使用LGWP制冷剂的吸收式制冷循环制造技术

吸收式制冷方法和系统，其包含含有一种或多种氢氟烯烃和/或氢氯氟烯烃的制冷剂和选自聚亚烷基二醇油、聚α烯烃油、矿物油和/或多元醇酯油的溶剂或吸收剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用LGWP制冷剂的吸收式制冷循环相关申请的交叉引用本申请要求2015年1月9日提交的美国临时申请62/101,718的优先权，其经此引用并入本文。专利
本专利技术涉及使用具有低全球变暖潜势（GWP）和低臭氧消耗潜势（ODP）的制冷剂的吸收式制冷系统。专利技术背景在可获得废热或其它低成本热源（例如太阳能加热）时，吸收式制冷是对压缩式制冷的更经济的替代。吸收式制冷机和蒸气压缩式制冷机都使用具有极低沸点的制冷剂。在这两种类型中，当这种制冷剂蒸发或沸腾时，都随其带走一些热，以提供冷却作用。但是，吸收式制冷和蒸气压缩式制冷的区别在于制冷剂从气体变回液体以使该循环可重复。蒸气压缩式制冷机使用电动压缩机提高气体的压力，然后通过与冷却剂（通常是空气）热交换而将热高压气体冷凝回液体。吸收式制冷机使用只需要低功率泵或任选只需要热的不同方法将气体变回液体，由此消除对活动部件的需要。大多数吸收式制冷循环的一个重要方面是使整个系统运作的制冷剂/吸收剂对。在吸收剂为液体且制冷剂通常为气体的条件下使用吸收剂吸收制冷剂。然后可以将该制冷剂/吸收剂混合物以液体形式泵加压（pumped）至更高压力，由此避免使用压缩机的需要。该高压液体混合物随后在高压和高温下分离以产生进料至冷凝器的高压蒸气制冷剂和再循环回去以吸收更多制冷剂的液体形式的吸收剂。两种最常见的吸收式制冷对是NH3-水和水-LiBr。NH3-水使用NH3作为制冷剂和水作为吸收剂。NH3在许多应用中很好地充当制冷剂。但是，NH3的毒性限制其在公共空间中的使用。此外，氨是高度腐蚀性的并与铜（冷却系统中的常用材料）不相容。水-LiBr是吸收系统中另一常用制冷剂对。水具有两个缺点：水在低于0℃冻结，并且由于低蒸气密度，需要大设备尺寸，以致该解决方案在空间有限的位置不实用。此类传统系统的另一问题在于蒸发器和吸收器通常在低于大气压力下运行，这提高此类系统的成本，因为必须专门设计该设备以在低压下安全地运行。因此，仍然需要用于吸收式制冷系统的更安全和环境友好的制冷剂。概述在某些非限制性实施方案中，本专利技术涉及用于吸收式制冷系统的制冷剂和吸收剂对的发现。某些氢氟烯烃和/或氢氯氟烯烃，特别是适合用作制冷剂的那些，至少部分可溶于油，如聚亚烷基二醇（PAG）油、聚α烯烃油、矿物油和多元醇酯（POE）油。已经发现，制冷剂和油的某些配对能够实现吸收式制冷系统，包括但不限于热源包含太阳能集热器的此类系统的出色性能。这些制冷剂的许多以具有低GWP（即相对于CO2而言<1000，优选<100）、低或无显著臭氧消耗潜势为特征并且无毒和不可燃。相应地，本专利技术的一个方面涉及提供制冷的方法，其包括：(a)蒸发包含选自一种或多种氢氟烯烃、一种或多种氢氯氟烯烃及其共混物的制冷剂的第一液相制冷剂物流以产生低压气相制冷剂物流，其中所述蒸发从待冷却的系统转移热；(b)使所述低压气相制冷剂物流与包含选自聚亚烷基二醇油、聚α烯烃油、矿物油、多元醇酯油及其组合的溶剂的第一液相溶剂物流在有效地将所述气相制冷剂物流的基本所有制冷剂溶解到第一液相溶剂物流的溶剂中以产生制冷剂-溶剂溶液物流的条件下接触；(c)通过从太阳能集热器向制冷剂-溶剂溶液传热提高所述制冷剂-溶剂溶液物流的压力和温度；(d)将所述制冷剂-溶剂溶液物流热力学分离成高压气相制冷剂物流和第二液相溶剂物流；(e)将所述第二液相溶剂物流再循环至步骤(b)以产生所述第一液相溶剂物流；(f)冷凝所述高压气相制冷剂物流以产生第二液相制冷剂物流；和(g)将所述第二液相制冷剂物流再循环至步骤(a)以产生所述第一液相制冷剂物流。在本专利技术的某些实施方案中，该吸收方法以双效（doubleeffect）或三效为特征。相应地，在本专利技术的另一方面中提供吸收式制冷系统，其包含：(a)选自一种或多种氢氟烯烃、一种或多种氢氯氟烯烃及其共混物的制冷剂；(b)选自聚亚烷基二醇油、聚α烯烃油、矿物油、多元醇酯油及其组合的溶剂；(c)适用于蒸发所述制冷剂的蒸发器；(d)适用于冷凝所述制冷剂的冷凝器；(e)适用于将包含溶解在所述溶剂中的所述制冷剂的溶液热力学分离成蒸气制冷剂组分和液体溶剂组分的分离器；和(f)至少一个气体溶解子系统，其包含适用于将所述制冷剂与所述溶剂混合的混合器、适用于将至少一部分所述制冷剂溶解到所述溶剂中以产生溶液的吸收器、泵和热交换器，其中所述混合器流体连接到所述吸收器，所述吸收器流体连接到所述泵，且所述泵流体连接到所述热交换器；其中所述气体溶解子系统与选自所述蒸发器、所述分离器和另一气体溶解子系统的所述至少两个单元流体连通，条件是至少一个子系统与所述蒸发器流体连通且至少一个子系统与所述分离器流体连通。本文所用的术语“低压气相制冷剂”和“高压气相制冷剂”是相对于彼此而言。也就是说，低压气相制冷剂的压力高于0psia但低于高压气相制冷剂的压力。同样地，高压气相制冷剂的压力低于该组合物的临界点但高于低压气相制冷剂的压力。关于组合物，本文所用的术语“基本所有”是指基于该组合物的总重量的至少大约90重量%。另一方面，本专利技术提供吸收式制冷系统，其包含：(a)选自一种或多种氢氟烯烃、一种或多种氢氯氟烯烃及其共混物的制冷剂；(b)选自聚亚烷基二醇油、聚α烯烃油、矿物油、多元醇酯油及其组合的溶剂；(c)适用于蒸发所述制冷剂的蒸发器；(d)适用于将所述制冷剂与所述溶剂混合的混合器，其中所述混合器流体连接到所述蒸发器；(e)适用于将至少一部分所述制冷剂溶解到所述溶剂中以产生溶液的吸收器，其中所述吸收器流体连接到所述混合器；(f)流体连接到所述吸收器的泵；(g)流体连接到所述泵的热交换器，其中所述热交换器在某些实施方案中从太阳能集热器吸收热；(h)适用于将所述溶液热力学分离成蒸气制冷剂组分和液体溶剂组分的分离器，其中所述分离器流体连接到所述热交换器；(i)流体连接到所述分离器和所述混合器的回油管线，和(j)适用于冷凝所述蒸气制冷剂组分的冷凝器，其中所述冷凝器流体连接到所述分离器和所述蒸发器。在优选方面中，本专利技术提供环境友好、经济的制冷方法。技术人员基于本文中提供的公开内容容易看出另外的实施方案和优点。附图简述图1是如根据实施例2测定的反式-1,3,3,3-四氟丙烯（1234ze(E)）在PAG制冷剂压缩机油中的溶解度的图。图2是如根据实施例5测定的反式-1,3,3,3-四氟丙烯（1234ze(E)）在POE油中的溶解度的图。图3是如根据实施例8测定的反式-1-氯-3,3,3-三氟丙烯（1233zd(E)）在矿物油中的溶解度的图。图4是单效吸收式制冷循环的简化示意图。图5是双效吸收式制冷循环的简化示意图。详述在某些非限制性实施方案中，本专利技术涉及与低品位热源，特别是如废热源、源自太阳能的热源、源自地热的热源和这些的组合之类的低品位热源结合使用的制冷剂和吸收剂对的发现。住宅和商业建筑是需求波动的电能的大用户。通过几乎连续运行的最高效设备发电。但是为了满足高峰需求，使用较低效设备，通常以天然气或油为燃料。天然气价格不稳定，并且对油的依赖性削弱（dilute）美国的安全。但是，高峰需求对电网造成额外负担。当高峰需求趋平时，供电服务的可靠性改进。在将高峰需求转向低品位，优选可再生美国资源（太阳能或地热）或废热源本文档来自技高网...

【技术保护点】
提供制冷的方法，其包括：a. 蒸发包含含有大约95重量%至大约100重量%的反式‑1,3,3,3‑四氟丙烯的制冷剂的第一液相制冷剂物流以产生低压气相制冷剂物流，其中所述蒸发从待冷却的系统转移热；b. 使所述低压气相制冷剂物流与包含含有大约95重量%至大约100重量%的多元醇酯油的溶剂的第一液相溶剂物流在有效地将所述气相制冷剂物流的基本所有制冷剂溶解到第一液相溶剂物流的溶剂中以产生制冷剂‑溶剂溶液物流的条件下接触；c. 通过从太阳能集热器向制冷剂‑溶剂溶液传热提高所述制冷剂‑溶剂溶液物流的压力和温度；d. 将所述制冷剂‑溶剂溶液物流热力学分离成高压气相制冷剂物流和第二液相溶剂物流；e. 将所述第二液相溶剂物流再循环至步骤(b)以产生所述第一液相溶剂物流；f. 冷凝所述高压气相制冷剂物流以产生第二液相制冷剂物流；和g. 将所述第二液相制冷剂物流再循环至步骤(a)以产生所述第一液相制冷剂物流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.09 US 62/101718;2016.01.08 US 14/9915201.提供制冷的方法，其包括：a.蒸发包含含有大约95重量%至大约100重量%的反式-1,3,3,3-四氟丙烯的制冷剂的第一液相制冷剂物流以产生低压气相制冷剂物流，其中所述蒸发从待冷却的系统转移热；b.使所述低压气相制冷剂物流与包含含有大约95重量%至大约100重量%的多元醇酯油的溶剂的第一液相溶剂物流在有效地将所述气相制冷剂物流的基本所有制冷剂溶解到第一液相溶剂物流的溶剂中以产生制冷剂-溶剂溶液物流的条件下接触；c.通过从太阳能集热器向制冷剂-溶剂溶液传热提高所述制冷剂-溶剂溶液物流的压力和温度；d.将所述制冷剂-溶剂溶液物流热力学分离成高压气相制冷剂物流和第二液相溶剂物流；e.将所述第二液相溶剂物流再循环至步骤(b)以产生所述第一液相溶剂物流；f.冷凝所述高压气相制冷剂物流以产生第二液相制冷剂物流；和g.将所述第二液相制冷剂物流再循环至步骤(a)以产生所述第一液相制冷剂物流。2.权利要求1的方法，其中所述太阳能源是非聚光型系统。3.权利要求1的方法，其中所述制冷剂包含99重量%至100重量%的反式-1,3,3,3-四氟丙烯且所述溶剂包含99重量%至100重量%的具有大约ISO10至大约ISO100的粘度的多元醇酯油。4.提供制冷的方法，其包括：a.蒸发包含含有大约95重量%至大约100重量%的反式-1-氯-3,3,3-三氟丙烯的制冷剂的第一液相制冷剂物流以产生低压气相制冷剂物流，其中所述蒸发从待冷却的系统转移热；b.使所述低压气相制冷剂物流与包含含有大约95重量%至大约100重量%的矿物油、烷基苯油及其组合的溶剂的第一液相溶剂物流在有效地将所述气相制冷剂物流的基本所有制冷剂溶解到第一液相溶剂物流的溶剂中以产生小于大约50℃的温度下的制冷剂-溶剂溶液物流的条件下接触；c.通过从太阳能集热器向制冷剂-溶剂溶液传热提高所述制冷剂-溶剂溶液物流的压力和温度；d.将所述制冷剂-溶剂溶液物流热力学分离成高压气相制冷剂物流和第二液相溶剂物流；e.将所述第二液相溶剂物流再循环至步骤(b)以产生所述第一液相溶剂物流；f.冷凝所述高压气相制冷剂物流以产生第二液相制冷剂物流；和g.将所述第二液相制冷剂物流再循环至步骤(a)以产生所述第一液相制冷剂物流。5.权利要求4的方法，其中所述太阳能源是非聚光型系统。6.权利要求4的方法，其中所述制冷剂包含99重量%至100重量%的反式-1,3,3...

【专利技术属性】
技术研发人员：SF亚娜莫塔，MS斯帕茨，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：美国,US