專利名稱：一組跨臨界動(dòng)力循環(huán)混合工質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于熱泵或空調(diào)系統(tǒng)中的制冷劑，具體涉及到作為資源溫度為70-100°C的 低溫跨臨界動(dòng)力循環(huán)系統(tǒng)中的工質(zhì)。
背景技術(shù)：
低溫資源(如低溫地?zé)崮?、廢熱或太陽能)發(fā)電技術(shù)的研究，對(duì)于減小化石能源消 耗和co2、SO2、NOx等溫室氣體和環(huán)境污染物的排放，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。而制約 低溫資源發(fā)電利用的主要技術(shù)因素之一就是系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性。中溫資源發(fā)電技術(shù)實(shí)踐表明，以 有機(jī)朗肯循環(huán)為基礎(chǔ)的發(fā)電技術(shù)經(jīng)濟(jì)性較好。近年來，隨著能源與環(huán)境問題帶來的挑戰(zhàn)的不斷加大，以及技術(shù)進(jìn)步帶來的發(fā)電 經(jīng)濟(jì)性的提升，一直被認(rèn)為不具備發(fā)電經(jīng)濟(jì)性的低溫資源(特別是70-120°C溫度范圍)的 利用開始得到關(guān)注。低溫資源之所以發(fā)電利用經(jīng)濟(jì)性較差，一方面是缺乏適合的循環(huán)工質(zhì)， 另一方面，亞臨界有機(jī)朗肯循環(huán)方式的發(fā)電經(jīng)濟(jì)性較低。因此采用跨臨界動(dòng)力循環(huán)方式，并 開發(fā)一種環(huán)境友好、熱力性能優(yōu)良的新型工質(zhì)，對(duì)低溫有機(jī)朗肯循環(huán)技術(shù)的發(fā)展至關(guān)重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一組適用于低溫發(fā)電跨臨界動(dòng)力循環(huán)的混合工質(zhì)，可作為 70-100°C的低溫地?zé)豳Y源，或其它低品位(如廢熱，太陽能等)熱源的跨臨界動(dòng)力系統(tǒng)中的工質(zhì)。本發(fā)明提出的跨臨界動(dòng)力循環(huán)混合工質(zhì)共包括了 5種組元物質(zhì)，具體是五氟乙 烷(R125)，二氧化碳(C02)，氟甲烷(R41)，二氟甲烷(R32)和1，1，1_三氟乙烷(R143a)。各組元物質(zhì)的基本參數(shù)如表1所示。本發(fā)明提出的一組跨臨界動(dòng)力循環(huán)混合工質(zhì)，具體組成為由R125(五氟乙烷)和CO2 (二氧化碳)組成；或由R125 (五氟乙烷)和R41(氟甲 烷)組成；或由R32( 二氟甲烷)和CO2 (二氧化碳)組成；或由R32( 二氟甲烷)和R41(氟 甲烷)組成；或由R143a(l，l，l-三氟乙烷)和CO2 (二氧化碳)組成；或由R143a(l，1，1-三 氟乙烷)和R41(氟甲烷)組成。上述混合工質(zhì)其各組元的具體配比(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))為R125/C023-98/2-97%,
3-97/3-97%,
4-99/1-96%, 4-98/2-96%,
2-93/7-98%,
3-95/5-97%,以上每種混合工質(zhì)的各組元物質(zhì)質(zhì)量百分?jǐn)?shù)之和為100%。上述混合工質(zhì)的制備方法是，將各組元物質(zhì)按其指定的質(zhì)量配比在常溫下進(jìn)行物R125/R41R32/C02R32/R41R143a/C02R143a/R41
3
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果(1)環(huán)境性能本發(fā)明的ODP等于零，環(huán)境特性優(yōu)良。(2)熱工參數(shù)在跨臨界動(dòng)力循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)工況(如地?zé)崴髁繛閘kg/s、地?zé)崴?進(jìn)口溫度90°C、汽輪機(jī)進(jìn)口溫度84°C、冷卻水進(jìn)口溫度20°C、蒸發(fā)器和冷凝器的窄點(diǎn)溫度 分別為5°C )下的蒸發(fā)壓力在8000. OkPa左右、冷凝壓力在4000. OkPa左右、膨脹比在2左
右ο(3)循環(huán)性能本發(fā)明在上述設(shè)計(jì)工況下的朗肯循環(huán)效率為6%左右、系統(tǒng)凈輸出 功率基本在9. Skff以上(在汽輪機(jī)等熵效率為80%的條件下)，循環(huán)性能優(yōu)良。表1低溫有機(jī)朗肯循環(huán)混合工質(zhì)中所含組元的基本參數(shù)Tb 正常沸點(diǎn)，Tc 臨界溫度，Pc 臨界壓力
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 取 10maE實(shí)施例2 取 50maE實(shí)施例3 取90·實(shí)施例4 取10·實(shí)施例5 取 50maE實(shí)施例6 取90·實(shí)施例7:取10·實(shí)施例8 取 30maE實(shí)施例9 取 50maE實(shí)施例10 取30m實(shí)施例11:取50m實(shí)施例12 取70m實(shí)施例13:取 30mi實(shí)施例14 取 50mi實(shí)施例15:取 70mi
R125 和 90" !% R125 和 50" !% R125 和 10" R125 和 90" !% R125 和 50" !% R125 和 10" !% R32 和 90ma; !% R32 和 70ma;
R32 和 50ma; ss% R32 和 70mas ss% R32 和 50mas ss% R32 和 30mas "%R143a 和 70m "%R143a 和 50m "%R143a 和 30m
lss% CO2,在常溫下進(jìn)行物理混合后作為制冷劑。 lss% CO2,在常溫下進(jìn)行物理混合后作為制冷劑。 lss% CO2,在常溫下進(jìn)行物理混合后作為制冷劑。 lss% R41，在常溫下進(jìn)行物理混合后作為制冷劑。 lss% R41，在常溫下進(jìn)行物理混合后作為制冷劑。 lss% R41，在常溫下進(jìn)行物理混合后作為制冷劑。 3% CO2，在常溫下進(jìn)行物理混合后作為制冷劑。 3% CO2，在常溫下進(jìn)行物理混合后作為制冷劑。 3% CO2，在常溫下進(jìn)行物理混合后作為制冷劑。 lss% R41，在常溫下進(jìn)行物理混合后作為制冷劑。 lss% R41，在常溫下進(jìn)行物理混合后作為制冷劑。 lss% R41，在常溫下進(jìn)行物理混合后作為制冷劑。 3% CO2，在常溫下進(jìn)行物理混合后作為制冷劑t 3% CO2，在常溫下進(jìn)行物理混合后作為制冷劑t 3% CO2，在常溫下進(jìn)行物理混合后作為制冷劑t
4
實(shí)施例16 取30mass% R143a和70mass% R41，在常溫下進(jìn)行物理混合后作為制冷劑。實(shí)施例17 取50mass% R143a和50mass% R41，在常溫下進(jìn)行物理混合后作為制冷劑。實(shí)施例18 取70mass% R143a和30mass% R41，在常溫下進(jìn)行物理混合后作為制冷劑。以低溫地?zé)峥缗R界動(dòng)力循環(huán)為例，低溫地?zé)峥缗R界動(dòng)力循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)工況取為 地?zé)崴髁繛閘kg/s、地?zé)崴M(jìn)口溫度90°C、汽輪機(jī)進(jìn)口溫度84°C、冷卻水進(jìn)口溫度20°C、 兩器窄點(diǎn)溫度分別為5°C，膨脹過程定熵效率為80%以及工質(zhì)泵效率為75%，根據(jù)循環(huán)計(jì) 算，上述18個(gè)實(shí)施例的有關(guān)參數(shù)和循環(huán)性能指標(biāo)如表2所示。表2本發(fā)明實(shí)施例性能
權(quán)利要求
一組跨臨界動(dòng)力循環(huán)混合工質(zhì)，其特征是由R125(五氟乙烷)和CO2(二氧化碳)組成；或由R125(五氟乙烷)和R41(氟甲烷)組成；或由R32(二氟甲烷)和CO2(二氧化碳)組成；或由R32(二氟甲烷)和R41(氟甲烷)組成；或由R143a(1，1，1 三氟乙烷)和CO2(二氧化碳)組成；或由R143a(1，1，1 三氟乙烷)和R41(氟甲烷)組成。
2.按照權(quán)利要求1所述的一組跨臨界動(dòng)力循環(huán)混合工質(zhì)，其特征是所述各組元物質(zhì)的 具體配比(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))為R125/C023-98/2-97%,R125/R413-97/3-97%,R32/C024-99/1-96%,R32/R414-98/2-96%,R143a/C022-93/7-98%,R143a/R413-95/5-97%,以上每種混合工質(zhì)的各組元物質(zhì)質(zhì)量百分?jǐn)?shù)之和為100%。
全文摘要
一組跨臨界動(dòng)力循環(huán)混合工質(zhì)，適合作為資源溫度為70-100℃的低溫跨臨界動(dòng)力循環(huán)系統(tǒng)的制冷劑。該組混合工質(zhì)由R125，R32，R143a，R41和CO2共5種物質(zhì)按不同的質(zhì)量比例組成二元混合物。其制備方法是，將上述各種組元按指定的配比在常溫下進(jìn)行物理混合，得到相應(yīng)的混合工質(zhì)。本發(fā)明工質(zhì)不破壞臭氧層，溫室效應(yīng)勢(shì)較低，符合環(huán)保要求；熱工參數(shù)適宜，循環(huán)性能優(yōu)良。在設(shè)計(jì)工況下的朗肯循環(huán)效率為6％左右，系統(tǒng)凈輸出功率在9.8kW以上。
文檔編號(hào)C09K5/04GK101914368SQ20101022288
公開日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月9日
發(fā)明者張圣君, 王懷信, 郭濤 申請(qǐng)人:天津大學(xué)