一种热泵系统用的混合工质技术方案

本发明专利技术涉及两种或三种组分的组合的制冷剂混合物，二元非共沸制冷剂，以质量百分比计，由以下组分的物质组成：Ｒ１２５：１－８０％，Ｒ１５２ａ：２０－９９％。三元非共沸制冷剂，以质量百分比计，由以下组分的物质组成：Ｒ１２５：２－５０％，Ｒ１５２ａ：１５－９７％，Ｒ１４３ａ：１－３５％。该制冷剂混合物按制定的配比在常温下进行物理混合，得到相应的混合工质。该制冷剂ＯＤＰ为零，不破坏臭氧层，可降低温室效应影响，符合环保要求；热工参数适宜，循环性能优良。能够替代二氯二氟甲烷（ＣＦＣ１２）和二氟一氯甲烷（ＨＣＦＣ２２）的制冷剂混合物以及使用于所述制冷剂混合物的热泵系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制冷剂混合物，尤其是应用于热泵系统的制冷剂混合物，用于替代 含有CFC12或HCFC22以及使用于所述制冷剂混合物的热泵系统。
技术介绍
自1987年以来，保护臭氧层、淘汰消耗臭氧层物质，减少温室效应的全球行动正 在世界各国按照《蒙特利尔协议书》进行。我国已开始积极进行替代工作，寻找安全、 高效、环保的替代制冷剂已成为一项紧迫而重要的任务。由于CFC类制冷剂由很高的臭氧耗减潜能值(ODP),它们在蒙特利尔和随后修订的 条款中被严格控制。HCFC类制冷剂，与CFC不同，HCFC只是部分氢原于被卤素原 子所替换，保留下的氢原子有助于该化学物质在平流层中部分分解。因此对臭氧层产生 的危害也相对较小。但是，HCFC在1992年的哥本哈根会议上被列为受限物质，这对 制冷和空调工业有很大的影响，因为目前仍被广泛应用的HCFC22将必须被逐步取消， 要求发达国家应于1996年起百分百禁止使用和生产CFCs， 2020年全面废止HCFCs; 发展中国家应从2010年全面停止生产和消费CFCs，并在2030年全面停止HCFCs的 使用。HFC包括了R23、 R32、 R125、 R134a和R152a等。这些碳氢化合物分子包括氟 而不包括溴。HFC类物质由于对臭氧层无破坏作用,被认为是将来替代HCFCs的首选物 质。但HFC面临的是它们的化学性质稳定的问题，而且释放后可以聚集。这最终可能 加速导致全球变暖。而在半个世纪前己被CFC代替了的物质，如氨(R717)、水(R718)、 空气(R729)和二氧化碳(R744)现在开始重新成为可选用的替代工质。由于适合作CFC替代物的纯工质有限，所以混合工质可能是解决这一问题的有效 途径。混合工质可以通过改变各组分的摩尔浓度配比得到所期望的特性。在过去的几年 里，人们已经提出了多种制冷剂混合物作为CFC12(也称R12)、 CFC502(也称R502)和 HCFC22(也称R22)的替代品，但是它们中的一些包含HCFC作为组成成分，按照《蒙 特利尔协定》，其使用是被禁止的，因此，从长远来看，这种包含HCFC的制冷剂混合 物不是合适的替代性制冷剂。本专利技术涉及的包含二氟乙烷(HFC152a，也称R152a)、五氟 乙烷(HFC125,也称R125)和三氟乙烷(HFC143a,也称R143a)的非共沸混合工质在液相和 气相的平衡状态下沸点差异不大，有极大的发展潜力。现有技术中的热泵工质均为传统的R12、 R22及一些替代混合工质，如常见的 R407c(R32 / R125 / R134a: 23 / 25 / 52质量分数)、R417a(R125 / R134a / R600: 47 /50/3质量分数)、R410a(R32/R125: 50 / 50质量分数)等。其中R407C禾n R410a 是热泵系统中极有可能代替R22的混合工质，用这些混合工质的热泵热水器一般能把 水温升到6CTC左右。也有人提出一些适合于中高温、高温热泵的混合工质，我们这里 不作介绍。也有学者把具有可燃性的R152a与一定量的不可燃的R125混合作为R22 的替代物。为了确保特定物质可用作现有制冷剂的替代性制冷剂，该物质应该具有与现有制冷 剂相近的性能系数(COP)。能够解决此类问题的方法之一是使用制冷剂混合物。制冷剂 混合物的优点在于，通过适当地组合各种组分来调节所述制冷剂混合物的组成，以同时 得到与现有制冷剂相当的性能系数和容积能力(VC)，从而使得不必对压縮机做大的改 造。DuPont公司开发的R407C具有传统的HCFC22制冷剂相近的制冷能力，但是其能量效率相对较低，并且其温度滑移差约为7。C， R407C的排气压力与R22相近，能效接 近于R22，其优点是可直接充灌(除换酯类油外)，但其缺点是可能会出现制冷剂的分解， 造成制冷剂泄露和对其他部件产生不良影响，当在制冷系统中制冷剂出现泄漏时，将出 现制冷剂的组分分离的问题。此外，滑移温度差过大时，制冷剂的相转变导致在蒸发器 和冷凝器中的压力连续变化，从而引起制冷系统不稳定，最终使整个系统效率下降。这 就意味着需要寻找新的替代工质。Allied Signallnc.已经开发并销售了 R410a。 R410a是 一种近共沸混合物，它的温度滑移值不超过0.2°C 。R410a的排气压力比R22高50 60%， 容积制冷量较大，约为R22的1.4-1.5倍，因此无法直接充灌，必须重新设计压縮机及 主要部件，将使成本有所提高。同时，换热器也需重新优化以适应其较低的容积流量。 因此，尽管R410A的能效比R22高，但它只适用于新设计的机组，不能用于替代现有 装置中的R22。根据蒸汽压筛选原则和工质替代的基本要求，初步选定了 R152a和R125作为二元 混合工质的组元。R152a和R125与R22的蒸汽压曲线比较接近。这两种组元与替代工 质的热物理性质比较,R152a的缺陷是具有可燃性,加入一定量的不可燃的R125可以抑 制其可燃性，尽管R125的GWP值较高,但当其在混合物中所占比例大大小于GWP值约 为0的R152a的情况下,混合物的GWP值将会达到满意的程度。R125的溶油性较差,但R152a与聚脂类润滑油的相溶性很好。所以,在R125含量不 大的情况下，混合工质总的溶油性是可以满足要求的。另外，对于R152a、 R125而言,能 够同时与二者相溶的润滑油还有聚乙二醇(PFPE)系油及油酯类。值得重视的是R152a 和R125的ODP值均为O,这对于臭氧层的保护是非常重要的。而且它们均属于HFC类, 具有长期替代的优势。R143a(HFC-143a)与R32、 R134a、 R125组成的二元和三元混合物被认为是最有希 望成为空调机及热泵机组中广泛使用的制冷剂R22的替代充注物。近年来，国内外有 关人员对R143a的热力性质作了大量实验研究。本专利技术涉及的R125、 R143a和R152a的臭氧消耗潜能值(ODP)为0.0，并且它们的 全球变暖潜能值(GWP)显著低于其他制冷剂。鉴于这种特性，欧盟(EU)、日本和多数亚 洲国家已经进行了大量尝试，他们将ODP值为0.0且GWP低于传统的CFC或HFC制 冷剂的制冷剂进行组合，以便得到期望的热力学特性，同时提高效率和与油的相容性。 由此来看，可以认为，丙烯、丙烷、异丁烷、DME和HFC152a可以达到此目的。但现 有技术常将R125、 R152a看成一个被选择的组分，而忽略了其组合成混合工质带来的意想不至u的效果。^当前，许多国家花费了很大的精力来发展R22的替代工质，特别是对那些原本在 环境中存在的、安全的、纯净的制冷剂所组成的非共沸混合工质更是引起了特别的关注。 在制冷制热循环中，制冷量或制热量是和COP—样重要的一个参数。如果替代工质的 制冷量与R22相差太大，则压縮机尺寸必须重新设计，代价太高。因此，替代工质的 制冷量必须和R22相似。本专利技术所涉及的制冷剂混合物主要包含二氟乙烷(R152a)、五氟乙烷(R125)和三氟 乙烷(R143a)。更具体地说，本专利技术亦涉及能够代替二氯二氟甲烷(R12)和二氟一氯甲烷 (R22)的制冷剂混合物以及使用于所述制冷剂混合物的制冷系统，本文档来自技高网...

【技术保护点】
二元非共沸制冷剂，其特征在于以质量百分比计，由以下组分的物质组成：Ｒ１２５：１－８０％，Ｒ１５２ａ：２０－９９％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王高元，
申请(专利权)人：王高元，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]