热传递组合物、方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及在包括空调和制冷应用在内的热交换系统中使用的制冷剂组合物，所述制冷剂组合物包含二氟甲烷(HFC‑32)、五氟乙烷(HFC‑125)和三氟碘甲烷(CF

Heat transfer composition, method and system

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】热传递组合物、方法和系统相关申请的交叉引用本申请要求2017年10月6日提交的美国临时申请62/569,419的优先权权益，其以引用方式并入本文。本申请要求2017年12月1日提交的美国临时申请62/593,393的优先权权益，其以引用方式并入本文。
本专利技术涉及在包括空调和制冷应用的热交换应用中具有效用的组合物、方法和系统。在特定方面，本专利技术涉及可用于其中已使用制冷剂R-410A的类型的热传递系统的组合物。本专利技术的组合物特别地可用作用于加热和冷却应用的制冷剂R-410A的替代品，以及用于改装热交换系统，包括被设计用于R-410A的系统。
技术介绍
机械制冷系统及相关热传递装置(诸如热泵和空调)在本领域中公知用于工业、商业和家庭用途。氯氟烃(CFC)在20世纪30年代被开发用作此类系统的制冷剂。然而，自20世纪80年代以来，CFC对平流层臭氧层的影响已成为更多关注的焦点。在1987年，很多政府签署了旨在保护全球环境的蒙特利尔议定书(MontrealProtocol)，为逐步淘汰CFC产品制定了时间表。CFC要用环境上更能接受的含氢材料即氢氯氟烃(HCFC)所取代。一种最常用的氢氯氟烃制冷剂是二氟一氯甲烷(HCFC-22)。然而，此蒙特利尔议定书的后续修正案加速了这些CFC的淘汰，并且为HCFC(包括HCFC-22)的淘汰制定了时间表。响应于对CFC和HCFC的不可燃、无毒性替代品的需要，工业界已开发出多种具有零臭氧损耗潜能值的氢氟烃(HFC)。R-410A(50:50w/w的二氟甲烷(HFC-32)和五氟乙烷(HFC-125)的共混物)被用作空调和冷却器应用中HCFC-22的工业替代品，因为它不造成臭氧损耗。然而，R-410A不是R-22的即用型替代品。因此，用R-410A替代R-22需要重新设计热交换系统内的主要部件，包括替代和重新设计压缩机以适应与R-22相比R-410A显著更高的操作压力和体积容量。尽管R-410A具有比R-22更可接受的臭氧损耗潜能值(ODP)，但由于R-410A具有2088的高全球变暖潜能值，因此它的继续使用存在问题。因此，本领域需要用环境上更能接受的替代品来替代R-410A。在本领域中应理解，高度期望具有难以实现特性的综合的替代热传递流体，这些特性包括优异的热传递特性(并且特别是与特定应用的需要良好匹配的热传递特性)、化学稳定性、低毒性或无毒性、不可燃性、润滑剂混溶性和/或润滑剂相容性等。此外，为避免对系统进行改造或重新设计，与R-410A的操作条件良好匹配的任何R-410A替代品将是理想的。满足所有这些要求(其中许多是不可预测的)的热传递流体的开发是一项重大挑战。关于使用效率，重要的是注意到制冷剂热力学性能或能量效率的损失可能由于对电能的需求增加而导致化石燃料使用的增加。因此，使用此类制冷剂将具有负面的二次环境影响。可燃性被认为是许多热传递应用的重要特性。如本文所用，术语“不可燃”是指在ASHRAE标准34-2016设计和制冷剂安全分类中所述以及ASHRAE标准34-2016的附录B1中所述的条件下根据针对化学品(蒸气和气体)可燃性浓度极限的ASTM标准E-681-2009标准测试方法(其以引用并入本文并且为了方便起见在本文中称为“不可燃性测试”)确定为不可燃的化合物或组合物。对于维持系统效率以及压缩机的适当和可靠运行至关重要的是，将在蒸气压缩热传递系统中循环的润滑剂返回到压缩机以执行其预期的润滑功能。否则，润滑剂可能聚积并滞留在系统的盘管和管道中，包括热传递部件中。此外，当润滑剂聚积在蒸发器的内表面上时，它降低了蒸发器的热交换效率，从而降低了系统的效率。R-410A目前通常与多元醇酯(POE)润滑油一起用于空调应用中，因为R-410A在此类系统使用期间经历的温度下与POE是可混溶的。然而，在低温制冷系统和热泵系统的操作期间通常经历的温度下，R-410A与POE是不混溶的。因此，除非采取措施来减轻这种不混溶性，否则POE和R-410A不能用于低温制冷或热泵系统。申请人已经认识到，希望能够提供能够在空调应用中并且特别是在住宅空调和商用空调应用中被用作R-410A的替代品的组合物，这些应用包括屋顶空调、可变制冷剂流量(VRF)空调和冷却器空调应用。申请人也已经认识到，本专利技术的组合物、方法和系统在例如热泵和低温制冷系统中具有优势，其中消除了在这些系统的操作期间经历的温度下与POE不混溶的缺点。总结本专利技术提供了可用作R-410A替代品的制冷剂组合物，并且其在优选的实施方案中表现出优异的热传递性能、化学稳定性、低毒性或无毒性、不可燃性、润滑剂混溶性和润滑剂相容性与低全球变暖潜能值(GWP)和接近零的ODP结合的期望特性的综合。本专利技术包括包含至少约97重量％的下列三种化合物的制冷剂，其中每种化合物以下列相对百分比存在：约49重量％的二氟甲烷(HFC-32)，约11.5重量％的五氟乙烷(HFC-125)，以及约39.5重量％的三氟碘甲烷(CF3I)。根据该段落的制冷剂为了方便起见在本文中有时被称为制冷剂1。如本文所用，关于基于所鉴定化合物的列表的百分比，术语“相对百分比”意指所鉴定化合物基于所列化合物的总重量的百分比。如本文所用，关于重量百分比，关于所鉴定组分的量的术语“约”意指所鉴定组分的量可变化+/-2重量％的量。本专利技术的制冷剂和热传递组合物包括指定为“约”的所鉴定化合物的量，其中该量是所鉴定的量+/-1重量％，甚至更优选地+/-0.5重量％。本专利技术包括包含至少约98.5重量％的下列三种化合物的制冷剂，其中每种化合物以下列相对百分比存在：约49重量％的二氟甲烷(HFC-32)，约11.5重量％的五氟乙烷(HFC-125)，以及约39.5重量％的三氟碘甲烷(CF3I)。根据该段落的制冷剂为了方便起见在本文中有时被称为制冷剂2。本专利技术包括包含至少约99.5重量％的下列三种化合物的制冷剂，其中每种化合物以下列相对百分比存在：约49重量％的二氟甲烷(HFC-32)，约11.5重量％的五氟乙烷(HFC-125)，以及约39.5重量％的三氟碘甲烷(CF3I)。根据该段落的制冷剂为了方便起见在本文中有时被称为制冷剂3。本专利技术包括基本上由下列三种化合物组成的制冷剂，其中每种化合物以下列相对百分比存在：约49重量％的二氟甲烷(HFC-32)，约11.5重量％的五氟乙烷(HFC-125)，以及约39.5重量％的三氟碘甲烷(CF3I)。根据该段落的制冷剂为了方便起见在本文中有时被称为制冷剂4。本专利技术包括由下列三种化合物组成的制冷剂，其中每种化合物以下列相对百分比存在：约49重量％的二氟甲烷(HFC-32)，约11.5重量％的五氟乙烷(HFC-125)，以及约39.5重量％的三氟碘甲烷(CF3I)。根据该段落的制冷剂为了方便起见在本文中有时被称为制冷剂5。本专利技术包括基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制冷剂，包含至少约97重量％的下列三种化合物的组合，所述组合基本上由以下组成：/n约49重量％的二氟甲烷(HFC-32)，/n约11.5重量％的五氟乙烷(HFC-125)，以及/n约39.5重量％的三氟碘甲烷(CF

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171006 US 62/569,419;20171201 US 62/593,3931.一种制冷剂，包含至少约97重量％的下列三种化合物的组合，所述组合基本上由以下组成：
约49重量％的二氟甲烷(HFC-32)，
约11.5重量％的五氟乙烷(HFC-125)，以及
约39.5重量％的三氟碘甲烷(CF3I)
其中所述百分比基于所述三种化合物的总重量。


2.根据权利要求1所述的制冷剂，其中所述制冷剂包含至少约99.5重量％的所述三种化合物的组合。


3.根据权利要求2所述的制冷剂，其中所述制冷剂是不可燃的。


4.一种热传递组合物，包含根据权利要求4所述的制冷剂。


5.一种热传递组合物，包含根据权利要求3所述的制冷剂以及POE润滑剂。


6.根据权利要求1所述的制冷剂，其中所述组合基本上由以下组成：
49重量％+/-0.3重量％的二氟甲烷(HFC-32)，
11.5重量％+/-0.3重量％的五氟乙烷(HFC-125)，以及
39.5重量％+/-0.3重量％...

【专利技术属性】
技术研发人员：安基特·塞蒂，塞缪尔·F·亚娜莫塔，赖安·赫尔斯，罗伯特·杰拉德·理查德，格雷戈里·劳伦斯·史密斯，邹扬，汉纳·唐格里，伊丽莎白·德尔·卡门·维拉贝塞拉，
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