一種空調使用的環保型製冷劑的製作方法

2023-05-22 05:21:31 3

專利名稱：一種空調使用的環保型製冷劑的製作方法
技術領域：
本發明屬於製冷空調、熱泵中的一種製冷劑，特別涉及空調使用的一種環保型製冷劑。
背景技術：
隨著HCFCs(氯氟碳化物)限用日期的日益臨近，製冷劑的替代熱點已由R12逐漸轉移到R22上來。
目前國內外特別是發達國家都投入了很大的力量，對其進行了研究。美國製冷與空調學會(API)在1992年1月成立了用來評估R502及R22替代研究的APEP/TC項目。日本空調與工業協會也於同年3月成立了相應的APEP/T項目。並相繼推出了一批候選工質，呼聲較高的有美國聯合信號公司的共沸混合物R410A(HFC32/HFC125，質量比50/50)，杜邦公司和英國I.C.I公司的非共沸混合物R407C(HFC32/HFC125/HFC134a，質量比23/23/52)。
在國內，中國威力空調器廠與西安建築科技大學合作在1996年提出HFC32/HFC134a取代HCFC22用於家用空調；華東工業大學與春蘭集團也開展了家用空調上使用HFC32/HFC134a的研究；青島海信集團與西安建築科技大學合作在1998年提出HFC32/HFC125/HFC134a取代HCFC22用於家用變頻空調；廣州美的集團股份有限公司先後進行過R410a和R407c的小批量生產，也進行了R417a在家用空調上應用的嘗試；天津大學開發了HFC32/HFC134a、HFC125/HFC143a/HFC134a等方案；清華大學研製了THR03替代HCFC22；西安交通大學也先後理論並實驗分析了幾種混合替代工質。
申請人經過資料檢索，檢索到以下的相關文獻[1]劉志剛，傅秦生，焦平坤，劉鹹定，CFCs替代工質篩選的熱力學原則，全國高等學校工程熱物理第四屆學術會議，浙江，1992 National Institute of Standard technology(NIST)，Reference FluidThermodynamic and Transport Properties-REFPROP，Version 7.0，2002[3]王軍榮，HCFC22替代物的理論研究及R407C氣相粘度的實驗研究，西安交通大學碩士論文，2001[4]楊昭，馬一太等，高效環保型製冷劑，發明專利申請公開說明書，1997[5]劉鹹定，林燧等，臭氧安全混合工質替代R12、R22的研究，工程熱物理學報，1996，VOL.17(增刊)為了在替代工質的ODP值為零的前提下更有效的降低其GWP值，拓寬R22替代物的範疇，同時使新工質具有良好的變工況性能，應該通過熱力學及變工況性能研究尋找R22的新替代工質。目前所提出的替代工質均含有大量的GWP值較高的R134a，造成替代工質具有較強的溫室效應。因此有必要尋找新的更為合理的替代方案。

發明內容
本發明的目的是提供一種新型的空調使用的環保型製冷劑，在文中簡稱為新工質。
實現上述發明目的所採取的技術方案如下一種適用於空調使用的環保型製冷劑，由三元混合物R32、R125、R152a組成，其特徵在於，該製冷劑的質量的百分配比為R3220％-45％；R12510％-30％；R152a48％-70％。
本發明是較為理想的R22的替代工質，在整機製冷量方面，無論是空調工況，還是製冷工況、變工況性能與R22很接近。在單位容積製冷量、冷凝壓力、能效比、蒸發相變溫度等方面，均優於其它混合工質。本發明經過嚴格的理論篩選及初步的實驗驗證，證明其運行安全、熱力循環性能好，具有較好的直接充灌特性，配比工藝簡單，可直接用於製冷、空調、低溫製冷等原採用R22的設備。


圖1是本發明的新工質相對蒸發壓力隨蒸發溫度的變化比較圖(與同條件下R22相比較)；圖2是新工質相對冷凝壓力隨蒸發溫度的變化比較圖(同條件下R22相比較冷凝溫度不變)；圖3是新工質相對壓力比隨蒸發溫度的變化圖(同條件下R22相比較冷凝溫度不變)；圖4是新工質相對容積製冷量隨蒸發溫度的變化圖(與同條件下R22相比較)；圖5是新工質相對能效比隨蒸發溫度的變化圖(與同條件下R22相比較)。
圖中符號說明1，新工質R32/125/152a；2，R407C；3，R32/125/134a(30/10/60)；4，R410A；5，R32/125(25/75)；6，R32/125/152A(0.177/0.411/0.412)；7，R290/170/600A/600(0.874/0.079/0.0247/0.0214)。
具體實施例方式
以下結合附圖和發明人給出的實施例及其對本發明作進一步的詳細說明。
根據申請人在文獻[1]中提出的替代工質蒸汽壓相似原則，確定R32，R125，R152a三種工質組成的混合物與R22存在蒸汽壓相似的可能性。依照上述技術方案，確定高效型環保製冷劑由三元混合物組成，即R32，R125，R152a，其中的質量百分配比為R3220-45％，R12510-30％，R152a45-70％。用Helmholtz自由能混合法則對替代R22的各種二元，三元替代工質進行優選，確定R32/R125/R152a在其中配比下的性能最為理想，包括單位容積製冷量、冷凝壓力、能效比、蒸發相變溫度等。
運行工況的變化對設備的冷量輸出及用能效率均有影響。不同工質的設備冷量輸出的相對大小有理論單位容積製冷量與容積效率的乘積所代表，稱其為實際單位容積製冷量。
理想的R22替代工質，應該在整個原以R22為工質的常用低溫製冷和空調工況範圍內，實際容積製冷量與R22很相近，能效比保持不低於R22，這種工質才具有替代R22的普遍意義。
為此，我們經過大量的理論分析，結合實驗，在與市場上已經應用或者國內外提出的較有影響的替代製冷劑進行了比較，分析結果如下說明附圖1，2，3說明了變工況時，高效環保型製冷劑(以下簡稱為新工質)的相對壓力比變化很小。這一結果，就會使得使用新工質的系統容積效率穩定。由附圖4可以看出，其容積製冷量隨蒸發溫度的變化緩慢，可以得出此新工質相對於其他工質在變工況下性能與R22很接近。圖5則說明了變工況條件下，各工質能消彼雖工況的變化，分析我們可以得出，新工質相比較其他工質，這一方面具有明顯優勢，這對於能源趨於緊張的我國，確是值得推廣。其他工質要麼冷量輸出不符要求，或者在能效比變化方面較R22更為劇烈，而新工質的性能表現較為平穩，尤其是在實際應用中，它的能效比明顯大於R22。
特別一提的是，在已有的國內專家提出的替代製冷劑中，也提到過使用R32/125/152A的混合替代物，比例為R3210-18％，R12534-50％，R152A40-48％。我們特別對其進行了分析比較，並選取了此一比例範圍內的較為理想的配比R320.177，R1250.411，R152A0.412，比較結果在圖中可以明顯看出，變工況條件下，我們所提出的新工質，無論容積製冷量還是能效比，都明顯優於同一條件下的上述比例得出的工質。
為了對以上結果進行進一步驗證，申請人採用標準測試條件下，通過調整工質配比，充灌量及節流裝置來達到系統在各個試驗工況點的最佳性能。
本發明的配置工藝在常溫常壓下利用密閉系統即可配製。經過嚴格的理論篩選及初步的實驗驗證，新工質性能較好，可直接充灌，是較理想的R22的替代物。
表1各替代工質分析比較。其中1-9均為實驗用不同配比下的新工質。
表1 本發明的配置工藝在常溫常壓下利用密閉系統即可配製。經過嚴格的理論篩選及初步的實驗驗證，新工質性能較好，可直接充灌，是較理想的R22的替代物。
權利要求
1.一種適用於空調使用的環保型製冷劑，由三元混合物R32、R125、R152a組成，其特徵在於，該製冷劑的質量的百分配比為R3220％-45％；R12510％-30％；R152a45％-70％。
全文摘要
本發明公開了一種高效環保型製冷劑，由三元混合物(R32/125/152a)組成，是較為理想的R22的替代工質，在整機製冷量方面，無論是空調工況，還是製冷工況、變工況性能與R22很接近。在單位容積製冷量、冷凝壓力、能效比、蒸發相變溫度等方面，均優於其它混合工質。本發明經過嚴格的理論篩選及初步的實驗驗證，證明其運行安全、熱力循環性能好，具有較好的直接充灌特性，配比工藝簡單，可直接用於製冷、空調、低溫製冷等原採用R22的設備。
文檔編號C09K5/04GK1546595SQ20031011898
公開日2004年11月17日 申請日期2003年12月11日 優先權日2003年12月11日
發明者劉志剛, 吳江濤, 褚英傑 申請人:西安交通大學