一種用于中低溫制冷系統的環保型制冷劑技術方案

本發明專利技術公開了一種可以長期使用的環保型制冷劑，用于中低溫制冷系統中替代Ｒ５０２的混合制冷劑，它除了含有１，１，１，２－四氟乙烷（Ｒ１３４ａ）外，還含有丙烷（Ｒ２９０）或丙烯（Ｒ１２７０）或丙烷和丙烯的混合物。該制冷劑屬于近共沸混合制冷劑，與現有替代物相比，其熱工性能良好，不破壞臭氧層（ＯＤＰ＝０），溫室效應（ＧＷＰ值）較小，與已有Ｒ５０２系統中使用的礦物油、烷基苯潤滑油相溶，不需改動現有設備中的主要部件，可以直接充灌，因而可以長期替代制冷劑Ｒ５０２。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及制冷劑，特別涉及一種用于中低溫制冷系統中的環保型制冷劑，該制冷劑是一種能夠替代R502的近共沸混合制冷劑。
技術介紹
長期以來，中、低溫制冷系統(如冷庫、冷凍柜、速凍機等)中一直使用制冷劑R502，它是按照質量配比48.8％的R22和51.2％的R115混合而成的共沸混合物，其中R115為CFC類物質，R22為HCFC類物質。1974年經研究發現CFC類物質和HCFC類物質對大氣臭氧層具有破壞作用，并有溫室效應。為此，國際上已決定發達國家從1996年起禁止使用CFC類物質，發展中國家從2006年起禁止使用CFC類物質；并從2020年禁止在新設備上使用HCFC類物質，發展中國家從2040年起禁止使用。近年來，作為R502的替代工質研究比較成熟的有兩元或三元混合工質R507、R404A、R407A和R407B，其中使用較廣的是由R125、R134a按照質量配比50∶50組成的共沸混合工質R507和由R125、R143a、R134a按照質量配比44∶52∶4組成的近共沸混合工質R404A。但是這兩組混合物的組分工質雖然ODP值為0，其GWP值卻較高，特別是R125和R143a，從抑制全球變暖方面考慮這兩組混合物并不能滿足要求；從制冷循環性能方面考慮，R507和R404A的壓力比都比R502大，COP都比R502小，并不是較理想的R502替代工質；并且R507和R404A與原系統中使用的礦物油不相溶，必須使用強吸水性、弱穩定性的酯類潤滑油。
技術實現思路
針對上述系統使用替代制冷劑的缺陷或不足，本專利技術的目的在于，提供一種用于中低溫制冷系統中的環保型制冷劑，以替代目前的R502近共沸混合制冷劑。本專利技術是一種用于中低溫制冷系統環保型制冷劑，其制冷劑環境性能更好，可以長期替代R502，并且溫室效應(GWP值)更低，具有優良的熱工性能和熱工參數，使其不需要改動已有制冷系統的設備和使用的礦物油或烷基苯潤滑油，并可以直接充灌。實現上述目的的技術解決方案之一是，一種用于中低溫制冷系統的環保型制冷劑，其特點是，該制冷劑由1，1，1，2-四氟乙烷(分子式CF3CH2F，制冷劑符號R134a)和丙烷(分子式CH3CH2CH3，制冷劑符號R290)組成，其組分含量(質量百分比)為R134a為40～60％，R290為40～60％。實現上述目的的技術解決方案之二是，一種用于中低溫制冷系統的環保型制冷劑，其特點是，該制冷劑由1，1，1，2-四氟乙烷(分子式CF3CH2F，制冷劑符號R134a)和丙烯(分子式CH3CH＝CH2，制冷劑符號R1270)組成，其組分含量(質量百分比)為R134a為30～50％，R1270為50～70％。實現上述目的的技術解決方案之三是，能夠長期替代R502的近共沸混合制冷劑，其特點是，該制冷劑由1，1，1，2-四氟乙烷(分子式CF3CH2F，制冷劑符號R134a)、丙烷(分子式CH3CH2CH3，制冷劑符號R290)和丙烯(分子式CH3CH＝CH2，制冷劑符號R1270)組成，其組分含量(質量百分比)為R134a為30～50％，R1270為25～40％，R290為25～40％。本專利技術提供的上述環保型制冷劑，其制備方法是將上述各組分的物質按其相應的配比在液相狀態下進行物理混合即可。上述組分中的R134a，分子量為102.03，標準沸點為-26.16℃，臨界溫度為101.1℃，臨界壓力為4.067MPa；R290的分子量為44.10，標準沸點為-42.09℃，臨界溫度為96.70℃，臨界壓力為4.248MPa；R1270分子量為42.09，標準沸點為-47.70℃，臨界溫度為91.80℃，臨界壓力為4.618MPa。具體實施例方式下面按照本專利技術的技術方案，并給出實施例對本專利技術作進一步的說明，將有助于對本專利技術及其優點的理解，需要說明的是，這些實施例只是本專利技術的一些例子，本專利技術并不局限于這些實施例。實施例1將45％的R134a和55％的R290(質量百分比)在液相下進行物理混合。實施例2將55％的R134a和45％的R290(質量百分比)在液相下進行物理混合。實施例3將33％的R134a和67％的R1270(質量百分比)在液相下進行物理混合。實施例4將40％的R134a和60％的R1270(質量百分比)在液相下進行物理混合。實施例5將48％的R134a和52％的R1270(質量百分比)在液相下進行物理混合。實施例6將40％的R134a、30％的R1270和30％的R290(質量百分比)在液相下進行物理混合。實施例7將35％的R134a、40％的R1270和25％的R290(質量百分比)在液相下進行物理混合。在低溫設計工況(蒸發溫度t0＝-40.0℃，吸氣溫度t1＝15.0℃，冷凝溫度tk＝50℃，過冷溫度ts＝45℃)下按照理論循環的性能進行計算，將上述有代表性的制冷劑即實施例1～8的熱工性能以及循環性能列于表1中。表1中q0表示單位質量制冷量，qs表示單位容積制冷量，帶“*”均為與R502相對應的比較值。表1 實施例中的制冷劑與R502現有的兩種替代制冷劑的比較 從上表可以看出①這7個實施例的環境性能ODP和GWP均比R502要好，而且其GWP值也比現有的兩種替代物R404A和R507要好；②這7個實施例的蒸發、冷凝壓力與R502相當，并且冷凝壓力比R404A和R507約低0.2MPa，壓力比低于R502、R404A、R507，有利于提高壓縮機的效率，具有節能的潛力；③這7個實施例的單位質量制冷量與R502、R404A和R507相比要大得多，這樣可以大大減少系統的充灌量；④這7個實施例的性能系數與原來的R502系統的性能系數接近或略高，比R507和R404A系統的性能系數大；⑤這7個實施例的容積制冷量比R502、R404A和R507要大，作為R502的替代工質可以相應減小氣缸容積和壓縮機體積。此外，由于丙烷和丙烯與現有系統中的礦物油或烷基苯潤滑油相溶，使得該種混合制冷劑也溶于礦物油和烷基苯潤滑油。通過上述實施例可以看出，從冷凝壓力、壓力比、容積制冷量和COP這四個方面考慮，所選的七組R134a/HCs混合工質作為R502的替代工質都比R507和R404A要具有優勢，在排氣溫度方面，只有實施例1、2、6的排氣溫度要低于R502，其余實施例的排氣溫度要略高于R502。本專利技術與現有替代制冷劑相比，其環境性更好，不破壞臭氧層，可以長期替代R502，并且溫室效應(GWP值)較小，具有優良的熱工性能和熱工參數，使其不需要改動已有的R502制冷系統設備和使用的礦物油或烷基苯潤滑油，并可以直接充灌。權利要求1.一種用于中低溫制冷系統的環保型制冷劑，其特征在于，該制冷劑由1，1，1，2-四氟乙烷和丙烷組成，其質量百分比為1，1，1，2-四氟乙烷40～60％，丙烷40～60％。2.一種用于中低溫制冷系統的環保型制冷劑，其特征在于，該制冷劑由1，1，1，2-四氟乙烷和丙烯組成，其質量百分比為1，1，1，2-四氟乙烷30～50％，丙烯50～70％。3.一種用于中低溫制冷系統的環保型制冷劑，其特征在于，該制冷劑由1，1，1，2-四氟乙烷、丙烷和丙烯混合組成，其質量百分比為1，1，1，2-四氟乙烷30～50本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于中低溫制冷系統的環保型制冷劑，其特征在于，該制冷劑由１，１，１，２－四氟乙烷和丙烷組成，其質量百分比為：１，１，１，２－四氟乙烷４０～６０％，丙烷４０～６０％。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：晏剛，孫民，任挪穎，
申請(專利權)人：西安交通大學，
類型：發明
國別省市：87[中國|西安]