufweist wie die Zusammensetzung, die tatsächlich in das System eingefüllt wurde. Zwei Mechanismen werden in erster Linie für das Auftreten dieser Zusammensetzungsverschiebung verantwortlich gemacht. Der erste von diesen ist der Dampf/Flüssigkeits- Volumenfraktions-Effekt, d. h. die relativen Volumina von Dampf und Flüssigkeit sowohl auf der Hochdruck- wie auch auf der Niederdruckseite des Systems, ausgedrückt als eine Fraktion. Für ein direktes Expansionssystem werden typischerweise 0,08 (8%) des Gesamtvolumens des Verdampfers und 0,25 (25%) des Gesamtvolumens des Kühlers typischerweise flüssiges Kältemittel enthalten. Der zweite Mechanismus ist die differentielle Löslichkeit der verschiedenen Komponenten, die die Zusammensetzung in dem Kompressorschmiermittel bilden, das solchen Faktoren wie Temperatur der Auffangwanne, Druck des Sauggases, das über die Auffangwanne geht, und die Ölmenge im System bezüglich der Kältemittelmengen, ausgesetzt ist. Diese zwei Mechanismen einer Zusammensetzungsverschiebung und ein detailliertes Verfahren zur Errechnung der genauen Zusammensetzung eine zirkulierenden Gemisches, das aus einem besonderen eingefüllten Gemisch resultiert, sind in dem Artikel "Composition Shifts of Zeotropic Hydrofluorcarbon Refrigerants in Service" von S. Corr et al in ASHRAE Transactions 1994, Bd. 100, Teil 2, S. 538 bis 546 (Referenz (1)), dokumentiert.
In jedem der Beispiele 1 bis 3 und in Vergleichsbeispiel 1 wurde die Beurteilung mit der zirkulierenden Zusammensetzung durchgeführt, welche aus der eingefüllten Zusammensetzung unter Verwendung der unten angegebenen Bedingungen gemäß dem in Referenz (1) beschriebenen Verfahrens errechnet wurde.
Mittlere Verdampfertemperatur: 0ºC
Mittlere Kühlertemperatur: 45ºC
Flüssigkeitsvolumenfratkion im Verdampfer: 0,08
Flüssigkeitsvolumenfraktion im Kühler: 0,25
Gewicht der Öl-Charge/Gewicht der Kältemittel-Charge: 0,20
Temperatur der Öl-Auffangwanne 70ºC
(Das zirkulierende Kühlmittel geht bei einem Saugdruck, von dem angenommen wird, daß er unter den obigen Bedingungen der Verdampferdruck ist, über die Ölwanne.)
Die eingefüllte Zusammensetzung und die zirkulierende Zusammensetzung sind für jedes der Beispiele 1 bis 3 und das Vergleichsbeispiel in Tabelle 1 angegeben.
Die Leistungsfähigkeit der vier zirkulierenden Zusammensetzungen, die in Tabelle 1 angegeben sind, in einem Kältekreislauf des Typs, der in einem Airconditioning-System vorherrscht, wurde dann unter Verwendung der Standard-Kältekreislauf-Analysetechniken untersucht. Bei der Kreislaufanalyse wurden die folgenden Arbeitsbedingungen angewendet.
Mittlere Verdampfertemperatur: 0ºC
Mittlere Kühlertemperatur: 45ºC
Ausmaß der Überhitzung: 15ºC
Ausmaß der Unterkühlung: 10ºC
Isentrope Kompressor-Effizienz: 100%
Kühlleistung: 1 kW
Die Resultate der Untersuchung der Leistungsfähigkeit der vier Zusammensetzungen in einem Airconditioning-Kreislauf unter Verwendung dieser Arbeitsbedingungen sind in Tabelle 2 angegeben. Die Resultate für den Kühlfaktor (COP) und die Kühlleistung in Tabelle 2 beziehen sich auf das bekannte Kältemittel Chlordifluormethan (R-22) unter denselben Bedingungen.
Die Leistungsparameter der vier Zusammensetzungen, die in Tabelle 2 dargestellt sind, d. h. Kühlerdruck, Verdampferdruck, Austrittstemperatur, Kühlleistung (womit die Kühlleistung gemeint ist, die pro Einheit Durchgangsvolumen des Kompressors erreicht wird) und Kühlfaktor (COP) (womit das Verhältnis von erreichter Kühlleistung zu mechanischer Energie, die dem Kompressor zugeführt wird, gemeint ist), sind alle auf diesem Gebiet bekannte Parameter.
Die Zusammensetzungen der Beispiele 1 bis 3 wurden dann einer weiteren Beurteilung unterzogen, wobei die Löslichkeit der n-Pentan-Komponente, die sie enthalten, in dem Mineralölschmiermittel ISO 32 bestimmt wurde. Beispielsweise wurde die Löslichkeit (womit wir das in dem Mineralöl gelöste Gewicht an n-Pentan geteilt durch das Gesamtgewicht aus n-Pentan und Mineralöl, ausgedrückt in Prozenten, meinen) auf dem Standardweg bei der mittleren Verdampfertemperatur von 0ºC aus den in Tabelle 2 angegebenen Verdampferdrücken und den Dampf/Flüssigkeit-Gleichgewichts-(VLE)-Eigenschaften des Mineralöl/n-Pentan-Gemisches errechnet. Die errechneten Löslichkeiten wurden dann verwendet, um die Viskositäten (bei 0ºC) der resultierenden Mineralöl/n-Pentan-Gemische zu bestimmen, die resultieren, wenn die Zusammensetzungen der Beispiele 1 bis 3 mit dem Mineralölschmiermittel ISO 32 kombiniert werden.
In der Zusammensetzung von Beispiel 1, die 2,0 Gew.-% n-Pentan enthielt, als sie eingefüllt wurde, und 1,5 Gew.-% n-Pentan enthielt, wenn sie im System zirkulierte, war die Löslichkeit von n-Pentan in dem Mineralöl ISO 32 6,5% (Gewicht/Gewicht) und dieses gebildete Mineralöl/n-Pentan- Gemisch hatte bei 0ºC eine Viskosität von 72 Cp.
In der Zusammensetzung von Beispiel 2, die 4,0 Gew.-% n-Pentan enthielt, als sie eingefüllt wurde, und die 2,7 Gew.-% n-Pentan enthielt, wenn sie im System zirkulierte, war die Löslichkeit des n-Pentans im Mineralöl ISO 32 8,4% (Gewicht/Gewicht); sie erzeugte ein Mineralöl/n-Pentan- Gemisch mit einer Viskosität bei 0ºC von 53 Cp.
In der Zusammensetzung von Beispiel 3, die 6,0 Gew.-% n-Pentan Enthielt, als sie eingefüllt wurde, und die 3,6 Gew.-% n-Pentan enthielt, als sie im System zirkulierte, war die Löslichkeit des n-Pentan im Mineralöl ISO 32 9,6% (Gewicht/Gewicht); sie bildete ein Mineralöl/n-Pentan-Gemisch mit einer Viskosität bei 0ºC von 43 Cp. TABELLE 1 TABELLE 2

BEISPIELE 4 BIS 6 UND VERGLEICHSBEISPIEL 2

In den Beispielen 4 bis 6 wurden drei erfindungsgemäße Zusammensetzungen, die Difluormethan (R-32), Pentafluorethan (R-125) und n-Pentan enthielten, untersucht, wobei ihre Leistungsfähigkeit in (einem Kältekreislauf des Typs, der in einem Airconditioning-System vorherrscht, bestimmt wurde und die Fähigkeit der n-Pentan-Komponente die Verwendung von Schmiermitteln auf Mineralölbasis in Kombination mit solchen Zusammensetzungen zu ermöglichen, bestimmt wurde. In Vergleichsbeispiel 2 wurde die Leistungsfähigkeit einer Zusammensetzung, die Difluormethan und Pentafluorethan umfaßte, beurteilt.
Wie vorher sind alle untersuchten Zusammensetzungen nicht- azeotrope oder zeotrope Gemische, so daß bei Betrieb des Kälte- oder Airconditioning-Systems leicht Zusammensetzungsverschiebungen auftreten können. Folglich wurde in jedem der Beispiele 4 bis 6 und in Vergleichsbeispiel 2 die Beurteilung mit der zirkulierenden Zusammensetzung durchgeführt, die aus der eingefüllten Zusammensetzung unter Verwendung der unten angegebenen Bedingungen gemäß dem in Referenz (1) beschriebenen Verfahrens errechnet wurde.
Mittlere Verdampfertemperatur: 0ºC
Mittlere Kondensatortemperatur: 45ºC
Flüssigkeitsvolumenfratkion im Verdampfer: 0,08
Flüssigkeitsvolumenfraktion im Kühler: 0,25
Gewicht der Öl-Charge/Gewicht der Kältemittel-Charge: 0,20
Temperatur der Ölwanne: 70ºC
(Das zirkulierende Kältemittel geht bei Saugdruck, von dem angenommen wird, daß er der Verdampferdruck unter den obigen Bedingungen ist, über die Ölwanne.)
Die eingefüllte Zusammensetzung und die zirkulierende Zusammensetzung für jedes der Beispiele 4 bis 6 und das Vergleichsbeispiel 2 sind in Tabelle 3 angegeben.
Die Leistungsfähigkeit der vier zirkulierenden Zusammensetzungen, die in Tabelle 3 angegeben ist, in einem Kältekreislauf des Typs, der in einem Airconditioning-System vorherrscht, wurde dann unter Anwendung von Standard-Kältekreislauf-Analysetechniken untersucht. Bei der Kreislaufanalyse wurden die folgenden Arbeitsbedingungen angewendet.
Mittlere Verdampfertemperatur: 0ºC
Mittlere Kühlertemperatur: 45ºC
Grad der Überhitzung: 15ºC
Grad der Unterkühlung: 10ºC
Isentrope Kompressor-Effizienz: 100%
Kühlleistung: 1 kW
Die Resultate der Untersuchung der Leistungsfähigkeit der vier Zusammensetzungen in einem Airconditioning-Kreislauf unter Anwendung dieser Arbeitsbedingungen (bzw. Betriebsbedingungen) sind in Tabelle 4 angegeben. Die Resultate für den Kühlfaktor (COP) und die Kühlleistung in Tabelle 4 beziehen sich auf das bekannte Kältemittel Chlordifluormethan (R-22) unter denselben Bedingungen.
Die Zusammensetzungen der Beispiele 4 bis 6 wurden dann einer weiteren Beurteilung unterzogen, um die Löslichkeit der n-Pentan-Komponente, die sie enthalten, im Mineralölschmiermittel ISO 32 zu bestimmen. Für jedes Beispiel wurde die Löslichkeit auf dem Standardweg bei der mittleren Verdampfertemperatur von 0ºC aus den Verdampferdrücken, die in Tabelle 4 angegeben sind, und den Dampf/Flüssigkeits-Gleichgewichts-(VLE)-Eigenschaften des Mineralöl/n-Pentan-Gemisches errechnet. Die errechneten Löslichkeiten wurden dann verwendet, um die Viskositäten (bei 0ºC) der resultierenden Mineralöl/n-Pentan-Gemische zu bestimmten, welche resultieren, wenn die Zusammensetzungen der Beispiele 4 bis 6 mit dem Mineralölschmiermittel ISO 32 kombiniert werden.
In der Zusammensetzung von Beispiel 4, die 2,0 Gew.-% n-Pentan enthielt, wenn sie eingefüllt wurde, und die 1,0 Gew.-% n-Pentan enthielt, als sie im System zirkulierte, war die Löslichkeit des n-Pentans im Mineralöl ISO 32 6,3% (Gewicht/Gewicht); es wurde ein Mineralöl/n-Pentan-Gemisch gebildet, das bei 0ºC eine Viskosität von 74 Cp hatte.
In der Zusammensetzung von Beispiel 5, die 4,0 Gew.-% n-Pentan enthielt, wenn sie eingefüllt wurde, und die 2,0 Gew.-% n-Pentan enthielt, wenn sie im System zirkulierte, war die Löslichkeit des n-Pentans im Mineralöl ISO 32 8,1% (Gewicht/Gewicht); es wurde ein Mineralöl/n-Pentan-Gemisch mit einer Viskosität bei 0ºC von 55 Cp gebildet.
In der Zusammensetzung von Beispiel 6, die 6,0 Gew.-% n-Pentan enthielt, wenn sie eingefüllt wurde, und die 2,7 Gew.-% n-Pentan enthielt, wenn sie im System zirkulierte, war die Löslichkeit des n-Pentans im Mineralöl ISO 32 9,4% (Gewicht/Gewicht); es wurde ein Mineralöl/n-Pentan-Gemisch mit einer Viskosität bei 0ºC von 44 Cp gebildet. TABELLE 3 TABELLE 4

BEISPIELE 7 BIS 9 UND VERGLEICHSBEISPIEL 3

In den Beispielen 7 bis 9 wurden drei erfindungsgemäße Zusammensetzungen, die Pentafluorethan (R-125), 1,1,1- Trifluorethan (R-143a), 1,1,1,2-Tetrafluorethan (R-134a) und n-Pentan umfaßten, beurteilt, wobei ihre Leistungsfähigkeit in einem Kältekreislauf des Typs, der in einem Airconditioning-System vorherrschend ist, bestimmt wurde und die Fähigkeit der n-Pentan-Komponente zu ermöglichen, daß Schmiermittel auf Mineralölbasis in Kombination mit solchen Zusammensetzungen verwendet werden, beurteilt wurde. In Vergleichsbeispiel 3 wurde die Leistungsfähigkeit einer Zusammensetzung, die Pentafluorethan, 1,1,1-Trifluorethan und 1,1,1,2-Tetrafluorethan umfaßte, beurteilt.
Wie vorher waren alle untersuchten Zusammensetzungen nicht- azeotrope oder zeotrope Gemische, so daß bei Betrieb des Kälte- oder Airconditioning-Systems die Neigung zu einer leichten Zusammensetzungsverschiebung auftrat. Als Folge wurde in jedem der Beispiele 7 bis 9 und in Vergleichsbeispiel 3 die Beurteilung mit der zirkulierenden Zusammensetzung durchgeführt, welche aus der eingefüllten Zusammensetzung unter Verwendung der unten angegebenen Bedingungen gemäß dem Verfahren, das in Referenz (1) beschrieben ist, errechnet wurde.
Mittlere Verdampfertemperatur: 0ºC
Mittlere Kühlertemperatur: 45ºC
Flüssigkeitsvolumenfratkion im Verdampfer: 0,08
Flüssigkeitsvolumenfraktion im Kühler: 0,25
Gewicht der Öl-Charge/Gewicht der Kältemittel-Charge: 0,20
Temperatur der Ölwanne: 70ºC
(Das zirkulierende Kältemittel geht bei einem Saugdruck, von dem angenommen wird, daß er unter den obigen Bedingungen der Verdampferdruck ist, über die Ölwanne.)
Die eingefüllte Zusammensetzung und die zirkulierende Zusammensetzung sind für jedes der Beispiele 7 bis 9 und das Vergleichsbeispiel 3 in Tabelle 5 angegeben. Die Leistungsfähigkeit der vier zirkulierenden Zusammensetzungen, die in Tabelle 5 angegeben sind, in einem Kältekreislauf des Typs, der in einem Airconditioning-System vorherrschend ist, wurde danach unter Verwendung von Standard-Kältekreislauf-Analysetechniken untersucht. Bei der Kreislaufanalyse wurden die folgenden Arbeitsbedingungen angewendet.
Mittlere Verdampfertemperatur: 0ºC
Mittlere Kühlertemperatur: 45ºC
Grad der Überhitzung: 15ºC
Grad der Unterkühlung: 10ºC
Isentrope Kompressor-Effizienz: 100%
Kühlleistung: 1 kW
Die Resultate der Untersuchung der Leistungsfähigkeit der Zusammensetzungen in einem Airconditioning-Kreislauf unter Anwendung dieser Arbeitsbedingungen sind in Tabelle 6 angegeben. Die Resultate für den Kühlfaktor (COP) und die Kühlleistung in Tabelle 6 sind auf das bekannte Kältemittel Chlordifluormethan (R-22) unter denselben Bedingungen bezogen.
Die Zusammensetzungen der Beispiele 7 bis 9 wurden dann einer weiteren Beurteilung unterworfen, um die Löslichkeit der n-Pentan-Komponente, die sie enthalten, im Mineralölschmiermittel ISO 32 zu bestimmen. Für jedes Beispiel wurde die Löslichkeit auf dem Standardweg bei der mittleren Verdampfungstemperatur von 0ºC aus den Verdampferdrücken, die in Tabelle 6 angegeben sind, und den Dampf/Flüssigkeit-Gleichgewichts-(VLE)-Eigenschaften des Mineralöl/n-Pentan-Gemischs errechnet. Die errechneten Löslichkeiten wurden dann zur Bestimmung der Viskositäten (bei 0ºC) der resultierenden Mineralöl/n-Pentan-Gemische verwendet, welche resultieren, wenn die Zusammensetzungen der Beispiele 7 bis 9 mit dem Mineralölschmiermittel ISO 32 kombiniert werden.
In der Zusammensetzung von Beispiel 7, die 2,0 Gew.-% n-Pentan enthielt, als sie eingefüllt wurde, und die 1,1 Gew.-% Pentan enthielt, als im System zirkulierte, war die Löslichkeit des n-Pentans im Mineralöl ISO 32 6% (Gewicht/Gewicht); Es wurde ein Mineralöl/n-Pentan-Gemisch mit einer Viskosität bei 0ºC von 69 Cp. gebildet.
In der Zusammensetzung von Beispiel 8, die 4,0 Gew.-% n-Pentan enthielt, als sie eingefüllt wurde, und die 2,1 Gew.-% n-Pentan enthielt, als sie im System zirkulierte, war die Löslichkeit des n-Pentan im Mineralöl ISO 32 8,6% (Gewicht/Gewicht); es wurde ein Mineralöl/n-Pentan-Gemisch mit einer Viskosität bei 0ºC von 53 Cp gebildet.
In der Zusammensetzung von 9, die 6,0 Gew.-% n-Pentan enthielt, als sie eingefüllt wurde, und die 2,8 Gew.-% n-Pentan enthielt, als sie im System zirkulierte, war die Löslichkeit des n-Pentan im Mineralöl ISO 32 9,8% (Gewicht/Gewicht); es wurde ein Mineralöl/n-Pentan-Gemisch mit einer Viskosität bei 0ºC von 43 Cp gebildet. TABELLE 5 TABELLE 6

BEISPIELE 10 BIS 12 UND VERGLEICHSBEISPIEL 4

In den Beispielen 10 bis 12 wurden 3 erfindungsgemäße Zusammensetzungen, die Pentafluorethan (R-125), 1,1,1- Trifluorethan (R-143a) und n-Pentan umfaßten, beurteilt, wobei ihre Leistungsfähigkeit in einem Kältekreislauf des Typs, der in einem Airconditioning-System vorherrschend ist, bestimmt wurde, und die Fähigkeit der n-Pentan-Komponente bestimmt wurde, zu ermöglichen, Schmiermittel auf Mineralölbasis in Kombination mit solchen Zusammensetzungen einzusetzen. In Vergleichsbeispiel 4 wurde die Leistungsfähigkeit einer Zusammensetzung, die Pentafluorethan und 1,1,1-Trifluorethan umfaßte, beurteilt.
Wie vorher war keine der untersuchten Zusammensetzungen ein reines Azeotrop, so daß die Neigung bestand, daß bei Betrieb leicht des Kälte- oder Airconditioning-Systems eine leichte Zusammensetzungsverschiebung auftrat. Folglich wurde in jedem der Beispiele 10 bis 12 und in Vergleichsbeispiel 4 die Beurteilung mit der zirkulierenden Zusammensetzung durchgeführt, welche aus der eingefüllten Zusammensetzung unter Verwendung der unten angegebenen Bedingungen gemäß dem in Referenz (1) beschriebenen Verfahrens errechnet wurde.
Mittlere Verdampfertemperatur: 0ºC
Mittlere Kühlertemperatur: 45ºC
Flüssigkeitsvolumenfratkion im Verdampfer: 0,08
Flüssigkeitsvolumenfraktion im Kühler: 0,25
Gewicht der Öl-Charge/Gewicht der Kältemittel-Charge: 0,20
Temperatur der Ölwanne: 70ºC
(Das zirkulierende Kältemittel geht bei Saugdruck, von dem angenommen wird, daß er unter den obigen Bedingungen der Verdampferdruck ist, über die Ölwanne.)
Die eingefüllte Zusammensetzung und die zirkulierende Zusammensetzung für jedes der Beispiele 10 bis 12 und Vergleichsbeispiel 4 sind in Tabelle 7 angegeben.
Die Leistungsfähigkeit der vier zirkulierenden Zusammensetzungen, die in Tabelle 7 angegeben sind, in einem Kältekreislauf des Typs, der in einem Airconditioning-System vorherrscht, wurde unter Anwendung von Standard-Kältekreislauf-Analysetechniken untersucht. In der Kreislaufanalyse wurden die folgenden Arbeitsbedingungen angewendet.
Mittlere Verdampfertemperatur: 0ºC
Mittlere Kühlertemperatur: 45ºC
Grad der Überhitzung: 15ºC
Grad der Unterkühlung: 10ºC
Isentrope Kompressor-Effizienz: 100%
Kühlleistung: 1 kW
Die Resultate der Untersuchung der Leistungsfähigkeit der vier Zusammensetzungen in einem Airconditioning-Kreislauf unter Verwendung dieser Arbeitsbedingungen sind in Tabelle 8 angegeben. Die Resultate für den Kältefaktor (COP) und die Kühlleistung in Tabelle 8 sind auf das bekannte Kältemittel Chlordifluormethan (R-22) unter denselben Bedingungen bezogen.
Die Zusammensetzungen der Beispiele 10 bis 12 wurden dann einer weiteren Beurteilung unterzogen, um die Löslichkeit der n-Pentan-Komponente, die sie enthalten, im Mineralölschmiermittel ISO 32 zu bestimmen. Für jedes Beispiel wurde die Löslichkeit dann auf dem Standardweg bei der mittleren Verdampfertemperatur von 0ºC aus den Verdampferdrücken, die in Tabelle 8 angegeben sind, und den Dampf/Flüssigkeit-Gleichgewichts-(VLE)-Eigenschaften des Mineralöl/n-Pentan-Gemisches errechnet. Dei errechneten Löslichkeiten wurden dann zur Bestimmung der Viskositäten (bei 0ºC) der resultierenden Mineralöl/n-Pentan-Gemische verwendet, welche resultieren, wenn die Zusammensetzungen der Beispiele 10 bis 12 mit dem Mineralölschmiermittel ISO kombiniert werden.
In der Zusammensetzung von Beispiel 10, die 2,0 Gew.-% n-Pentan enthielt, als sie eingefüllt wurde, und die 1,1 Gew.-% n-Pentan enthielt, als sie im System zirkulierte, war die Löslichkeit des n-Pentans im Mineralöl ISO 32 6, 7% (Gewicht/Gewicht); es wurde ein Mineralöl/n-Pentan-Gemisch mit einer Viskosität bei 0ºC von 69 Cp gebildet.
In der Zusammensetzung von Beispiel 11, die 4,0 Gew.-% n-Pentan enthielt, als sie eingefüllt wurde, und die 2,0 Gew.-% n-Pentan enthielt, als sie im System zirkulierte, war die Löslichkeit des n-Pentans im Mineralöl ISO 32 8,5% (Gewicht/Gewicht); es wurde ein Mineralöl/n-Pentan-Gemisch mit einer Viskosität bei 0ºC von 52 Cp gebildet.
In der Zusammensetzung von Beispiel 12, die 6,0 Gew.-% n-Pentan enthielt, als sie eingefüllt wurde, und die 2,7 Gew.-% n-Pentan enthielt, als sie im System zirkulierte, war die Löslichkeit des n-Pentan Mineralöl ISO 32 9,7% (Gewicht/Gewicht); es wurde ein Mineralöl/n-Pentan-Gemisch mit einer Viskosität bei 0ºC von 43 Cp gebildet. TABELLE 7 TABELLE 8

BEISPIELE 13 BIS 15 UND VERGLEICHSBEISPIEL 5

In den Beispielen 13 bis 15 wurden drei Zusammensetzungen der Erfindung, die Difluormethan (R-32), Pentafluorethan (R-125), 1,1,1,2-Tetrafluorethan (R-134a) und Propan (R-290) umfaßten, beurteilt, wobei ihre Leistungsfähigkeit in einem Kältekreislauf des Typs, der in einem Airconditioning-System vorherrscht, bestimmt wurde und die Fähigkeit der Propan- Komponente, zu ermöglichen, das Schmiermittel auf der Basis von Mineralölen in Kombinationen mit solchen Zusammensetzungen verwendet werden, bestimmt wurde. In Vergleichsbeispiel 5 wurde die Leistungsfähigkeit einer Zusammensetzung, die Dichlormethan, Pentafluorethan und 1,1,1,2-Tetrafluorethan umfaßte, beurteilt.
Wie vorher sind alle untersuchten Zusammensetzungen nicht- azeotrope oder zeotrope Gemische, so daß in einfacher Weise eine leichte Zusammensetzungsverschiebung bei Betrieb des Kälte- oder Airconditioning-Systems auftreten kann. Folglich wurde in jedem der Beispiele 13 bis 15 und in Vergleichsbeispiel 5 die Beurteilung mit der zirkulierenden Zusammensetzung durchgeführt, welche aus der eingefüllten Zusammensetzung unter Anwendung der unten angegebenen Bedingungen gemäß dem in Referenz (1) beschriebenen Verfahrens errechnet wurde.
Mittlere Verdampfertemperatur: 0ºC
Mittlere Kühlertemperatur: 45ºC
Flüssigkeitsvolumenfratkion im Verdampfer: 0,08
Flüssigkeitsvolumenfraktion im Kühler: 0,25
Gewicht der Öl-Charge/Gewicht der Kältemittel-Charge: 0,20
Temperatur der Ölwanne: 70ºC
(Das zirkulierende Kältemittel geht bei einem Saugdruck, von dem angenommen wird, daß er der Verdampferdruck unter den oben angegebenen Bedingungen ist, über die Ölwanne).
Die eingefüllte Zusammensetzung und die zirkulierende Zusammensetzung für jedes der Beispiele 13 bis 15 und für Vergleichsbeispiel 5 sind in Tabelle 9 angegeben.
Die Leistungsfähigkeit der vier zirkulierenden Zusammensetzungen, die in Tabelle 9 aufgeführt sind, in einem Kältekreislauf des Typs, der in einem Airconditioning-System vorherrscht, wurde dann unter Anwendung von Standard- Kältekreislauf-Analysetechniken untersucht. In der Kreislaufanalyse wurden die folgenden Arbeitsbedingungen angewendet.
Mittlere Verdampfertemperatur: 0ºC
Mittlere Kühlertemperatur: 45ºC
Grad der Überhitzung: 15ºC
Grad der Unterkühlung: 10ºC
Isentrope Kompressor-Effizienz: 100%
Kühlleistung: 1 kW
Die Resultate der Untersuchung der Leistungsfähigkeit der vier Zusammensetzungen in einem Airconditioning-Kreislauf unter Verwendung dieser Arbeitsbedingungen sind in Tabelle 10 angegeben. Die Resultate für den Kältefaktor (COP) und die Kühlleistung in Tabelle 10 sind auf das bekannte Kältemittel Chlordifluormethan (R-22) unter denselben Bedingungen bezogen.
Die Zusammensetzungen der Beispiele 13 bis 15 wurden dann einer weiteren Beurteilung unterworfen, um die Löslichkeit der Propan-Komponente, die sie enthalten, im Mineralölschmiermittel ISO 32 zu bestimmen. Für jedes Beispiel wurde die Löslichkeit (womit wir das Propan-Gewicht, das im Mineralöl gelöst ist, dividiert durch das Gesamtgewicht aus Propan und Mineralöl, ausgedrückt in Prozent, meinen) wurde auf dem Standardweg bei der mittleren Verdampfungstemperatur von 0ºC aus den Verdampferdrücken, die in Tabelle 10 angegeben sind, und den Dampf/Flüssigkeit-Gleichgewichts- (VLE)-Eigenschaften des Mineralöl/Propan-Gemisches errechnet. Die errechneten Löslichkeiten wurden dann zur Bestimmung der Viskositäten (bei 0ºC) der resultierenden Mineralöl/Propan- Gemische verwendet, welche resultieren, wenn die Zusammensetzungen der Beispiele 13 bis 15 mit dem Mineralölschmiermittel ISO 32 kombiniert werden.
In der Zusammensetzung von Beispiel 13, die 2,0 Gew.-% Propan enthielt, als sie eingefüllt wurde, und die 1,8 Gew.-% Propan enthielt, wenn sie im System zirkulierte, war die Löslichkeit des Propans im Mineralöl ISO 32 1,2% (Gewicht/Gewicht); es wurde ein Mineralöl/Propan-Gemisch mit einer Viskosität bei 0ºC von 188 Cp gebildet.
In der Zusammensetzung von Beispiel 14, die 4,0 Gew.-% Propan enthielt, wenn sie eingefüllt wurde, und die 3,8 Gew.-% Propan enthielt, wenn sie im System zirkulierte, war die Löslichkeit des Propans im Mineralöl ISO 32 2,0% (Gewicht/Gewicht); es wurde ein Mineralöl/Propan-Gemisch mit einer Viskosität bei 0ºC von 168 Cp gebildet.
In der Zusammensetzung von Beispiel 15, die 6,0 Gew.-% Propan enthielt, wenn sie eingefüllt wurde, und die 5,9 Gew.-% Propan enthielt, wenn sie im System zirkulierte, war die Löslichkeit des Propans im Mineralöl ISO 32 2,8% (Gewicht/Gewicht); es wurde ein Mineralöl/Propan-Gemisch mit einer Viskosität bei 0ºC von 140 Cp gebildet. TABELLE 9 TABELLE 10

BEISPIELE 16 BIS 18 UND VERGLEICHSBEISPIEL 6

In den Beispielen 16 bis 18 wurden drei erfindungsgemäße Zusammensetzungen, die Difluormethan (R-32), Pentafluorethan (R-125) und Propan (R-290) umfaßten, beurteilt, wobei ihre Leistungsfähigkeit in einem Kältekreislauf des Typs, der in einem Airconditioning-System vorherrschend ist, bestimmt wurde, und die Fähigkeit der Propan-Komponente zu ermöglichen, daß Schmiermittel auf der Basis von Mineralölen in Kombination mit solchen Zusammensetzungen verwendet werden, bestimmt wurde. In Vergleichsbeispiel 6 wurde die Leistungsfähigkeit einer Zusammensetzung, die Difluormethan und Pentafluorethan umfaßte, beurteilt.
Wie vorher sind alle untersuchten Zusammensetzungen nicht- azeotrope oder zeotrope Gemische, so daß bei Betrieb des Kälte- oder Airconditioning-Systems leicht eine leichte Zusammensetzungsverschiebung auftreten kann. Folglich wurde in jedem der Beispiele 16 bis 18 und in Vergleichsbeispiel 6 die Beurteilung mit der zirkulierenden Zusammensetzung durchgeführt, die aus der eingefüllten Zusammensetzung unter Verwendung der unten angegebenen Bedingungen gemäß den in Referenz (1) beschriebenen Verfahren errechnet wurde.
Mittlere Verdampfertemperatur: 0ºC
Mittlere Kühlertemperatur: 45ºC
Flüssigkeitsvolumenfratkion im Verdampfer: 0,08
Flüssigkeitsvolumenfraktion im Kühler: 0,25
Gewicht der Öl-Charge/Gewicht der Kältemittel-Charge: 0,20
Temperatur der Ölwanne: 70ºC
(Das zirkulierende Kältemittel geht bei einem Saugdruck, von dem angenommen wird, daß er unter den obigen Bedingungen der Verdampferdruck ist, über die Ölwanne).
Die eingefüllte Zusammensetzung und die zirkulierende Zusammensetzung für jedes der Beispiele 16 bis 18 und für Vergleichsbeispiel 6 sind in Tabelle 11 angegeben.
Die Leistungsfähigkeit der vier zirkulierenden Zusammensetzungen, die in Tabelle 11 angegeben sind, in einem Kältekreislauf des Typs, der in einem Airconditioning-System vorherrscht, wurde dann unter Anwendung von Standard- Kältekreislauf-Analysetechniken untersucht. In der Kreislaufanalyse wurden die folgenden Arbeitsbedingungen verwendet.
Mittlere Verdampfertemperatur: 0ºC
Mittlere Kühlertemperatur: 45ºC
Grad der Überhitzung: 15ºC
Grad der Unterkühlung: 10ºC
Isentrope Kompressor-Effizienz: 100%
Kühlleistung: 1 kW
Die Resultate der Untersuchung der Leistungsfähigkeit der vier Zusammensetzungen in einem Airconditioning-Kreislauf unter Anwendung dieser Arbeitsbedingungen sind in Tabelle 12 angegeben. Die Resultate für den Kältefaktor (COP) und die Kühlleistung in Tabelle 12 sind auf das bekannte Kältemittel Chlordifluormethan (R-22) unter denselben Bedingungen bezogen.
Die Zusammensetzungen der Beispiele 16 bis 18 wurden dann einer weiteren Beurteilung unterzogen, um die Löslichkeit der Propan-Komponente, die sie enthalten, in Mineralölschmiermittel ISO 32 zu bestimmen. Für jedes Beispiel wurde die Löslichkeit auf dem Standardweg bei der mittleren Verdampfertemperatur von 0ºC aus den Verdampferdrücken, die in Tabelle 12 angegeben sind, und den Dampf/Flüssigkeits-Gleichgewichts (VLE)-Eigenschaften des Mineralöl/Propan-Gemischs errechnet. Die errechneten Löslichkeiten wurden dann zur Bestimmung der Viskositäten (bei 0ºC) der resultierenden Mineralöl/Propan- Gemische verwendet, welche resultieren, wenn die Zusammensetzungen der Beispiele 16 bis 18 mit dem Mineralölschmiermittel ISO 32 kombiniert werden.
In der Zusammensetzung von Beispiel 16, die 2,0 Gew.-% Propan enthielt, wenn sie eingefüllt wurde, und die 1,8 Gew.-% Propan enthielt, wenn sie im System zirkulierte, war die Löslichkeit des Propans im Mineralöl ISO 32 1,3 (Gewicht/Gewicht); es wurde ein Mineralöl/Propan-Gemisch mit einer Viskosität bei 0ºC von 187 Cp gebildet.
In der Zusammensetzung von Beispiel 17, die 4,0 Gew.-% Propan enthielt, wenn sie eingefüllt wurde, und die 3,6 Gew.-% Propan enthielt, wenn sie im System zirkulierte, war die Löslichkeit des Propans im Mineralöl ISO 32 2, 3% (Gewicht/Gewicht); es wurde ein Mineralöl/Propan-Gemisch mit einer Viskosität bei 0ºC von 157 Cp gebildet.
In der Zusammensetzung von Beispiel 18, die 6 Gew.-% Propan enthielt, wenn sie eingefüllt wurde, und die 5,6 Gew.-% Propan enthielt, wenn sie im System zirkulierte, war die Löslichkeit des Propans im Mineralöl ISO 32 3,2% (Gewicht/Gewicht); es wurde ein Mineralöl/Propan-Gemisch mit einer Viskosität bei 0ºC von 130 Cp gebildet. TABELLE 11 TABELLE 12

BEISPIELE 19 BIS 21 UND VERGLEICHSBEISPIEL 7

In den Beispielen 19 bis 21 wurden drei erfindungsgemäße Zusammensetzungen, die Pentafluorethan (R-125), 1,1,1-Trifluorethan (R-143a), 1,1,1,2-Tetrafluorethan (R- 134a) und Propan (R-290) umfaßten, beurteilt, wobei ihre Leistungsfähigkeit in einem Kältekreislauf des Typs, der in einem Airconditioning-System vorherrschend ist, bestimmt wurde, und die Fähigkeit der Propan-Komponente, zu ermöglichen, daß Schmiermittel auf Mineralölbasis in Kombination mit solchen Zusammensetzungen verwendet werden, bestimmt wurde. In Vergleichsbeispiel 7 wurde die Leistungsfähigkeit einer Zusammensetzung, die Pentafluorethan, 1,1,1-Trifluorethan und 1,1,1,2- Tetrafluorethan umfaßte, beurteilt.
Wie vorher sind alle untersuchten Zusammensetzungen nicht- azeotrope oder zeotrope Gemische, so daß bei Betrieb des Kälte- oder Airconditioning-Systems einfach eine leichte Zusammensetzungsverschiebung auftreten kann. Folglich wurde in jedem der Beispiele 19 bis 21 und in Vergleichsbeispiel 7 die Beurteilung mit der zirkulierenden Zusammensetzung durchgeführt, welche aus der eingefüllten Zusammensetzung unter Verwendung der unten angegebenen Bedingungen gemäß den in Referenz (1) beschriebenen Verfahren errechnet wurde.
Mittlere Verdampfertemperatur: 0ºC
Mittlere Kühlertemperatur: 45ºC
Flüssigkeitsvolumenfratkion im Verdampfer: 0,08
Flüssigkeitsvolumenfraktion im Kühler: 0,25
Gewicht der Öl-Charge/Gewicht der Kältemittel-Charge: 0,20
Temperatur der Ölwanne: 70ºC
(Das zirkulierende Kältemittel geht bei einem Saugdruck, von dem angenommen wird, daß er unter den obigen Bedingungen der Verdampferdruck ist, über die Ölwanne.)
Die eingefüllte Zusammensetzung und die zirkulierende Zusammensetzung für jedes der Beispiele 19 bis 21 und Vergleichsbeispiel 7 sind in Tabelle 13 angegeben.
Die Leistungsfähigkeit der vier zirkulierenden Zusammensetzungen, die in Tabelle 13 angegeben sind, in einem Kältekreislauf des Typs, der in einem Airconditioning-System vorherrschend ist, wurde dann unter Verwendung von Standard- Kältekreislauf-Analysetechniken untersucht. In der Kreislaufanalyse wurden die folgenden Arbeitsbedingungen angewendet.
Mittlere Verdampfertemperatur: 0ºC
Mittlere Kühlertemperatur: 45ºC
Grad der Überhitzung: 15ºC
Grad der Unterkühlung: 10ºC
Isentrope Kompressor-Effizienz: 100%
Kühlleistung: 1 kW
Die Resultate einer Untersuchung der Leistungsfähigkeit der vier Zusammensetzungen in einem Airconditioning-Kreislauf unter Anwendung dieser Arbeitsbedingungen sind in Tabelle 14 angegeben. Die Resultate für den Kältefaktor (COP) und die Kühlleistung in Tabelle 14 sind auf das bekannte Kältemittel Chlordifluormethan (R-22) unter denselben Bedingungen bezogen.
Die Zusammensetzungen der Beispiele 19 bis 21 wurden dann einer weiteren Beurteilung unterzogen, um die Löslichkeit der Propan-Komponente, die sie enthalten, im Mineralölschmiermittel ISO 32 zu bestimmen. Für jedes Beispiel wurde die Löslichkeit auf dem Standardweg bei der mittleren Verdampfertemperatur von 0ºC aus den Verdampferdrücken, die in Tabelle 14 angegeben sind und den Dampf/Flüssigkeits-Gleichgewichts- (VLE)-Eigenschaften des Mineralöl-Propan-Gemischs errechnet. Die errechneten Löslichkeiten wurden dann zur Bestimmung der Viskositäten (bei 0ºC) der resultierenden Mineralöl/Propan- Gemische verwendet, welche resultieren, wenn die Zusammensetzungen der Beispiele 19 bis 21 mit dem Mineralölschmiermittel ISO 32 kombiniert werden.
In der Zusammensetzung von Beispiel 19, die 2,0 Gew.-% Propan enthielt, wenn sie eingefüllt wurde, und die 1,7 Gew.-% Propan enthielt, wenn sie im System zirkulierte, war die Löslichkeit des Propans im Mineralöl ISO 32 1,4% (Gewicht/Gewicht); es wurde ein Mineralöl/Propan-Gemisch mit einer Viskosität bei 0ºC von 186 Cp gebildet.
In der Zusammensetzung von Beispiel 20, die 4,0 Gew.-% Propan enthielt, wenn sie eingefüllt wurde, und die 3,6 Gew.-% Propan enthielt, wenn sie im System zirkulierte, war die Löslichkeit des Propans im Mineralöl ISO 32 2,3% (Gewicht/Gewicht); es wurde ein Mineralöl/Propan-Gemisch mit einer Viskosität bei 0ºC von 157 Cp gebildet.
In der Zusammensetzung von Beispiel 21, die 6,0 Gew.-% Propan enthielt, wenn sie eingefüllt wurde, und die 5,5 Gew.-% Propan enthielt, wenn sie im System zirkulierte, war die Löslichkeit des Propans im Mineralöl ISO 32 3,3% (Gewicht/Gewicht); es wurde ein Mineralöl/Propan-Gemisch mit einer Viskosität bei 0ºC von 131 Cp gebildet. TABELLE 13 TABELLE 14

BEISPIELE 22 BIS 24 UND VERGLEICHSBEISPIEL 8

In den Beispielen 22 bis 24 wurden drei erfindungsgemäße Zusammensetzungen, die Pentafluorethan (R-125), 1,1,1- Trifluorethan (R-143a) und Propan (R-290) umfaßten, beurteilt, wobei ihre Leistungsfähigkeit in einem Kältekreislauf des Typs, der in einem Airconditioning-System vorherrscht, bestimmt wurde und die Fähigkeit der Propan- Komponente zu ermöglichen, daß Schmiermittel auf der Basis von Mineralölen in Kombination mit solchen Zusammensetzungen verwendet werden, bestimmt wurde. In Vergleichsbeispiel 8 wurde die Leistungsfähigkeit einer Zusammensetzung, die Pentafluorethan und 1,1,1-Trifluorethan umfaßte, beurteilt.
Wie vorher ist keine der untersuchten Zusammensetzungen ein wahres Azeotrop, so daß bei Betrieb des Kälte- oder Airconditioning-Systems einfach eine Zusammensetzungsverschiebung auftreten kann. Folglich wurde in jedem der Beispiele 22 bis 24 und in Vergleichsbeispiel 8 die Beurteilung mit der zirkulierenden Zusammensetzung durchgeführt, welche aus der eingefüllten Zusammensetzung unter Verwendung der unten angegebenen Bedingungen gemäß dem in Referenz (1) beschriebenen Verfahrens errechnet wurde.
Mittlere Verdampfertemperatur: 0ºC
Mittlere Kühlertemperatur: 45ºC
Flüssigkeitsvolumenfratkion im Verdampfer: 0,08
Flüssigkeitsvolumenfraktion im Kühler: 0,25
Gewicht der Öl-Charge/Gewicht der Kältemittel-Charge: 0,20
Temperatur der Ölwanne: 70ºC
(Das zirkulierende Kältemittel geht bei Saugdruck, von dem angenommen wird, daß er unter den obigen Bedingungen der Verdampferdruck ist, über die Ölwanne).
Die eingefüllte Zusammensetzung und die zirkulierende Zusammensetzung für jedes der Beispiele 22 bis 24 und Vergleichsbeispiel 8 sind in Tabelle 15 angegeben.
Die Leistungsfähigkeit der vier zirkulierenden Zusammensetzungen, die in Tabelle 15 angegeben sind, in einem Kältekreislauf des Typs, der in einem Airconditioning-System vorherrscht, wurde dann unter Anwendung von Standard- Kältekreislauf-Analysetechniken untersucht. In der Kreislaufanalyse wurden die folgenden Arbeitsbedingungen angewendet.
Mittlere Verdampfertemperatur: 0ºC
Mittlere Kühlertemperatur: 45ºC
Grad der Überhitzung: 15ºC
Grad der Unterkühlung: 10ºC
Isentrope Kompressor-Effizienz: 100%
Kühlleistung: 1 kW
Die Resultate der Untersuchung der Leistungsfähigkeit der vier Zusammensetzungen in einem Airconditioning-Kreislauf unter Anwendung dieser Arbeitsbedingungen sind in Tabelle 16 angegeben. Die Resultate für den Kühlfaktor (COP) und die Kühlleistung in Tabelle 16 sind auf das bekannte Kältemittel Chlordifluormethan (R-22) unter denselben Bedingungen bezogen.
Die Zusammensetzungen der Beispiele 22 bis 24 wurden dann einer weiteren Beurteilung unterzogen, um die Löslichkeit der Propan-Komponente, die sie enthalten, im Mineralölschiermittel ISO 32 zu bestimmen. Für jedes Beispiel wurde die Löslichkeit auf dem Standardweg bei der mittleren Verdampfertemperatur von 0ºC aus den Verdampferdrücken, die in Tabelle 16 angegeben sind, und den Dampf/Flüssigkeits-Gleichgewichts- (VLE)-Eigenschaften des Mineralöl/Propan-Gemisches errechnet. Die errechneten Löslichkeiten wurden dann zur Bestimmung der Viskositäten (bei 0ºC) der resultierenden Mineralöl/Propan- Gemische verwendet, die resultieren, wenn die Zusammensetzungen der Beispiele 22 bis 24 mit den Mineralölschmiermitteln ISO 32 kombiniert werden.
In der Zusammensetzung von Beispiel 22, die 2,0 Gew.-% Propan enthielt, als sie eingefüllt wurde, und die 1,7 Gew.-% Propan enthielt, als die im System zirkulierte, war die Löslichkeit des Propans im Mineralöl ISO 32 1,4% (Gewicht/Gewicht); es wurde ein Mineralöl/Propan-Gemisch mit einer Viskosität bei 0ºC von 186 Cp gebildet.
In der Zusammensetzung von Beispiel 23, die 4,0 Gew.-% Propan enthielt, wenn sie eingefüllt wurde, und die 3,6 Gew.-% Propan enthielt, als sie im System zirkulierte, war die Löslichkeit des Propans im Mineralöl ISO 32 3,2% (Gewicht/Gewicht); es wurde ein Mineralöl/Propan-Gemisch mit einer Viskosität bei 0ºC von 157 Cp gebildet.
In der Zusammensetzung von Beispiel 24, die 6,0 Gew.-% Propan enthielt, als sie eingefüllt wurde, und die 5,5 Gew.-% Propan enthielt, als sie im System zirkulierte, war die Löslichkeit des Propans im Mineralöl ISO 32 3,2% (Gewicht/Gewicht); es wurde ein Mineralöl/Propan-Gemisch mit einer Viskosität bei 0ºC von 130 Cp gebildet. TABELLE 15 TABELLE 16
Die Viskosität des Mineralöls ISO 32 allein ist bei 0ºC 300 Cp.; aus den obigen Beispielen ist ersichtlich, daß sowohl das n-Pentan wie auch Propan die Viskosität des Mineralöls deutlich verringern. Sowohl in Kälte- wie auch in Airconditioning-Systemen ist es wichtig, das die Viskosität des Schmiermittels im Verdampfer und der Saugleitung niedrig genug ist, damit eine Zurückführung der Schmiermittels zum Kompressor ermöglicht wird. Da das in den Zusammensetzungen der Beispiele 1 bis 12 enthaltene n-Pentan und das in den Zusammensetzungen der Beispiele 13 bis 24 enthaltene Propan die Viskosität des Mineralölschmiermittels bei den Temperaturen, die typischerweise in einem Verdampfer und einer Saugleitung herrschen, verringert, sollte dies die Rückführung des Schmiermittels zu dem Kompressor erleichtern und es möglich machen, solche Schmiermittel in Kombination mit den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen zu verwenden.

Claims

1. Zusammensetzung, die im wesentlichen besteht aus:

(A) wenigstens einem Fluorkohlenwasserstoff, der ausgewählt ist aus Difluormethan und 1,1,1-Trifluorethan;

(B) Pentafluorethan; und

(C) Pentan.

2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, bei der Komponente (A) Difluormethan ist.

3. Zusammensetzung nach Anspruch 1, bei der Komponente (A) 1,1,1-Trifluorethan ist.

4. Zusammensetzung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, die von 10 bis 70 Gew.-% der Komponente (A), von 10 bis 80 Gew.-% der Komponente (B) und von 1 bis 10 Gew.-% der Komponente (C) umfaßt.

5. Zusammensetzung nach Anspruch 4, die von 20 bis 60 Gew.-% der Komponente (A), von 20 bis 60 Gew.-% der Komponente (B) und von 1 bis 7 Gew.-% der Komponente (C) umfaßt.

6. Zusammensetzung nach Anspruch 5, die von 35 bis 60 Gew.-% von Komponente (A), von 35 bis 60 Gew.-% der Komponente (B) und von 2 bis 6 Gew.-% der Komponente (C) umfaßt.

7. Zusammensetzung, die umfaßt:

(A) wenigstens einen Fluorkohlenwasserstoff, der ausgewählt ist aus Difluormethan und 1,1,1-Trifluorethan;

B) Pentafluorethan,

(C) wenigstens einen Kohlenwasserstoff mit von 2 bis 6 Kohlenstoffatomen; und

(D) 1,1,1,2-Tetrafluorethan, mit der Maßgabe, daß dann, wenn Komponente (A) Difluormethan ist, die Zusammensetzung eine solche ist, die von 10 bis 30 Gew.-% Difluormethan, von 30 bis 80 Gew.- % Pentafluorethan, von 1 bis 7 Gew.-% Propan und von 9 bis 50 Gew.-% 1,1,1,2-Tetrafluorethan aufweist oder einer die von 10 bis 30 Gew.-% Difluormethan, von 20 bis 45 Gew. -% Pentafluorethan, von 1 bis 7 Gew.-% Propan und von 30 bis 55 Gew.-% 1,1,1,2-Tetrafluorethan umfaßt.

8. Zusammensetzung nach Anspruch 7, bei der Komponente (A) 1,1,1-Trifluorethan ist.

9. Zusammensetzung nach Anspruch 8, bei der Komponente (C) wenigstens ein Kohlenwasserstoff ist, der ausgewählt ist aus Propan und Pentan.

10. Zusammensetzung nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, die von 10 bis 70 Gew.-% von Komponente (A), von 10 bis 80 Gew.-% von Komponente (B), von 1 bis 10 Gew.-% von Komponente (C) und von 1 bis 60 Gew.-% von Komponente (D) umfaßt.

11. Zusammensetzung nach Anspruch 7, in der Komponente (A) Difluormethan ist und die Zusammensetzung von 10 bis 25 Gew.-% Difluormethan, von 35 bis 75 Gew.-% Pentafluorethan, von 2 bis 6 Gew.-% Propan und von 13 bis 45 Gew.-% 1,1,1,2-Tetrafluorethan umfaßt.

12. Zusammensetzung nach Anspruch 7, bei der Komponente (A) Difluormethan ist und die Zusammensetzung von 15 bis 30 Gew.-% Difluormethan, von 20 bis 30 Gew.-% Pentafluorethan, von 2 bis 6 Gew.-% Propan und von 45 bis 55 Gew.-% 1,1,1,2-Tetrafluorethan umfaßt.

13. Zusammensetzung nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, die von 20 bis 60 Gew.-% 1,1,1-Trifluorethan, von 20 bis 60 Gew.-% Pentafluorethan, von 1 bis 7 Gew.-% Kohlenwasserstoff(e) und von 1 bis 20 Gew.-% 1,1,1,2-Tetrafluorethan umfaßt.

14. Zusammensetzung nach Anspruch 13, die von 35 bis 60 Gew.-% 1,1,1-Trifluorethan, von 35 bis 60 Gew.-% Pentafluorethan, von 2 bis 6 Gew.-% Kohlenwasserstoff(e) und von 1 bis 10 Gew.-% 1,1,1,2-Tetrafluorethan umfaßt.

15. Kälte - oder Airconditioning-System, das eine Kältemittelzusammensetzung enthält, wie sie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 14 beansprucht wird.

16. Verwendung einer Kältemittelzusammensetzung, wie sie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 14 beansprucht wird, in einem. Kälte- oder Airconditioning-System.

17. Verfahren zur Erzeugung einer Kühlung, das das Kondensieren einer Kältemittelzusammensetzung, wie sie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 14 beansprucht wird, und danach deren Verdampfung in einer Wärmeaustauschbeziehung mit einem Fluid, das gekühlt werden soll, umfaßt.