中高温热泵工质制造技术

本发明专利技术属于制冷、空调和热泵系统中的中高温热泵工质，新型中高温热泵工质由三元混合物组成，即二氟甲烷（Ｒ３２）、二甲醚（ＤＭＥ）、１，１，１，２－四氟乙烷（Ｒ１３４ａ），其质量百分含量为：Ｒ３２：１５～４５％；ＤＭＥ：１０～３５％；Ｒ１３４ａ：３５～６５％。无论是基准工况还是变工况，本发明专利技术的热工和循环性能与一氯二氟甲烷（Ｒ２２）很相近。与现有Ｒ２２替代物Ｒ４０７Ｃ相比，本发明专利技术更环保，臭氧层破坏潜能ＯＤＰ值为０，温室效应潜能ＧＷＰ值低很多，中高温变工况性能更好，滑移温度更低，能基本解决组分迁移造成的各种问题。实验证明本发明专利技术安全性能高且比Ｒ２２更节能，可用制冷空调热泵系统中，尤其是中高温热泵“灌注式”替代Ｒ２２。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于制冷、空调和热泵系统中的中高温热泵工质。
技术介绍
自1936年商业化生产以来，一氯二氟甲烷(R22)以优良的综合性能被广泛用于制冷空调领域。《议定书》规定发达国家采用R22为冷媒的新制冷空调热泵设备可以使用R22至2020年，现有设备可用至2030年，发展中国家允许使用至2040年。但是，一方面制冷剂替代进程有加速趋势，不少国家特别是欧洲国家已采取更严格的限制措施，将淘汰日期提前；另一方面中国已经加入世界贸易组织WTO，为了增强我国制冷空调产品在海外市场竞争力，使我国制冷空调产品和技术尽快与国际接轨，我国也应该加速制冷剂替代进程。至今为止，新开发无臭氧破坏潜能的商业化替代物，如R407C、R410A和1，1，1，2-四氟乙烷(R134a)等HFCs类制冷剂有较高温室效应潜能，加上在热工性能、循环性能等方面的缺陷，如R407C的组分迁移问题，最终会受到《京都议定书》管制。此外，已商业化R407C和R410A均获得专利权，在生产和使用上涉及到知识产权问题，因此世界各国或出于改进替代产品性能的目的，或出于拥有自主知识产权保护的目的，目前正积极开发R22替代品。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有非共沸R22替代物组分迁移等缺点，研发安全性能高，环境接受性能好，热工性能和制冷循环性能与R22相近的共沸或近共沸混合替代工质。新型中高温热泵工质由三元混合物组成，即二氟甲烷(R32)、二甲醚(DME)、1，1，1，2-四氟乙烷(R134a)，其质量百分含量为R3215～45％；DME10～35％；R134a35～65％。附图说明图1R22、R407C和本专利技术新工质的变冷凝温度下的压缩比；图2R22、R407C和本专利技术新工质的变冷凝温度下的容积制冷量；图3R22、R407C和本专利技术新工质的变冷凝温度下的性能系数；图4R22、R407C和本专利技术新工质的变冷凝温度下的滑移温度；图5本专利技术新工质安全性能曲线。具体实施例方式下面结合附图和具体实施实例对本专利技术作以详细描述。实施例1取15％R32，20％DME，65％R134a，将这三种组分常温下物理混合后作为制冷剂。实施例2取40％R32，10％DME，50％R134a，将这三种组分常温下物理混合后作为制冷剂。实施例3取30％R32，15％DME，55％R134a，将这三种组分常温下物理混合后作为制冷剂。实施例4取30％R32，25％DME，45％R134a，将这三种组分常温下物理混合后作为制冷剂。实施例5取25％R32，35％DME，40％R134a，将这三种组分常温下物理混合后作为制冷剂。实施例6取45％R32，20％DME，35％R134a，将这三种组分常温下物理混合后作为制冷剂。在基准工况(冷凝温度＝54.4℃；蒸发温度＝7.2℃；过热度＝27.8℃；过冷度＝8.3℃)下，压缩机绝热效率取0.8，理论计算上述实施实例及R22、R407C的制冷循环性能和热工性能。结果表明实施例1～6的臭氧层破坏潜能ODP值为0，温室效应潜能GWP值比R22和R407C低很多。和R407C相比，实施例1～6的压缩比更小，压缩机排气压力和滑移温度更低，滑移温度均小于3℃，能基本消除组分迁移带来的制冷性能下降等危害。实施例1～6的性能系数与R22相近，压缩机排气温度比R22低。近年来，热泵作为环保节能技术越来越受到人们重视，并且逐步向大型热泵装置方向发展。相对于目前占市场主导地位最高热水出水温度在55℃以下的热泵而言，中高温热泵一般供热温度在60℃以上，正常运行出水温度范围为62℃～70℃，可以满足所有中央空调和生活热水系统的水温要求。在空调热泵装置中，R22仍然是最主要的制冷剂之一。新工质在基准工况下替代R22时有较好的热力性能和制冷循环性能。事实上，热泵机组大多数时间是在非基准工况下运行，因而需要比较中高温变工况下新工质与R22及其它替代物的制冷循环性能和热工性能，计算条件为冷凝温度＝55～85℃，蒸发温度＝7.2℃，过热度＝27.8℃，过冷度＝8.3℃，压缩机绝热效率取0.8。变冷凝温度条件下，新工质(权力要求范围内的配比之一)的压缩比和滑移温度始终小于R407C，如图1和4。随着冷凝温度的升高，R407C的容积制冷量和性能系数减小速率明显大于R22和新工质，如图2、3，说明新工质的中高温变工况性能比R407C更佳。为了解新工质的实际运行性能，利用多功能恒温恒湿系统对比测试R22和新工质的运行效果。对比实验条件是固定空调房干球温度和冷凝风进口温度，在保持基本相同的热负荷及相同的蒸发器制冷剂进出口温差的前提下测试系统分别充灌R22和新工质时的压缩机进出口压力、压缩机排气口壁面温度、压缩机功率、制冷量。表1替代实验结果 结果表明，新工质的冷凝压力低于R22，性能系数高于R22；冷凝风进口温度高于37℃后，新工质的压缩机排气温度低于R22且能保持较高的性能系数，而R22的综合性能明显下降，说明新工质更加适用于中高温热泵。危险性是阻止工质推广的最大障碍之一。要想使新工质具有实用价值，推广应用之前必须分析其燃爆特性。利用可燃制冷剂燃爆极限测试台测试新型环保节能R22替代工质的燃爆极限以及R32/DME/R134a的临界可燃浓度曲线，如图5。试验结果表明阻燃工质虽然不能完全抑制可燃工质燃烧，但是提高了混合工质燃爆下限，降低了燃爆上限，含阻燃成分混合工质安全性能得到了很大改善。在实际的制冷系统中，制冷剂浓度的变化一般源于制冷剂泄漏。从图5可以看出，由于新工质是近共沸混合物，等温气相泄漏后各组分浓度变化小(泄漏率为50％时各组分质量浓度变化不到5％)，危险性也变化小(燃烧下限在6.5～7.5V％之间)，且系统的压力性能和温度性能得到改善，冷凝器和蒸发器的滑移温度减小，说明充灌新工质的制冷空调系统泄漏后仍有较好的热工性能、制冷循环运行性能以及较高的安全性能。总之，本专利技术安全性能高，比R22及其现有替代物R407C更环保节能，中高温变工况性能更好；其滑移温度比R407C更低，能基本解决组分迁移造成的各种问题，可直接用于制冷空调热泵系统中(尤其是中高温热泵)替代R22。本专利技术公开和提出的中高温热泵工质，本领域技术人员可通过借鉴本文内容，适当改变参数等环节实现。本专利技术的中高温热泵工质已通过较佳实施例子进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本
技术实现思路
、精神和范围内对本文所述的内容进行改动或适当变更与组合，来实现本专利技术技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本专利技术精神、范围和内容中。权利要求1.一种中高温热泵工质，其特征是组分和质量百分含量为二氟甲烷15～45％；二甲醚 10～35％；1，1，1，2-四氟乙烷 35～65％。全文摘要本专利技术属于制冷、空调和热泵系统中的中高温热泵工质，新型中高温热泵工质由三元混合物组成，即二氟甲烷(R32)、二甲醚(DME)、1，1，1，2－四氟乙烷(R134a)，其质量百分含量为R3215～45％；DME10～35％；R134a35～65％。无论是基准工况还是变工况，本专利技术的热工和循环性能与一氯二氟甲烷(R22)很相近。与现有R22替代物R407C相比，本专利技术更环保，臭氧层破坏潜能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中高温热泵工质，其特征是组分和质量百分含量为：二氟甲烷１５～４５％；二甲醚１０～３５％；１，１，１，２－四氟乙烷３５～６５％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨昭，彭继军，方筝，王明涛，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]