專利名稱：一種含三氟碘甲烷的環(huán)?；旌现评鋭┑闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于制冷劑領(lǐng)域，涉及一種混合制冷劑，尤其涉及一種替代R22的含三氟碘甲垸的環(huán)?；旌现评鋭?br> 技術(shù)背景R22制冷劑以其優(yōu)良的熱工和傳輸性能在空調(diào)以及其它領(lǐng)域得 到了廣泛的應(yīng)用。然而，R22是典型的CFCs類物質(zhì)，破壞臭氧層且 具有溫室效應(yīng)，《蒙特利爾協(xié)議書》和《京都協(xié)議書》分別對(duì)其進(jìn)行 了限制。規(guī)定對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家，R22作為制冷劑使用最多到2020年。 對(duì)于發(fā)展中國(guó)家，R22作為制冷劑最多允許使用到2040年。在這種 形勢(shì)下，各國(guó)都開(kāi)展了 R22制冷劑替代工作的研究。目前，關(guān)于R22制冷劑的替代國(guó)際上主要有兩種技術(shù)方案一 種是以北歐國(guó)家為代表，其主張采用天然工質(zhì)作為替代物，如純工質(zhì) R2卯、R1270、 R744、 R600a、 R600、 R717等，以及HCs類的混合 物；另一種是以美國(guó)和日本為代表的采用HFCs作為替代物，如美國(guó) 聯(lián)合信號(hào)公司的非共沸混合物R410A(R32/R125,質(zhì)量配比為50/50)、 杜邦公司和I.C.I公司的混合物R407C(R32/R125/R134a，質(zhì)量配比為 23/25/52)，以及R32和R152a等，這些制冷劑的ODP均為0，很好 的滿足臭氧層保護(hù)的要求，但是溫室效應(yīng)勢(shì)GWP較高。此外，R407C 為三元非共沸混合工質(zhì)，其能量效率相對(duì)低，且蒸發(fā)過(guò)程溫度滑移大， 在使用時(shí)容易出現(xiàn)組分分離現(xiàn)象，制冷劑大的滑移溫度將使蒸發(fā)器和 冷凝器內(nèi)工作壓力頻繁變化，制冷系統(tǒng)不穩(wěn)定。R410A是一種二元混 合制冷劑，兩組分不符合熱力學(xué)替代原則，且不宜直接充罐，二者作 為空調(diào)長(zhǎng)期替代制冷劑不盡如人意。因此，開(kāi)展新型環(huán)保節(jié)能的高效3混合工質(zhì)仍任重而道遠(yuǎn)。以HCs和1， 1-二氟乙垸組成或HCs組成的混合制冷劑具有較強(qiáng) 的熱工與傳輸性能，同時(shí)具有良好的環(huán)保性能。例如ASHRAE近期 公布的R432A(R1270/R152A，質(zhì)量配比80/20)和R433A(R290/R1270, 質(zhì)量配比70/30)等。其中R432A的COP為R22的1.085倍，GWP 低于5，其滑移溫度也非常?。籖433A的COP比R22高4.9 7.6%， GWP低于5，其滑移溫度也非常小。但是，HCs、 R152a類物質(zhì)均具 有一定的可燃性，安全性能方面沒(méi)予以充分的考慮，而添加阻燃性制 冷劑可以系統(tǒng)的提高安全性。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種環(huán)保、安全、可靠、制冷效率高，可 直接充罐空調(diào)等制冷設(shè)備的含三氟碘甲烷的環(huán)?；旌现评鋭榱诉_(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是由1,1-二氟乙 烷(R152a)、丙烯(R1270)和三氟碘甲烷(R13I1)組成，各組元 物質(zhì)的基本參數(shù)見(jiàn)表l。表1混合制冷劑中組元物質(zhì)的基本參數(shù)組元名稱分子式分子量 /g.m。r1標(biāo)準(zhǔn)沸 點(diǎn)〃c臨界溫 度廣c臨界壓 力/MPaODPGWPaR13I1三氟碘甲烷CF3I195.91-21.85123.293.9530<1R1270丙烯C3H642.08-47.6291.064.5550<20R152a1， 1-二氣乙院CHF2CH366.051-24.02113.264.5170124aCalm J M, Houratian G C. Refrigerant Data Update. Heatkvg/Piping/Air Conditioning Engineering, 2007， 79(1): 50-64.其中按質(zhì)量百分比含1 58%的1， 1-二氟乙垸(R152a)、 37 94%的丙烯(R1270)和5 52。/。的三氟碘甲烷(R1311)。上述組分中1， 1-二氟乙烷的分子式為CHF2CH3，摩爾質(zhì)量為 66.051 g/mol，沸點(diǎn)為-24.02'C，臨界溫度為U3.26。C，臨界壓力為4.517MPa;丙烯的分子式為CH3CH=CH2，摩爾質(zhì)量為42.08g/mol，沸點(diǎn)為 -47.62°C，臨界溫度為91.06°C，臨界壓力為4.555MPa;三氟碘甲烷的分子式為CF3I，摩爾質(zhì)量為195.91g/mol，沸點(diǎn)為 -21.85°C，臨界溫度為123.29°C，臨界壓力為3.953MPa。本發(fā)明所提供的混合制冷劑是將1，卜二氟乙烷、丙烯和三氟碘 甲垸按其相應(yīng)的配比在液相狀態(tài)下進(jìn)行物理混合得到的。R13I1是一 種優(yōu)秀的阻燃劑，并已被作為哈龍的替代物，其滅火濃度為3.2%， 通過(guò)添加阻燃劑消弱制冷劑的可燃性，從而得到安全的要求。本發(fā)明 可用于空調(diào)等制冷設(shè)備中替代R22的制冷劑，該制冷劑組合既符合 環(huán)保的要求，又安全、可靠、制冷效率高，而且無(wú)需改動(dòng)原有的設(shè)備 和生產(chǎn)線，可直接進(jìn)行充罐。


圖1是R22、 R407C和本發(fā)明在變冷凝溫度下的容積制冷量，其 中橫坐標(biāo)為冷凝溫度，縱坐標(biāo)為單位容積制冷量；圖2是R22、 R407C和本發(fā)明在變冷凝溫度下的性能系數(shù)，其中 橫坐標(biāo)為冷凝溫度，縱坐標(biāo)為性能系數(shù)；圖3是R22、 R407C和本發(fā)明在變冷凝溫度下的滑移溫度，其中 橫坐標(biāo)為冷凝溫度，縱坐標(biāo)為滑移溫度；圖4是R22、 R407C和本發(fā)明在變蒸發(fā)溫度下的容積制冷量，其 中橫坐標(biāo)為蒸發(fā)溫度，縱坐標(biāo)為單位容積制冷量；圖5是R22、 R407C和本發(fā)明在變蒸發(fā)溫度下的性能系數(shù)，其中 橫坐標(biāo)為蒸發(fā)溫度，縱坐標(biāo)為性能系數(shù)；圖6是R22， R407C和本發(fā)明在變蒸發(fā)溫度下的滑移溫度，其中 橫坐標(biāo)為蒸發(fā)溫度，縱坐標(biāo)為滑移溫度；注圖中COP為性能系數(shù)；Qv為單位容積制冷量，kJ*m—3; ATgHde為滑移溫度，°c。具體實(shí)施方案為了有助于本發(fā)明所述的制冷劑及其優(yōu)點(diǎn)的理解，下面舉出幾個(gè) 具體實(shí)例，其中組分的比例均為質(zhì)量百分比。每種混合工質(zhì)的組元物質(zhì)質(zhì)量百分?jǐn)?shù)之和為100%。實(shí)施例1:按質(zhì)量百分比取1%的R152a， 94%的R1270和5%的 R13I1,將三種組分常溫下進(jìn)行物理混合作為制冷劑；實(shí)施例2:按質(zhì)量百分比取1%的R152a， 47%的R1270和52%的 R13I1,將三種組分常溫下進(jìn)行物理混合作為制冷劑；實(shí)施例3:按質(zhì)量百分比取10%的R152a, 50%的R1270和40% 的R13I1,將三種組分常溫下進(jìn)行物理混合作為制冷劑；實(shí)施例4:按質(zhì)量百分比取10%的R152a， 80%的R1270和10% 的R13I1,將三種組分常溫下進(jìn)行物理混合作為制冷劑；實(shí)施例5:按質(zhì)量百分比取15°/。的R152a， 65%的R1270和20% 的R13I1,將三種組分常溫下進(jìn)行物理混合作為制冷劑；實(shí)施例6:按質(zhì)量百分比取15%的R152a， 70%的R1270和15% 的R13I1,將三種組分常溫下進(jìn)行物理混合作為制冷劑；實(shí)施例7:按質(zhì)量百分比取20%的R152a， 75%的R1270和5%的 R13U，將三種組分常溫下進(jìn)行物理混合作為制冷劑；實(shí)施例8:按質(zhì)量百分比取25%的R152a， 70%的R1270和5%的 R13I1,將三種組分常溫下進(jìn)行物理混合作為制冷劑；實(shí)施例9:按質(zhì)量百分比取30%的R152a， 65%的R1270和5°/0的 R13I1,將三種組分常溫下進(jìn)行物理混合作為制冷劑；實(shí)施例10:按質(zhì)量百分比取35%的R152a， 60%的R1270和5%6的R13I1,將三種組分常溫下進(jìn)行物理混合作為制冷劑。實(shí)施例11:按質(zhì)量百分比取40%的R152a, 55%的R1270和5% 的R13I1,將三種組分常溫下進(jìn)行物理混合作為制冷劑。實(shí)施例12:按質(zhì)量百分比取45%的R152a， 50%的R1270鄰5% 的R13I1,將三種組分常溫下進(jìn)行物理混合作為制冷劑。實(shí)施例13:按質(zhì)量百分比取50%的R152a， 45%的R1270和5% 的R13I1,將三種組分常溫下進(jìn)行物理混合作為制冷劑。實(shí)施例14:按質(zhì)量百分比取55%的R152a， 40%的R1270和5% 的R13I1,將三種組分常溫下進(jìn)行物理混合作為制冷劑。實(shí)施例15:按質(zhì)量百分比取58%的R152a， 37°/。的R1270和5% 的R13I1,將三種組分常溫下進(jìn)行物理混合作為制冷劑。上述實(shí)施例中采用的1,1-二氟乙烷(R152a)，其分子式為 CH3OCH3，摩爾質(zhì)量為46.068g/mol，沸點(diǎn)為-24.81"C，臨界溫度為 127.15°C，臨界壓力為5.3405MPa;丙烯(R1270)，其分子式為 CH3CH=CH2,摩爾質(zhì)量為42.08g/mol，沸點(diǎn)為-47.62'C，臨界溫度為 91.06°C，臨界壓力為4.555MPa;三氟碘甲烷(R13U)，其分子式為 CF3I，摩爾質(zhì)量為195.91g/mol，沸點(diǎn)為-21.85T:，臨界溫度為123.29 °C，臨界壓力為3.953MPa。在平均蒸發(fā)溫度為7.2°C，平均冷凝溫度為54.4°C，過(guò)熱度為11.1 °C，過(guò)冷度為5t:，壓縮機(jī)定熵效率為80%的工況下，上述實(shí)施例制 冷劑的環(huán)保參數(shù)、物性參數(shù)和熱工性能列于表2中，其中GWP、壓 比、COP和容積制冷量均為相對(duì)值(制冷劑與R22的比值)。從表2可知，本發(fā)明混合制冷劑的環(huán)境性能較R22有了較大的 改善，遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)行制冷劑R407C;容積制冷量和COP值與R22相當(dāng)， 非常適合于壓縮機(jī)直接充罐；新工質(zhì)的滑移溫度較R407C小，某些組分下接近近共沸混合物，排除了滑移溫度較大帶來(lái)的不良影響；本 發(fā)明排氣溫度較低，有利于壓縮機(jī)的保護(hù)。從圖1-3可以看出，在設(shè)工況范圍內(nèi)，本發(fā)明的性能與R22和 R407C變化趨勢(shì)一致。單位容積制冷量、COP隨冷凝溫度的增加而 同比降低；滑移溫度隨冷凝溫度變化不是很明顯。圖4-6所示的蒸發(fā) 溫度變化的結(jié)果與冷凝溫度變換結(jié)果相類似。表2替代制冷劑計(jì)算結(jié)果制冷劑ODPGWP摩爾質(zhì)量 /g'mor1壓比排氣溫 度〃c滑移 溫度 /°C容積 制冷COPR220186.46193.98011畫7C00.99586.771.0886.774.181.000.96實(shí)施例100.01143.970.9181.310.141.000.98實(shí)施例200遍71.560.9483.352.36o.卯0.99實(shí)施例300.01364.780.9482.931.660.930.98實(shí)施例400.01647.540.9281.620.310.990.98實(shí)施例500駕53.370.9382.120.710.980.98實(shí)施例600駕50.830.9381.920.520.980.98實(shí)施例700.02247.380.9381.740.221.000.97實(shí)施例800.02548.370.9381.930.330.990.97實(shí)施例900週49.400.9482.230.500.990.97實(shí)施例1000.03150.470.9482.590.780.980.97實(shí)施例1100.03451.590.9583.07U80.970.97實(shí)施例1200.03652.770.9683.701.720.950.97實(shí)施例1300.03953.990.9784.422.390.940.98實(shí)施例1400.04255.290.9885.243.140.920.98實(shí)施例1500.04456.090.9985.753.600.900.98
權(quán)利要求
1、一種含三氟碘甲烷的環(huán)保混合制冷劑，其特征在于，按質(zhì)量百分比含1～58％的1，1-二氟乙烷(R152a)、37～94％的丙烯(R1270)和5～52％的三氟碘甲烷(R13I1)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含三氟碘甲垸的環(huán)?；旌现评鋭?，其 特征在于所述的1， 1-二氟乙烷的分子式為CHF2CH3，摩爾質(zhì)量為 66.051 g/mol，沸點(diǎn)為-24.02。C，臨界溫度為113.26°C，臨界壓力為 4.517MPa。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含三氟碘甲垸的環(huán)保混合制冷劑，其 特征在于所述的丙烯的分子式為CH3CH=CH2，摩爾質(zhì)量為 42.08g/mol，沸點(diǎn)為-47.62'C，臨界溫度為91.06°C ，臨界壓力為 4.555MPa。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含三氟碘甲垸的環(huán)?；旌现评鋭?，其 特征在于所述的三氟碘甲烷的分子式為CF3I，摩爾質(zhì)量為 195.91g/mol，沸點(diǎn)為-21.85。C，臨界溫度為123.29°C，臨界壓力為 3.953MPa。
全文摘要
一種含三氟碘甲烷的環(huán)?；旌现评鋭撝评鋭┯扇旌衔?，1-二氟乙烷(R152a)、丙烯(R1270)和三氟碘甲烷(R13I1)組成，按質(zhì)量百分比含1～58％的1，1-二氟乙烷(R152a)、37～94％的丙烯(R1270)和5～52％的三氟碘甲烷(R13I1)。本發(fā)明提供的混合制冷劑將丙烯、1，1-二氟乙烷和三氟碘甲烷按照其相應(yīng)的配比在液相狀態(tài)下進(jìn)行物理混合即可。本發(fā)明不破壞臭氧層，溫室效應(yīng)勢(shì)較低，符合環(huán)保要求；熱工性能參數(shù)適宜，循環(huán)性能優(yōu)良，安全、可靠、制冷效率高，可用于空調(diào)等制冷設(shè)備中替代R22的制冷劑，而且無(wú)需改動(dòng)現(xiàn)有的設(shè)備和生產(chǎn)線，可直接進(jìn)行充罐。
文檔編號(hào)C09K5/04GK101649189SQ20091002380
公開(kāi)日2010年2月17日 申請(qǐng)日期2009年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月4日
發(fā)明者馮永斌, 倩 張, 剛 晏, 濤 白 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)