專利名稱：中高溫?zé)岜霉べ|(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于制冷、空調(diào)和熱泵系統(tǒng)中的中高溫?zé)岜霉べ|(zhì)。
背景技術(shù)：
自1936年商業(yè)化生產(chǎn)以來(lái)，一氯二氟甲烷(R22)以優(yōu)良的綜合性能被廣泛用于制冷空調(diào)領(lǐng)域。《議定書》規(guī)定發(fā)達(dá)國(guó)家采用R22為冷媒的新制冷空調(diào)熱泵設(shè)備可以使用R22至2020年，現(xiàn)有設(shè)備可用至2030年，發(fā)展中國(guó)家允許使用至2040年。但是，一方面制冷劑替代進(jìn)程有加速趨勢(shì)，不少國(guó)家特別是歐洲國(guó)家已采取更嚴(yán)格的限制措施，將淘汰日期提前；另一方面中國(guó)已經(jīng)加入世界貿(mào)易組織WTO，為了增強(qiáng)我國(guó)制冷空調(diào)產(chǎn)品在海外市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，使我國(guó)制冷空調(diào)產(chǎn)品和技術(shù)盡快與國(guó)際接軌，我國(guó)也應(yīng)該加速制冷劑替代進(jìn)程。
至今為止，新開發(fā)無(wú)臭氧破壞潛能的商業(yè)化替代物，如R407C、R410A和1，1，1，2-四氟乙烷(R134a)等HFCs類制冷劑有較高溫室效應(yīng)潛能，加上在熱工性能、循環(huán)性能等方面的缺陷，如R407C的組分遷移問題，最終會(huì)受到《京都議定書》管制。此外，已商業(yè)化R407C和R410A均獲得專利權(quán)，在生產(chǎn)和使用上涉及到知識(shí)產(chǎn)權(quán)問題，因此世界各國(guó)或出于改進(jìn)替代產(chǎn)品性能的目的，或出于擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)的目的，目前正積極開發(fā)R22替代品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有非共沸R22替代物組分遷移等缺點(diǎn)，研發(fā)安全性能高，環(huán)境接受性能好，熱工性能和制冷循環(huán)性能與R22相近的共沸或近共沸混合替代工質(zhì)。
新型中高溫?zé)岜霉べ|(zhì)由三元混合物組成，即二氟甲烷(R32)、二甲醚(DME)、1，1，1，2-四氟乙烷(R134a)，其質(zhì)量百分含量為R3215～45％；DME10～35％；R134a35～65％。


圖1R22、R407C和本發(fā)明新工質(zhì)的變冷凝溫度下的壓縮比；圖2R22、R407C和本發(fā)明新工質(zhì)的變冷凝溫度下的容積制冷量；圖3R22、R407C和本發(fā)明新工質(zhì)的變冷凝溫度下的性能系數(shù)；圖4R22、R407C和本發(fā)明新工質(zhì)的變冷凝溫度下的滑移溫度；圖5本發(fā)明新工質(zhì)安全性能曲線。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施實(shí)例對(duì)本發(fā)明作以詳細(xì)描述。
實(shí)施例1取15％R32，20％DME，65％R134a，將這三種組分常溫下物理混合后作為制冷劑。
實(shí)施例2取40％R32，10％DME，50％R134a，將這三種組分常溫下物理混合后作為制冷劑。
實(shí)施例3取30％R32，15％DME，55％R134a，將這三種組分常溫下物理混合后作為制冷劑。
實(shí)施例4取30％R32，25％DME，45％R134a，將這三種組分常溫下物理混合后作為制冷劑。
實(shí)施例5取25％R32，35％DME，40％R134a，將這三種組分常溫下物理混合后作為制冷劑。
實(shí)施例6取45％R32，20％DME，35％R134a，將這三種組分常溫下物理混合后作為制冷劑。
在基準(zhǔn)工況(冷凝溫度＝54.4℃；蒸發(fā)溫度＝7.2℃；過熱度＝27.8℃；過冷度＝8.3℃)下，壓縮機(jī)絕熱效率取0.8，理論計(jì)算上述實(shí)施實(shí)例及R22、R407C的制冷循環(huán)性能和熱工性能。結(jié)果表明實(shí)施例1～6的臭氧層破壞潛能ODP值為0，溫室效應(yīng)潛能GWP值比R22和R407C低很多。和R407C相比，實(shí)施例1～6的壓縮比更小，壓縮機(jī)排氣壓力和滑移溫度更低，滑移溫度均小于3℃，能基本消除組分遷移帶來(lái)的制冷性能下降等危害。實(shí)施例1～6的性能系數(shù)與R22相近，壓縮機(jī)排氣溫度比R22低。
近年來(lái)，熱泵作為環(huán)保節(jié)能技術(shù)越來(lái)越受到人們重視，并且逐步向大型熱泵裝置方向發(fā)展。相對(duì)于目前占市場(chǎng)主導(dǎo)地位最高熱水出水溫度在55℃以下的熱泵而言，中高溫?zé)岜靡话愎釡囟仍?0℃以上，正常運(yùn)行出水溫度范圍為62℃～70℃，可以滿足所有中央空調(diào)和生活熱水系統(tǒng)的水溫要求。在空調(diào)熱泵裝置中，R22仍然是最主要的制冷劑之一。新工質(zhì)在基準(zhǔn)工況下替代R22時(shí)有較好的熱力性能和制冷循環(huán)性能。事實(shí)上，熱泵機(jī)組大多數(shù)時(shí)間是在非基準(zhǔn)工況下運(yùn)行，因而需要比較中高溫變工況下新工質(zhì)與R22及其它替代物的制冷循環(huán)性能和熱工性能，計(jì)算條件為冷凝溫度＝55～85℃，蒸發(fā)溫度＝7.2℃，過熱度＝27.8℃，過冷度＝8.3℃，壓縮機(jī)絕熱效率取0.8。
變冷凝溫度條件下，新工質(zhì)(權(quán)力要求范圍內(nèi)的配比之一)的壓縮比和滑移溫度始終小于R407C，如圖1和4。隨著冷凝溫度的升高，R407C的容積制冷量和性能系數(shù)減小速率明顯大于R22和新工質(zhì)，如圖2、3，說(shuō)明新工質(zhì)的中高溫變工況性能比R407C更佳。
為了解新工質(zhì)的實(shí)際運(yùn)行性能，利用多功能恒溫恒濕系統(tǒng)對(duì)比測(cè)試R22和新工質(zhì)的運(yùn)行效果。對(duì)比實(shí)驗(yàn)條件是固定空調(diào)房干球溫度和冷凝風(fēng)進(jìn)口溫度，在保持基本相同的熱負(fù)荷及相同的蒸發(fā)器制冷劑進(jìn)出口溫差的前提下測(cè)試系統(tǒng)分別充灌R22和新工質(zhì)時(shí)的壓縮機(jī)進(jìn)出口壓力、壓縮機(jī)排氣口壁面溫度、壓縮機(jī)功率、制冷量。
表1替代實(shí)驗(yàn)結(jié)果

結(jié)果表明，新工質(zhì)的冷凝壓力低于R22，性能系數(shù)高于R22；冷凝風(fēng)進(jìn)口溫度高于37℃后，新工質(zhì)的壓縮機(jī)排氣溫度低于R22且能保持較高的性能系數(shù)，而R22的綜合性能明顯下降，說(shuō)明新工質(zhì)更加適用于中高溫?zé)岜谩?br> 危險(xiǎn)性是阻止工質(zhì)推廣的最大障礙之一。要想使新工質(zhì)具有實(shí)用價(jià)值，推廣應(yīng)用之前必須分析其燃爆特性。利用可燃制冷劑燃爆極限測(cè)試臺(tái)測(cè)試新型環(huán)保節(jié)能R22替代工質(zhì)的燃爆極限以及R32/DME/R134a的臨界可燃濃度曲線，如圖5。試驗(yàn)結(jié)果表明阻燃工質(zhì)雖然不能完全抑制可燃工質(zhì)燃燒，但是提高了混合工質(zhì)燃爆下限，降低了燃爆上限，含阻燃成分混合工質(zhì)安全性能得到了很大改善。
在實(shí)際的制冷系統(tǒng)中，制冷劑濃度的變化一般源于制冷劑泄漏。從圖5可以看出，由于新工質(zhì)是近共沸混合物，等溫氣相泄漏后各組分濃度變化小(泄漏率為50％時(shí)各組分質(zhì)量濃度變化不到5％)，危險(xiǎn)性也變化小(燃燒下限在6.5～7.5V％之間)，且系統(tǒng)的壓力性能和溫度性能得到改善，冷凝器和蒸發(fā)器的滑移溫度減小，說(shuō)明充灌新工質(zhì)的制冷空調(diào)系統(tǒng)泄漏后仍有較好的熱工性能、制冷循環(huán)運(yùn)行性能以及較高的安全性能。
總之，本發(fā)明安全性能高，比R22及其現(xiàn)有替代物R407C更環(huán)保節(jié)能，中高溫變工況性能更好；其滑移溫度比R407C更低，能基本解決組分遷移造成的各種問題，可直接用于制冷空調(diào)熱泵系統(tǒng)中(尤其是中高溫?zé)岜?替代R22。
本發(fā)明公開和提出的中高溫?zé)岜霉べ|(zhì)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可通過借鑒本文內(nèi)容，適當(dāng)改變參數(shù)等環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的中高溫?zé)岜霉べ|(zhì)已通過較佳實(shí)施例子進(jìn)行了描述，相關(guān)技術(shù)人員明顯能在不脫離本發(fā)明內(nèi)容、精神和范圍內(nèi)對(duì)本文所述的內(nèi)容進(jìn)行改動(dòng)或適當(dāng)變更與組合，來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明技術(shù)。特別需要指出的是，所有相類似的替換和改動(dòng)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見的，他們都被視為包括在本發(fā)明精神、范圍和內(nèi)容中。
權(quán)利要求
1.一種中高溫?zé)岜霉べ|(zhì)，其特征是組分和質(zhì)量百分含量為二氟甲烷15～45％；二甲醚 10～35％；1，1，1，2-四氟乙烷 35～65％。
全文摘要
本發(fā)明屬于制冷、空調(diào)和熱泵系統(tǒng)中的中高溫?zé)岜霉べ|(zhì)，新型中高溫?zé)岜霉べ|(zhì)由三元混合物組成，即二氟甲烷(R32)、二甲醚(DME)、1，1，1，2－四氟乙烷(R134a)，其質(zhì)量百分含量為R3215～45％；DME10～35％；R134a35～65％。無(wú)論是基準(zhǔn)工況還是變工況，本發(fā)明的熱工和循環(huán)性能與一氯二氟甲烷(R22)很相近。與現(xiàn)有R22替代物R407C相比，本發(fā)明更環(huán)保，臭氧層破壞潛能ODP值為0，溫室效應(yīng)潛能GWP值低很多，中高溫變工況性能更好，滑移溫度更低，能基本解決組分遷移造成的各種問題。實(shí)驗(yàn)證明本發(fā)明安全性能高且比R22更節(jié)能，可用制冷空調(diào)熱泵系統(tǒng)中，尤其是中高溫?zé)岜谩肮嘧⑹健碧娲鶵22。
文檔編號(hào)C09K5/00GK1948420SQ20061001635
公開日2007年4月18日 申請(qǐng)日期2006年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月30日
發(fā)明者楊昭, 彭繼軍, 方箏, 王明濤 申請(qǐng)人:天津大學(xué)