一种CO2/R170共沸制冷剂制造技术

本发明专利技术涉及一种共沸制冷剂，尤其涉及一种能代替R134a的共沸制冷剂，该制冷剂可应用于单级或双级制冷/制热系统，该共沸制冷剂由CO2与R170组成，CO2的质量配比为78％～80.6％时，温度滑移为0℃，泡点温度对应的温度范围为[‑6℃～18℃]，共沸制冷剂用于替代R134a，该共沸制冷剂具有低GWP值、低可燃性、温度滑移值为零、更高的COPheat值、更低的理论比功、更低的排放温度、更低的压缩比和相似的加热能力，更高的

A CO 2/R 170 Azeotropic Refrigerant

The present invention relates to an azeotropic refrigerant, in particular to an azeotropic refrigerant that can replace R134a. The azeotropic refrigerant can be used in a single or two-stage refrigeration/heating system. The azeotropic refrigerant is composed of CO2 and R170. When the mass ratio of CO2 is 78%-80.6%, the temperature slips to 0 C, and the temperature range corresponding to the bubble point temperature is [6 ~18]. The azeotropic refrigerant is used to replace R134a. The azeotropic refrigerant has low GWP value, low flammability, zero temperature slip value, higher COPheat value, lower theoretical specific work, lower emission temperature, lower compression ratio and similar heating capacity, and higher.

【技术实现步骤摘要】
一种CO2/R170共沸制冷剂
本专利技术涉及一种制冷剂，尤其涉及一种能代替R134a的共沸制冷剂，该制冷剂可应用于单级或双级制冷/制热系统。
技术介绍
R134a以其优异的性能被广泛用作空调制冷剂以及热泵系统制冷剂，但由于其具有高达1430的温室效应，被“京都议定书”列为淘汰的高GWP值制冷剂之一。任何物质想要替换已经存在的制冷剂，要具备与原来制冷剂类似的性能参数COP，除此之外，还需要臭氧消耗潜能ODP和温室效应潜能GWP处于被允许使用的范围内。目前为止研发的纯净物替代制冷剂，都因为与原来的制冷剂体积容量不同，很难做出与原有的制冷剂类似的性能参数COP。所以解决这些问题的最好办法就是利用混合制冷剂替代原有制冷剂，混合制冷剂是混合2种成分或者3种成分，其性能参数与原有的制冷剂类似或者优越。目前国际社会对R134a替换的研究方向主要为以下几种混合制冷剂，比如轻质碳氢化合物HCs，乙烷(R170)，丙烷(R290)，丁烷(R600)和异丁烷(R600a)等与二氧化碳混合，碳氢化合物HCs可以提高二氧化碳的性能，而二氧化碳可以减少HCs的可燃度以及降低HCs的GWP值。混合制冷剂包括非共沸制冷剂制冷剂，近共沸制冷剂，共沸制冷剂。与单一制冷剂或非共沸制冷剂相比，近共沸制冷剂或共沸混合物的制冷系统可以实现更低的能耗，更高的制冷量和性能系数(COP)。目前，一些基于CO2的非共沸制冷剂已经存在，Ju,F等人在《ExperimentandsimulationstudyonperformancesofheatpumpwaterheaterusingblendofR744/R290》文中分别采用CO2/R290和R22作为制冷剂，研究热泵热水(HPWH)系统的性能。结果表明CO2/R290混合制冷剂以其优异的性能，可以替代HPWH系统中的R22制冷剂。牛宝联等人在《CO2/R170混合物作为复叠式制冷系统低温环路制冷剂的性能》一文中采用比例为50％/50％的CO2/R170，作为复叠式制冷系统的制冷剂，蒸发温度范围为-65℃～-80℃，然而，该温度范围和比例下的混合制冷剂，仅能作为一种非共沸制冷剂，应用在复叠式制冷系统中，不能应用于单级压缩循环或双级压缩循环。同时，在应用时如果出现泄漏或者再充制冷剂的情况，非共沸制冷剂的成分会发生变化，为保证不发生成分变化，一般需要将剩余制冷剂全部清空再充，产生了极大的浪费。相似地，近共沸制冷剂在系统运行期间，由于其温度滑移仍达不到0℃，因此仍会产生组分迁移问题，循环工质组分迁移将直接改变系统的运行参数，组分迁移程度越大，系统工作性能变化越大，严重时可导致制冷剂流动控制失调，系统不能安全运行。因此，对于常见的热泵热水系统、空调系统，寻找一种可替代R134a的共沸制冷剂(温度滑移为0)，是热泵、空调领域亟需解决的问题之一。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现状提供一种CO2/R170共沸制冷剂，可长期替代R134a。该制冷剂能直接应用于单级或双级制冷/制热系统。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种CO2/R170共沸制冷剂，CO2的质量配比为78％～80.6％，温度滑移为0℃。进一步地，所述共沸制冷剂的泡点温度为[-6℃～18℃]。优选地，所述共沸制冷剂的CO2的质量配比为78％，泡点温度为[-6℃～16.9℃]。优选地，CO2的质量配比为78.1％，泡点温度为[-4.5℃～17.5℃]。优选地，CO2的质量配比为78.5％，泡点温度为[-1.4℃～17℃]。优选地，CO2的质量配比为79％，泡点温度为[3.5℃～17.2℃]。优选地，CO2的质量配比为80％，泡点温度为[4℃～17.4℃]。优选地，CO2的质量配比为80.5％，泡点温度为[16.7℃～18℃]。优选地，CO2的质量配比为80.6％，泡点温度为[17℃～17.8℃]。优选地，所述共沸制冷剂用于替代R134a，应用于单级或双级制冷/制热系统。本专利技术的有益效果为：一、CO2质量配比为78％～80.6％的CO2/R170共沸制冷剂具有低GWP值、低可燃性和温度滑移值为0的优良性能，可应用于单级或双级制冷/制热系统，具有较大的应用价值和市场前景。二、在HPWH系统中，制冷剂使用CO2/R170与使用R134a相比，CO2/R170共沸制冷剂具有更高的COPheat值、更低的理论比功、更低的排放温度、更低的压缩比和相似的加热能力。在相同条件下，制冷剂使用CO2/R170的效率明显高于使用R134a。附图说明图1为HPWH系统循环原理；图2为压焓图；图3为Tk和Tgc,o对COPheat的影响；图4为Tk和Tgc,o对系统理论比功值的影响；图5为Tk和Tgc,o对系统加热能力的影响；图6为Tk和Tgc,o对压缩机压缩比的影响；图7为Tk和Tgc,o对压缩机排气温度的影响；图8为Tk和Tgc,o对效率的影响。具体实施方式下面通过具体实施例对本专利技术的技术方案作进一步描述说明。CO2是线性对称分子，没有极性。R170具有交错(或倾斜)配置，其极性非常弱。根据相似相溶原理，它们可以以任何比例混合。CO2分子中C＝O的键，R170分子中的C-H键难以断裂。因此，CO2和R170的化学性质稳定，当它们作为空调和热泵系统中使用的制冷剂混合时不会发生化学反应。CO2/R170二元混合物是适当质量比组分的共沸混合物。为了确定共沸混合物的组分比例，CO2/R170二元混合物的温度滑移由REFPROP9.0计算。计算结果如表1所示，CO2的质量配比为78％～80.6％时，CO2/R170共沸制冷剂的温度滑移为0℃，此时泡点温度对应的温度范围为[-6℃～18℃]。具体为CO2的质量配比为78％时，泡点温度为[-6℃～16.9℃]；CO2的质量配比为78.1％，泡点温度为[-4.5℃～17.5℃]；CO2的质量配比为78.5％，泡点温度为[-1.4℃～17℃]；CO2的质量配比为79％，泡点温度为[3.5℃～17.2℃]；CO2的质量配比为80％，泡点温度为[4℃～17.4℃]。CO2的质量配比为80.5％，泡点温度为[16.7℃～18℃]；CO2的质量配比为80.6％，泡点温度为[17℃～17.8℃]。因此，本实施例中CO2/R170混合物作为二元共沸制冷剂，CO2的质量配比为78％～80.6％，该二元共沸制冷剂对应泡点温度为[-6℃～18℃]范围内时，温度滑移值均为0。表1不同比例成分和泡点温度对应的温度滑移R170的物理性质(ODP＝0，GWP＝20)类似于CO2的物理性质，例如，CO2和R170的临界温度分别为31.06℃和32.07℃，接近环境温度。因此，使用CO2/R170混合物制冷剂很容易实现跨临界循环。为获得更高的系统效率，二次传热流体(HTF)的温度变化应与气体冷却器中制冷剂的“温度滑移”匹配，所以作为制冷剂的CO2/R170混合物更适用于具有跨临界循环的HPWH系统。HPWH系统中，本实施例CO2/R170共沸制冷剂可用于替代R134a，并可应用于单级或双级制冷/制热系统。如图1所示，采用CO2/R170共沸制冷剂的热泵热水系统HPWH循环原理，包括蒸发器E、冷凝器B、毛细管D、压缩机A和内部热交换器C，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种CO2/R170共沸制冷剂，其特征在于：CO2的质量配比为78％～80.6％，温度滑移为0℃。

【技术特征摘要】
1.一种CO2/R170共沸制冷剂，其特征在于：CO2的质量配比为78％～80.6％，温度滑移为0℃。2.根据权利要求1所述的CO2/R170共沸制冷剂，其特征在于：所述共沸制冷剂的泡点温度为[-6℃～18℃]。3.根据权利要求1所述的CO2/R170共沸制冷剂，其特征在于：CO2的质量配比为78％，泡点温度为[-6℃～16.9℃]。4.根据权利要求1所述的CO2/R170共沸制冷剂，其特征在于：CO2的质量配比为78.1％，泡点温度为[-4.5℃～17.5℃]。5.根据权利要求1所述的CO2/R170共沸制冷剂，其特征在于：CO2的质量配比为78.5％，泡点温度为[-1.4℃～17℃]。6.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王栋，刘雅如，贾爱铨，寇遵丽，姚莉芳，吴飞跃，刘兴微，陈康昊，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34