用于中低温制冷系统的制冷剂技术方案

一种用于中低温制冷系统的制冷剂，它由丙烷（Ｒ２９０）、一氯二氟代甲烷（ＨＣＦＣ－２２）和１，１，１，２－四氟乙烷（ＨＦＣ－１３４ａ）三种物质组成。该制冷剂的环境性能及温室效应（ＯＤＰ和ＧＷＰ）均比Ｒ５０２好，而且比现有的如Ｒ４０２Ａ、Ｒ４０２Ｂ等几种中、近期替代物相当或略好；其热工性能也比Ｒ５０２好。基本上或根本不破坏臭氧层，无需改动原有设备的主要部件与生产线，是一种可替代Ｒ５０２的中、近期或长期用的制冷剂。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于中、低温制冷或空调热泵系统中的绿色制冷剂。现有技术中，作为中、低温制冷或空调热泵系统中的制冷剂，长期以来大都使用R502，它是由HCFC-22和CFC-115组成的共沸混合物。1974年发现CFC类和HCFC类物质对大气臭氧层有严重的破坏作用，为此，国际上已决定发达国家从1996年起禁止使用CFC类物质。(发展中国家从2006年起禁用)，并从2020年起禁止在新的设备上使用HCFC类物质(发展中国家从2040年起禁止使用)。目前，国际上作为替代R502的制冷剂主要可分为两类。一类是含HCFC-22的混合物，为中、近期替代物，可使用至2020年(发达国家)或2040年(发展中国家)；另一类是含HFC类物质的混合物，为长期替代物。作为中、近期替代物，目前国际上主要有R402A(HCFC-22／HFC-125／R290，其重量比为38／60／2)、R402B(成分与R402A同，重量比为60／38／2)，R408A(HCFC-22／HFC-125／HFC-143a，重量比为47／7／46)和R411B(HCFC-22／R1270／HFC-152a，重量比为94／3／3)。它们的优点是已基本不破坏臭氧层，而且热工性能与R502相近。但是，前三种冷凝压力偏高，能效尚不够理想，后一种压机排气温度太高。作为长期替代物，目前国际上主要有R404A(HFC-125／HFC-143a／HFC-134a，重量比为44／52／4)，R407A(HFC-32／HFC-125／HFC-134a，重量比为20／40／40)，407B(成分与407A同，重量比为10／70／20)和R507A(HFC-125／HFC-143a，重量比为50／50)。它们的优点是不破坏臭氧层，而且热工参数与R502尚接近，但是，其能效均比R502的低。本专利技术的目的在于研究开发一种可在中近期或长期替代R502的制冷剂，使其基本不需改动现有设备中的主要部件，而且具有优良的热工性能和热工参数。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的本专利技术所称的一种制冷剂，其特征是除含有丙烷(R290)外，还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)分别为5-25％，40-80％和5-40％。本专利技术的另一种制冷剂，其特征是除含有丙烷(R290)外，还可含有五氟乙烷(HFC-125)和二氟甲烷(HFC-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)分别为5-30％，30-90％和5-40％。本专利技术的再一种制冷剂，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)分别为5-30％，30-70％，5-50％和5-35％。也可在上述由R290、HFC-125、HFC-143a和FC-1311组成的制冷剂中，以HFC-32替代R290，其含量(重量百分比)分别为5-30％，30-70％，5-50％和5-35％。本专利技术所述的制冷剂，其制备方法就是将上述的各组分按其相应的配比在常温下进行物理混合即可。本专利技术还提供了一种产生冷却或供热作用的方法，它包括对上述制冷剂进行蒸气压缩制冷或蒸气压缩供热。本专利技术所称的制冷剂与现有技术相比具有如下优点它们具有良好的环境性能，R502的臭氧损耗因数ODP为0．214，全球温室效应潜能GWP为4510，而本专利技术的制冷剂，其ODP小于0．03或等于零，GWP分别在630-3300之间，可以分别作为中、近期(2040年前)或长期的R502替代制冷剂。本专利技术的制冷剂的热工参数与R502相近，完全可以在原R502压缩机中直接充灌。本专利技术的制冷剂的热工性能即工作参数(COP)、冷量及容积制冷量接近于或优于R502。用以下非限定性实施例对本专利技术的制冷剂作进一步的说明，将有助于本专利技术及其优点的理解，而不作为对本专利技术的限定，本专利技术的保护范围由权利要求书来限定。实施例1本实施例的制冷剂含有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)。实施例2本实施例的制冷剂含有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)。上述两个实施例均可为中、近期R502替代物。若中低温制冷设备的设计工况取为冷凝温度40℃，蒸发温度-30℃，过冷度0℃，吸气温度18℃，压机效率70％，根据循环计算，上述实施例1和2的有关参数以及与R502及现有几种中，近期替代物的比较列于表1表1实施例1和2的制冷剂的性能与R502及其他中近期替代物的比较实施例1 实施例2 R502402A402B408A411BODP 0．035 0．028 0．214 0．022 0．033 0．024 0．045GWP 1685 13254510 2380 208030601540冷凝压力，MPa 1．55 1．55 1．63 2．01 1．89 1．90 1．56压比9．0 9．28．8 8．6 8．98．79．4排气温度，℃136．7 139．7 127．2 124．8 138．4 136．2 165．5COP*1．06 1．07 1．0 0．91 1．00．99 1．13冷量* 1．47 1．58 1．0 0．98 1．21．27 1．66容积制冷量* 1．03 1．03 1．0 1．15 1．18 1．19 1．12*均为与R502相应的比值，以下实施例同。由表1可见，实施例1和2的制冷剂的环境性能(ODP和GWP)均比R502好，而且与现有的4种中、近期替代物相当或略好。热工性能也比R502好，与其他几种中、近期替代物相比，COP也有优势(除411B外，但411B的排气温度已超过150℃的一般限制范围)，而且热工参数均处于允许范围，可直接充灌。实施例3本实施例的制冷剂含有80％的五氟乙烷(HFC-125)，15％的丙烷(R290)和5％的二氟甲烷(HFC-32)。根据前述设计工况的循环计算，其性能与R502及相应的R407B的比较见表2。表2实施例3的制冷剂的性能与R502及R407B的比较实施例3 R502R407BODP 00．214 0GWP 2589 45102300冷凝压力，MPa1．941．61 1．95压比 8．5 8．89．7排气温度，℃ 114．6 127．2 122．3COP 0．871．00．87冷量*1．021．00．97容积制冷量* 1．041．01．0由表2可见，实施例3的制冷剂的ODP为零，是一种长期替代物。GWP也比R502的低。除冷凝压力本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于中低温制冷系统的制冷剂，其特征在于含有丙烷、一氯二氟代甲烷和１，１，１，２－四氟乙烷三种物质组成，其含量（重量百分比）分别为：丙烷：５－２５％一氯二氟代甲烷：４０－８０％１，１，１，２－四氟乙烷：５－４０％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱明善，史琳，韩礼钟，叶茂，
申请(专利权)人：清华大学，北京井上青华制冷技术有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]