用于中低溫制冷系統的制冷劑技術方案

用于中、低溫制冷系統中的綠色制冷劑，它是由Ｒ２９０和選自下列混合物中的一種所組成：ＨＣＦＣ－２２和ＨＦＣ－１３４ａ；ＨＣＦＣ－２２和ＨＦＣ－２２７ｅａ；ＨＦＣ－１２５和ＨＦＣ－３２；ＨＦＣ－１２５和ＨＦＣ－１４３ａ；ＨＦＣ－１２５、ＨＦＣ－３２和ＨＦＣ－１３４ａ；ＨＦＣ－１２５、ＨＦＣ－３２和ＦＣ－１３１１；ＨＦＣ－３２、ＨＦＣ－１３４ａ和ＦＣ－１３１１；ＨＦＣ－１２５、ＨＦＣ－１４３ａ和ＦＣ－１３１１；也可以在上述最后一種組合物中用ＨＦＣ－３２替代Ｒ２９０。本制冷劑無毒，熱工性能及參數良好，基本上或根本不破壞臭氧層，無需改動原有設備的主要部件與生產線，可分別作為替代Ｒ５０２的中近期或長期的制冷劑，還提供了使用上述制冷劑的冷卻或供熱方法。（*該技術在2017年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種用于中、低溫制冷或空調熱泵系統中的綠色制冷劑。現有技術中，作為中、低溫制冷或空調熱泵系統中的制冷劑，長期以來大都使用R502，它是由HCFC-22和CFC-115組成的共沸混合物。1974年發現CFC類和HCFC類物質對大氣臭氧層有嚴重的破壞作用，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年起禁用)，并從2020年起禁止在新的設備上使用HCFC類物質(發展中國家從2040年起禁止使用)。目前，國際上作為替代R502的制冷劑主要可分為兩類。一類是含HCFC-22的混合物，為中、近期替代物，可使用至2020年(發達國家)或2040年(發展中國家)；另一類是含HFC類物質的混合物，為長期替代物。作為中、近期替代物，目前國際上主要有R402A(HCFC-22/HFC-125/R290，其重量比為38/60/2)、R402B(成分與R402A同，重量比為60/38/2)，R408A(HCFC-22/HFC-125/HFC-143a，重量比為47/7/46)和R411B(HCFC-22/R1270/HFC-152a，重量比為94/3/3)。它們的優點是已基本不破壞臭氧層，而且熱工性能與R502相近。但是，前三種冷凝壓力偏高，能效尚不夠理想，后一種壓機排氣溫度太高。作為長期替代物，目前國際上主要有R404A(HFC-125/HFC-143a/HFC-134a，重量比為44/52/4)，R407A(HFC-32/HFC-125/HFC-134a，重量比為20/40/40)，407B(成分與407A同，重量比為10/70/20)和R507A(HFC-125/HFC-143a，重量比為50/50)。它們的優點是不破壞臭氧層，而且熱工參數與R502尚接近，但是，其能效均比R502的低。本專利技術的目的在于研究開發一種可在中近期或長期替代R502的制冷劑，使其基本不需改動現有設備中的主要部件，而且具有優良的熱工性能和熱工參數。本專利技術的目的是通過以下技術方案實現的本專利技術所稱的一種制冷劑，其特征是除含有丙烷(R290)外，還含有一氯二氟代甲烷(HCFC-22)和1，1，1，2-四氟乙烷(HFC-134a)或一氯二氟代甲烷(HCFC-22)和1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷(HFC-227ea)，其含量(重量百分比)分別為5-25％，40-80％和5-40％。本專利技術的另一種制冷劑，其特征是除含有丙烷(R290)外，還可含有五氟乙烷(HFC-125)和二氟甲烷(IIFC-32)或五氟乙烷HFC-125和1，1，1-三氟乙烷(HFC-143a)，其含量(重量百分比)分別為5-30％，30-90％和5-40％。本專利技術的再一種制冷劑，其特征是除含有R290外，也可含有HFC-125，HFC-32和HFC-134a或HFC-125、HFC-32和三氟碘甲烷(FC-1311)或HFC-134a、HFC-32和FC-1311或HFC-125、HFC-143a和FC-1311，其含量(重量百分比)分別為5-30％，30-70％，5-50％和5-35％。也可在上述由R290、HFC-125、HFC-143a和FC-1311組成的制冷劑中，以HFC-32替代R290，其含量(重量百分比)分別為5-30％，30-70％，5-50％和5-35％。本專利技術所述的制冷劑，其制備方法就是將上述的各組分按其相應的配比在常溫下進行物理混合即可。本專利技術還提供了一種產生冷卻或供熱作用的方法，它包括對上述制冷劑進行蒸氣壓縮制冷或蒸氣壓縮供熱。本專利技術所稱的制冷劑與現有技術相比具有如下優點它們具有良好的環境性能，R502的臭氧損耗因數ODP為0.214，全球溫室效應潛能GWP為4510，而本專利技術的制冷劑，其ODP小于0.03或等于零，GWP分別在630-3300之間，可以分別作為中、近期(2040年前)或長期的R502替代制冷劑。本專利技術的制冷劑的熱工參數與R502相近，完全可以在原R502壓縮機中直接充灌。本專利技術的制冷劑的熱工性能即工作參數(COP)、冷量及容積制冷量接近于或優于R502。用以下非限定性實施例對本專利技術的制冷劑作進一步的說明，將有助于本專利技術及其優點的理解，而不作為對本專利技術的限定，本專利技術的保護范圍由權利要求書來限定。實施例1本實施例的制冷劑含有65％的一氯二氟代甲烷(HCFC-22)、15％的丙烷(R290)和20％的1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷(HFC-227ea)。實施例2本實施例的制冷劑含有55％的一氯二氟代甲烷(HCFC-22)、15％的丙烷(R290)和30％的1，1，1，2-四氟乙烷(HFC-134a)。上述兩個實施例均可為中、近期R502替代物。若中低溫制冷設備的設計工況取為冷凝溫度40℃，蒸發溫度-30℃，過冷度0℃，吸氣溫度18℃，壓機效率70％，根據循環計算，上述實施例1和2的有關參數以及與R502及現有幾種中、近期替代物的比較列于表1表1 實施例1和2的制冷劑的性能與R502及其他中近期替代物的比較實施例1 實施例2 R502 402A 402B 408A 411BODP 0.0350.0280.214 0.022 0.033 0.024 0.045GWP 1685132545102380 20803060 1540冷凝壓力，MPa1.551.551.632.01 1.891.90 1.56壓比 9.0 9.2 8.8 8.68.9 8.79.4排氣溫度，℃ 136.7 139.7 127.2 124.8 138.4 136.2 165.5COP*1.061.071.0 0.91 1.0 0.99 1.13冷量*1.471.581.0 0.98 1.2 1.27 1.66容積制冷量* 1.031.031.0 1.15 1.181.19 1.12*均為與R502相應的比值，以下實施例同。由表1可見，實施例1和2的制冷劑的環境性能(ODP和GWP)均比R502好，而且與現有的4種中、近期替代物相當或略好。熱工性能也比R502好，與其他幾種中、近期替代物相比，COP也有優勢(除411B外，但411B的排氣溫度已超過150℃的一般限制范圍)，而且熱工參數均處于允許范圍，可直接充灌。實施例3本實施例的制冷劑含有80％的五氟乙烷(HFC-125)、15％的丙烷(R290)和5％的二氟甲烷(HFC-32)。根據前述設計工況的循環計算，其性能與R502及相應的R407B的比較見表2。表2 實施例3的制冷劑的性能與R502及R407B的比較實施例3 R502R407BODP 0 0.214 0GWP 258945102300冷凝壓力，MPa 1.941.611.95壓比 8.5 8.8 9.7排氣溫度，℃ 114.6 127.2 122.3COP 0.871.0 0.87冷量* 1.021.0 0.97容積制冷量*1.041.0 1.0由表2可見，實施例3的制冷劑的ODP為零，是一種長期替代物。GWP也比R502的低。除冷凝壓力比R50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綠色制冷劑，其特征是除含有Ｒ２９０外，還含有ＨＣＦＣ－２２和ＨＦＣ－１３４ａ，其含量（重量百分比）分別為５－２５％，４０－８０％和５－４０％。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：朱明善，史琳，韓禮鐘，葉茂，
申請(專利權)人：清華大學，北京井上青華制冷技術有限公司，
類型：發明
國別省市：11[中國|北京]