一种与矿物油相溶的共沸混合物制冷剂制造技术

一种与矿物油相溶的ＨＦＣ１３４ａ基共沸混合物制冷剂，其组成配比是：四氟乙烷（ＨＦＣ１３４ａ）为８０％～９５％、丁烷（ＨＣ６００）为５％～２０％。其臭氧耗损潜值ＯＤＰ为零，全球变暖潜值ＧＷＰ小于ＨＦＣ１３４ａ的相应参数，且在其一个最佳配比，即ＨＦＣ１３４ａ配比占９０％时，为共沸混合物，其标准沸点为－２７．０℃，且完全无毒，不可燃，安全等级高。本发明专利技术加矿物油润滑可以替换目前ＨＦＣ１３４ａ加聚酯油润滑的制冷系统，具有降低生产成本、简化工艺控制和提高系统可靠性等优点。本发明专利技术也可用作现有ＣＦＣ１２制冷系统的改造替代。（*该技术在2018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制冷机的工作介质，确切地说，涉及一种用于替代氟里昂12(即二氯二氟甲烷)的与矿物油相溶的HFC134a基共沸混合物制冷剂。人类正面临有史以来最严峻的环境危机，其中不可忽视的一种现象就是臭氧层的耗损、变薄，臭氧层的这种变化，将会增加地球表面紫外线的照射量，有可能导致许多浮游生物死亡，影响水生生态系统，尤其令人忧虑的是臭氧层的破坏会对人类健康造成重大危害。而大气中的臭氧层的日益损耗，主要是由于臭氧耗损物质(如氟里昂类物质)的长期排放和积累所造成的。所以，《蒙特利尔议定书》中明确规定，在臭氧耗损物质中，包括氟里昂12在内的氯氟烃(CFCs)是危害最严重的，属于绝对的受控和禁用物质。多年来，世界各国的科技人员都投入大量人力、物力寻找和开发氯氟烃的替代物。由于氟里昂12(即二氯二氟甲烷，分子式CF2Cl2，化学代号CFC12，制冷剂代号R12)具有很好的物理、化学特性，是相当理想的电冰箱制冷剂，至今已经沿用了六十余年，而且至今尚没有找到CFC12的最终替代物。目前，对于家用制冷业，国际上替代CFC12的方案大致可分为三大流派以欧洲为代表的异丁烷(HC600a)，以美国为代表的四氟乙烷(HFC134a)和各国积极开发应用的相似替代CFC12的混合工质，如国外的MP39、MP52、FX56、G2015、GHG12和国内的THR01、JCI-1等。但是，上述这些国内外研制出的并且已经试用的混合工质制冷剂尽管很多，但它们几乎全部都是非共沸混合物。这些非共沸混合物制冷剂都必须通过适当调整制冷系统才能达到原来CFC12的性能指标。而且，对于非共沸混合物，如因生产工艺控制不当造成实际充注的混合物比例偏离额定配比时，可能导致制冷系统性能的恶化。此外，这些混合工质中绝大部分都是基于HCFC22配置而成，而根据《蒙特利尔议定书》的修正案，作为受控物质的HCFC22最终要被淘汰已是大势所趋，有些发达国家已将其禁用期提前至2000年，所以，目前正在使用的所有含HCFC22的混合工质都是过渡性的替代物。再者，上述混合工质中有些是可燃性的，另有一些可能生成可燃性馏分，与上述欧洲采用的异丁烷替代方案一样，不适合作为间冷式、大容积冰箱的制冷剂CFC12替代。由于HFC134a具有不可燃的优势，而且它是热物性与CFC12最接近的纯制冷剂，在美国、日本等安全法规较为严格的发达国家中，HFC134a几乎成为CFC12的唯一替代物。然而，HFC134a的一个重大缺陷是它与原CFC12制冷系统的矿物润滑油不能相溶，因此不能用作现有CFC12制冷系统的改造替代。目前，HFC134a制冷系统通常使用的润滑油是聚酯油，这种聚酯油存在两大缺点一是具有高度吸湿性，二是对系统污染物(尤其是传统的机加工油)的高度敏感性。这就决定了HFC134a+聚酯油的制冷系统要求非常严格的工艺控制，否则极易造成毛细管的堵塞和压缩机镀铜积碳等现象的发生，从而导致系统的崩溃。本专利技术的目的是提供一种对大气臭氧层没有破坏作用的、可以作为氟里昂12制冷剂长期替代物的新型混合物制冷剂。本专利技术的又一目的是提供一种能与原CFC12制冷系统的矿物润滑油相溶的HFC134a基共沸混合物制冷剂，用于替换目前HFC134a系统的聚酯油润滑方案。本专利技术是这样实现的它是一种混合物，其组成成分包括有四氟乙烷(分子式CF3CH2F、化学代号HFC134a、制冷剂代号R134a)和丁烷(分子式C4H10、化学代号HC600、制冷剂代号R600)；其配比范围(质量百分比)是四氟乙烷(HFC134a)为80％～95％，丁烷(HC600)为5％～20％。本专利技术的一个最佳配比(质量百分比)是四氟乙烷(HFC134a)为90％，丁烷(HC600)为10％；此时，其为共沸混合物。本专利技术是一种HFC134a基的混合工质制冷剂，其臭氧耗损潜值ODP为零，长期使用不会对大气中的臭氧层产生破坏影响；其全球变暖潜值GWP小于HFC134a的相关参数。本专利技术在其要求保护的整个配比范围内，具有很好的近共沸特性，尤其在HFC134a配比(质量百分比)占90％～95％时，则为共沸混合物。该最佳配比共沸混合物的标准沸点为-27.0℃。本专利技术的安全等级为A级(根据美国ASHREA标准)，完全无毒，不可燃。对应于相同的饱和温度，本专利技术与HFC134a的饱和压力非常接近，单位容积制冷量和单位容积压缩功也都与HFC134a相当，其理论COP(性能系数)优于HFC134a。本专利技术与CFC12系统里所使用的矿物润滑油完全相溶，因此，采用本专利技术加矿物油润滑不仅可以用来替换目前HFC134a系统的聚酯油润滑方案，以降低生产成本、简化工艺控制和提高系统可靠性；而且，本专利技术还可以用作现有CFC12制冷系统的改造替代。下面结合附图，进一步具体介绍本专利技术的组成及特点。附图说明图1是本专利技术与HFC134a和CFC12的饱和温度-饱和压力的曲线比较图。图2是同一台压缩机分别试用本专利技术及HFC134a的性能系数(COP)的比较示意图。本专利技术是一种混合制冷工质，其组成成分包括有四氟乙烷(分子式CF3CH2F、化学代号HFC134a、制冷剂代号R134a)和丁烷(分子式C4H10、化学代号HC600、制冷剂代号R600)；其配比范围(质量百分比)是四氟乙烷(HFC134a)为80％～95％，丁烷(HC600)为5％～20％。本专利技术的一个最佳配比(质量百分比)实施例是四氟乙烷(HFC134a)为90％，丁烷为10％，此时，本专利技术为共沸混合物，其标准沸点为-27.0℃。参见图1，能够替代CFC12的混合工质的一个衡量标准是该制冷剂对应于相同饱和温度的饱和压力应尽量接近于CFC12的数值，图1给出了本专利技术(图中使用-◆-表示)和CFC12(图中使用-▲-表示)与HFC134a(图中使用-●-表示)的饱和温度-饱和压力曲线比较图。由图可知在整个制冷工况的温度范围(-35℃～+55℃)内，本专利技术的饱和压力与HFC134a几乎重合，尤其在对制冷系统性能影响较大的蒸发温度区间(-35℃～-15℃)，其与CFC12的接近程度要甚于HFC134a。所以，本专利技术的压缩比小于HFC134a，可以改善系统的运行工况，有利于延长压缩机的使用寿命。本专利技术的另一突出优点是其在特定配比范围(HFC134a的配比占90％～95％)内，是一种共沸混合物，在生产工艺中完全可以被视为一种纯工质对待，特别适用于替换目前HFC134a制冷系统+聚酯油润滑的方案，也适用于现有CFC12制冷系统的改造替代。本专利技术曾先后在多台不同型号、不同制造厂的CFC12和HFC134a压缩机上进行多次试验，以验证本专利技术的配比范围及其最佳配比的各种性能。首先对两台不同型号(天津扎努西的ZEL牌OF1350C型和江西华意的泰康牌AE1370Y型)HFC134a压缩机，以HFC134a作为制冷剂分别进行全工况(冷凝温度54.4℃，蒸发温度分别为-35℃、-30℃、-23.3℃、-15℃)性能和噪声的基础试验，然后将其中聚酯油更换为矿物油，重复同样试验。试验结果表明与使用HFC134a+聚酯油相比，在HFC134a压缩机上使用本专利技术+矿物油后，其制冷量和性能系数(COP)在全工况下都相应增大，在标准工况(冷凝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种与矿物油相溶的ＨＦＣ１３４ａ基共沸混合物制冷剂，其特征在于：它是一种混合物，其组成成分包括有：四氟乙烷（分子式：ＣＦ↓［３］ＣＨ↓［２］Ｆ、化学代号：ＨＦＣ１３４ａ、制冷剂代号：Ｒ１３４ａ）、和丁烷（分子式：Ｃ↓［４］Ｈ↓［１０］、化学代号：ＨＣ６００、制冷剂代号：Ｒ６００）；其配比范围（质量百分比）是：四氟乙烷（ＨＦＣ１３４ａ）为８０％～９５％，丁烷（ＨＣ６００）为５％～２０％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐敬东，周贻博，杨家骅，
申请(专利权)人：徐敬东，周贻博，杨家骅，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]