热泵冷媒制造技术

本发明专利技术提供一种冷媒，其由以下组成或基本上由以下组成：a)不可燃的高挥发性组分，其由二氧化碳组成，及b)不可燃的低挥发性组分，其选自由以下组成的群：HFO1224yd(Z)、HFO1224yd(E)、HFO1233zd(E)、HFO1233zd(Z)、HFO1233xf、HFO1336mzz(E)、HFO1336mzz(Z)、2

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】热泵冷媒


[0001]本专利技术是关于热泵冷媒，其可有宽固有滑移及极宽滑移的冷媒组合物，尤其(但非专门地)，其可具有GWP小于400、较佳小于150且更佳小于10的组合物。冷媒可用于各种应用，包括冷冻、空调及热泵过程。此等应用统称为热泵。
[0002]本专利技术的实施例是以逆向朗肯循环(ReverseRankineCycle，RRC)操作。

技术介绍

[0003]RRC设备为熟习此项技术者所熟知。其最简单形式是由蒸发器组成，在蒸发器中，液/气双相冷媒在较低压力及温度下蒸发，从而自邻近散热片吸收热量。来自蒸发器的蒸气被抽吸至压缩机中，在压缩机中被压缩至较高压力及较高温度。蒸气接着进入冷凝器，在冷凝器中藉由排热铜邻近散热片而冷凝成液铝。该较高压力和温度的液铝通过膨胀装置，将其压力降低至等同蒸发器的压力，且液铝的一部分蒸发，从而降低其温度。液铝与蒸气的两相混合物进入蒸发器而继续循环。
[0004]RRC的另一名称是'蒸气再压缩式压缩'循环(VRC)。
[0005]非共沸冷媒组合物在恒定压力下在一定温度范围内蒸发且冷凝。此范围称为'温度滑移'或简称'滑移'。但在先前技术中可发现，术语'滑移'存在令人困惑的不同定义。举例而言，术语'滑移'可定义为在指定恒定压力下起泡点与露点之间的温度差。以此方式定义，「滑移」纯粹为冷媒的热力学特性且与设备及操作条件无关。在本说明书中，在绝对压力值为1个大气压下起泡点与露点之间的差值称为掺合物的'热力学滑移'。
[0006]或者，蒸发器中的'滑移'可指进入温度与露点之间的差值，该值一定小于热力学滑移且取决于操作条件及设备设计以及掺合物的组成。在冷凝器中，滑移为露点与起泡点之间的差值，且亦取决于操作条件，设备设计以及掺合物的组成。
[0007]在本说明书中，术语「固有温度滑移」是指假定不存在压降，在蒸发器或冷凝器中双相传热区域的起点与终点之间的温度差。若蒸发器或冷凝器已经'溢流(flooded)'，液相与气相同时沿整条DX热交『器』管存在，则滑移为热交『器的末端之间的温度差。该值将小于由先前定义给出的值。
[0008]在一些热泵中，可利用冷媒滑移，使用称为劳仑兹循环(LorentzCycle)的RRC/VRC发生来提高其效能。在本说明书中，提及RRC/VRC名称亦将涵盖劳仑兹循环。
[0009]在本说明书中，热力学温度滑移可如下分类：
[0010]1.可忽子的滑移
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小于0.5K
[0011]2.小滑移
‑
0.5K至2.0K
[0012]3.中等滑移
‑
大于2.0K至5.0K
[0013]4.宽滑移
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大于5K至10.0K
[0014]5.极宽滑移
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大于10.0K
[0015]本专利技术的组合物可具有宽或极宽的热力学温度滑移。
[0016]在真实热交『器中，必定存在压降以保持冷媒流动。此引起'压力诱导温度滑移'。
固有滑移与压力诱导滑移组合而得铜实际滑移。在蒸发器中，固有滑移与压力诱导滑移发挥作用的方向相反，因此在双相蒸发区域中，实际温度滑移小于固有温度滑移。但在双相流动冷凝区域中，固有滑移与压力诱导滑移发挥作用的方向相同。因此，两种滑移的作用是相加的，使得实际温度滑移大于固有温度滑移。为方便起见，在本说明书中，除非另外说明，否则术语「滑移」将视为意谓「固有温度滑移」。此含义符合熟习此项技术者的惯例及实务，此项技术中通常忽子压力诱导滑移的作用。若考虑固有滑移与压力诱导滑移组合产生的净滑移，则其将称为'实际滑移'。
[0017]若一种非共沸物经美国采暖与制冷工程师学会(American Society of Heating and Refrigeration Engineers，ASHRAE)登记，则其被给予「R4XX」编号。尽管一些掺合物在形式上为非共沸物，例如R404A及R410A，但其具有通常小于1K的滑移且归类为「近共沸物」。出于实务目的，其可视为共沸物。
[0018]一般相信滑移小于5K且较佳小于1K的共沸物样组合物为热泵系统高效且可靠操作所必需的。本专利技术人已意外地发现，具有大于5K且甚至大于10K的热力学滑移的非共沸组合物可令人满意地用于特别设计的单元中。
[0019]有多种冷媒可供市购以用于热泵设备。对于冷凝压力小于2巴绝对压力的冷却器，可采用低挥发性冷媒，诸如R123(bp 28℃)。对于冷却器及中等温度冷冻，可使用R1234ze(E)，而对于汽车空调，R1234yf可为较佳。一些此等冷媒存在某些缺点。R123具有的ODP为0.06及GWP为77，因此正被逐步淘汰。R1233zd(E)(bp 18.3℃ ODP 0；GWP 1)为R123的潜在替代物，但其冷凝压力可超过2巴绝对压力。
[0020]R404A及R507广泛用于冷冻，且R410A广泛用于空调及热泵。就能源效率、不可燃性、低毒性及热力学特性而言，这些为极佳冷媒。然而，其具有大于2000的全球暖化潜势(GWP)，且因此被视为环保方面不可接受的。全球正在引入法规以减少其使用且最终可将其淘汰。欧盟(EU)及其他地区已强制推行GWP配额及/或征税以逐渐减少R404A、R507及R410A以及其他HFC冷媒的可用性。EU的含氟气铝法规基于其GWP大幅减小冷媒的可出售的铝积。EU亦已限制一些使用GWP高于150的冷媒的应用。
[0021]R32正作为R410A的替代物引入，但仍具有675的不可接受的高GWP且可燃(ASHRAE评级为A2L)。R13B1(bp
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58℃)为具有10的极高ODP(同一量表上，R11的ODP为1)及6900之GWP的极低温冷媒。R22为极佳冷媒，但因其ODP为0.055而被逐步淘汰。
[0022]全球暖化潜势极低的R1234yf在热力学上是全球暖化性高的R134a的良好匹配物，且已在移动(车辆)空调系统中替代后者。尽管如此，R1234yf是可燃的，其ASHRAE安全性分类为A2L，且其可燃性使得业界抗拒采用，其中一些车辆制造商强烈提倡用二氧化碳，尽管二氧化碳的操作压力为至少100巴、能源效率较低、即使轻微的泄漏亦容易降低效能以及高的压缩机起动转矩可能导致小型内燃机失速。
[0023]氨、烃及二氧化碳为用于冷冻及空调系统的公认流铝，且具有比氢氟碳化物(HFC)显着地更低的GWP。然而，其亦为有毒或可燃的或两者兼有(在氨的情况下)。除在公共场所(诸如超市)中存在重大安全危害之外，可燃烃仅可于联合第二冷冻回路时安全地使用。此降低能源效率，增加成本，且因装填量少而严重限制烃的最大冷却负荷。CO2必须在系统的高压侧以跨临界状态使用以允许热量排至环境空气。压力通常超过100巴绝对压力，导致能源损耗且投资成本亦显着高于习知R404A、R507及R410A系统。
[0024]尽管HFC对全球增温的作用小于CO2及甲烷，但HFC受铜EU的含氟气铝法规及蒙特利尔议定书基加利修正本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种冷媒，其由以下组成或基本上由以下组成：a)不可燃的高挥发性组分，其由二氧化碳组成，及b)不可燃的低挥发性组分，其选自由以下组成的群：HFO1224yd(Z)、HFO1224yd(E)、HFO1233zd(E)、HFO1233zd(Z)、HFO1233xf、HFO1336mzz(E)、HFO1336mzz(Z)、2
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溴
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三氟丙
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烯及其等混合物；c)中等挥发性组分，其选自由以下组成的群：HFO1234yf、HFO1234ze(E)、HFO1225ye(Z)、HFO1243zf及其等混合物；及d)可任选的组分，其选自由以下组成的群：HFC227ea、HFC152a、HFC32及其等混合物。2.如权利要求1的冷媒，其由以下组成或基本上由以下组成：a)不可燃的高挥发性组分，其由CO2组成；b)不可燃的低挥发性组分，其选自由以下组成的群：HFO1224yd(Z)、HFO1224yd(E)、HFO1233zd(E)、HFO1233zd(Z)、HFO1233xf、HFO1336mzz(E)、HFO1336mzz(Z)、2
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烯及其等混合物；c)中等挥发性组分，其选自由以下组成的群：HFO1234yf、HFO1234ze(E)、HFO1225ye(Z)、HFO1243zf及其等混合物；及d)可任选的HFC，其选自由以下组成的群：HFC32、HFC227ea和R152a或其混合物；其中该高挥发性组分的量在5重量％至85重量％范围内；其中该低挥发性组分的量在5重量％至80重量％范围内；其中该中等挥发性组分的量在10重量％至90重量％范围内；其中HFC32存在时的量在2重量％至59重量％范围内；其中HFC227ea存在时的量在1重量％至12.4重量％范围内；其中HFC152ea存在时的量在2重量％至10重量％范围内；及其中该等成分的量是选自所述范围至总计100重量％。3.如权利要求2的冷媒，其由以下组成或基本上由以下组成：a)不可燃的高挥发性组分，其由CO2组成；b)不可燃的低挥发性组分，其选自由以下组成的群：HFO1224yd(Z)、HFO1224yd(E)、HFO1233zd(E)、HFO1233zd(Z)、HFO1233xf、HFO1336mzz(E)、HFO1336mzz(Z)、2
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烯及其等混合物；c)中等挥发性组分，其选自由以下组成的群：HFO1234yf、HFO1234ze(E)、HFO1225ye(Z)、HFO1243zf及其等混合物；及d)及HFC，其选自由以下组成的群：HFC32、HFC227ea及其等混合物；其中该高挥发性组分的量在5重量％至60重量％范围内；其中该低挥发性组分的量在5重量％至40重量％范围内；其中该中等挥发性组分的量在10重量％至65重量％范围内；其中HFC32存在时的量在2重量％至59重量％范围内；其中HFC227ea存在时的量在1重量％至12.4重量％范围内；其中HFC152ea存在时的量在2重量％至10重量％范围内；及其中该等成分的量是选自所述范围至总计100重量％。4.如权利要求3的冷媒，其由以下组成或基本上由以下组成：
a)不可燃的高挥发性组分，其由CO2组成；b)不可燃的低挥发性组分，其选自由以下组成的群：HFO1224yd(Z)、HFO1224yd(E)、HFO1233zd(E)、HFO1233zd(Z)、HFO1233xf、HFO1336mzz(E)、HFO1336mzz(Z)、2
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烯及其等混合物；c)中等挥发性组分，其选自由以下组成的群：HFO1234yf、HFO1234ze(E)、HFO1225ye(Z)、HFO1243zf及其等混合物；及d)HFC，其选自由以下组成的群：HFC32、HFC152a及HFC227ea及其等混合物；其中该高挥发性组分的量在5重量％至30重量％范围内；其中该低挥发性组分的量在5重量％至40重量％范围内；其中该中等挥发性组分的量在10重量％至65重量％范围内；其中HFC32存在时的量在22.2重量％至59重量％范围内；其中HFC227ea存在时的量在4.7重量％至12.4重量％范围内；其中HFC152ea存在时的量在3重量％至8重量％范围内；及其中该等成分的量是选自所述范围至总计100重量％。5.如权利要求3的冷媒，其由以下组成或基本上由以下组成：a)不可燃的高挥发性组分，其由CO2组成；b)不可燃的低挥发性组分，其选自由以下组成的群：HFO1224yd(Z)、HFO1224yd(E)、HFO1233zd(E)、HFO1233zd(Z)、HFO1233xf、HFO1336mzz(E)、HFO1336mzz(Z)、2
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烯及其等混合物；c)中等挥发性组分，其选自由以下组成的群：HFO1234yf、HFO1234ze(E)、HFO1225ye(Z)、HFO1243zf及其等混合物；及d)及HFC，其选自由以下组成的群：HFC32、HFC152a、HFC227ea及其等混合物；其中该高挥发性组分的量在5重量％至30重量％范围内；其中该低挥发性组分的量在5重量％至40重量％范围内；其中该中等挥发性组分的量在10重量％至65重量％范围内；其中HFC32存在时的量在2重量％至22重量％范围内；其中HFC227ea存在时的量在1重量％至4.7重量％范围内；其中HFC152ea存在时的量在3重量％至5重量％范围内；及其中该等成分的量是选自所述范围至总计100重量％。6.如权利要求5的冷媒，其由以下组成或基本上由以下组成：a)不可燃的高挥发性组分，其由CO2组成；b)不可燃的低挥发性组分，其选自由以下组成的群：HFO1224yd(Z)、HFO1224yd(E)、HFO1233zd(E)、HFO1233zd(Z)、HFO1233xf、HFO1336mzz(E)、HFO1336mzz(Z)、2
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烯及其等混合物；c)中等挥发性组分，其选自由以下组成的群：HFO1234yf、HFO1234ze(E)、HFO1225ye(Z)、HFO1243zf及其等混合物；及d)HFC32；其中该高挥发性组分的量在5重量％至30重量％范围内；其中该低挥发性组分的量在5重量％至40重量％范围内；
其中该中等挥发性组分的量在10重量％至60重量％范围内；其中HFC32的量在2重量％至22重量％范围内；及其中该等成分的量是选自所述范围至总计100重量％。7.如权利要求6的冷媒，其由以下组成或基本上由以下组成：a)不可燃的高挥发性组分，其由CO2组成；b)不可燃的低挥发性组分，其选自由以下组成的群：HFO1224yd(Z)、HFO1224yd(E)、HFO1233zd(E)、HFO1233zd(Z)、HFO1233xf、HFO1336mzz(E)、HFO1336mzz(Z)、2
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烯及其等混合物；c)中等挥发性组分，其选自由以下组成的群：HFO1234yf、HFO1234ze(E)、HFO
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1225ye(Z)、HFO1243zf及其等混合物；及d)HFC32；其中该高挥发性组分的量在6重量％至25重量％范围内；其中该低挥发性组分的量在7重量％至30重量％范围内；其中该中等挥发性组分的量在40重量％至60重量％范围内；其中HFC32的量在10重量％至21.5重量％范围内；及其中该等成分的量是选自所述范围至总计100重量％。8.如权利要求5的冷媒，其由以下组成或基本上由以下组成：a)不可燃的高挥发性组分，其由CO2组成；b)不可燃的低挥发性组分，其选自由以下组成的群：HFO1224yd(Z)、HFO1224yd(E)、HFO1233zd(E)、HFO1233zd(Z)、HFO1233xf、HFO1336mzz(E)、HFO1336mzz(Z)、2
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烯及其等混合物；c)中等挥发性组分，其选自由以下组成的群：HFO1234yf、HFO1234ze(E)、HFO
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1225ye(Z)、HFO1243zf及其等混合物；及d)HFC32；其中该高挥发性组分的量在5重量％至15重量％范围内；其中该低挥发性组分的量在6重量％至35重量％范围内；其中该中等挥发性组分的量在46重量％至55重量％范围内；其中HFC32的量在15重量％至21.5重量％范围内；及其中该等成分的量是选自所述范围至总计100重量％。9.如权利要求5的冷媒，其由以下组成或基本上由以下组成：a)不可燃的高挥发性组分，其由CO2组成；b)不可燃的低挥发性组分，其选自由以下组成的群：HFO1224yd(Z)、HFO1224yd(E)、HFO1233zd(E)、HFO1233zd(Z)、HFO1233xf、HFO1336mzz(E)、HFO1336mzz(Z)、2
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烯及其等混合物；c)中等挥发性组分，其选自由以下组成的群：HFO1234yf、HFO1234ze(E)、HFO1225ye(Z)、HFO1243zf及其等混合物；及d)HFC227ea；其中该高挥发性组分的量在5重量％至30重量％范围内；其中该低挥发性组分的量在5重量％至40重量％范围内；
其中该中等挥发性组分的量在10重量％至65重量％范围内；其中HFC227ea的量在2重量％至4.7重量％范围内；及其中该等成分的量是选自所述范围至总计100重量％。10.如权利要求2的冷媒，其由以下组成或基本上由以下组成：a)不可燃的高挥发性组分，其由CO2组成；b)不可燃的低挥发性组分，其选自由以下组成的群：HFO1224yd(Z)、HFO1224yd(E)、HFO1233zd(E)、HFO1233zd(Z)、HFO1233xf、HFO1336mzz(E)、HFO1336mzz(Z)、2
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烯及其等混合物；c)中等挥发性组分，其选自由以下组成的群：HFO1234yf、HFO1234ze(E...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰，
申请(专利权)人：RPL控股有限公司，
类型：发明
国别省市：