一種空調用環保混合製冷劑的製作方法

2023-05-29 07:09:16 2

專利名稱：一種空調用環保混合製冷劑的製作方法
技術領域：
本發明屬於製冷劑領域，涉及一種混合製冷劑，尤其涉及一種應用於家
用空調系統中替代R22的空調用環保混合製冷劑。
背景技術：
R22具有不可燃、無毒性、無腐蝕和熱力性能優良等優點，廣泛應用於 家用空調以及其它一些製冷領域，但在環境保護的壓力下，《蒙特婁議定書》 和《京都議定書》分別對其進行了限制，特別是前者規定發達國家可以使用 R22至2020年，現有設備可用至2030年，發展中國家允許使用至2040年。 在這種形式下，世界各國都在開展R22製冷劑的替代工作。
目前，國際上對於空調製冷劑R22的替代主要採用2種技術方案 一種 是以德國及北歐一些國家為代表，主張採用天然工質作為替代物，如R290、 R1270、 C02、 NH3等；另一種是以美、日為代表的採用HFCs作為替代物， 如美國聯合信號公司的共沸混合物R410A(R32/R125，質量比為50/50)、杜邦 公司和英國I.C.I公司的非共沸混合物R407C(R32/R125/R134a,質量比為 23/23/52)等，二者的ODP值均為O,很好地滿足了對臭氧層的保護要求，但 是GWP值卻都很高，並且這兩種混合工質的COP理論值都低於R22。此外， R407C是三元非共沸混合物，其最大蒸發過程的溫度滑移大；R410A是二元 近共沸混合物，兩組分不符合替代製冷劑篩選的熱力學原則，而且該工質不 適合直接充灌，二者作為空調替代製冷劑也不盡人意。
在尋求替代R22的最佳製冷劑的研究進程中，醚類工質在近幾年得到了 充分的重視和發展。二甲醚(DME)以其優異的熱力學性能、充足的市場供 應、廉價的價格，被廣泛的應用在汽車清潔替代燃料中，並被認為是一種非 常有潛力的環保製冷劑替代物。
以二甲醚作為組分的製冷劑專利的調研結果表明在專利申請CN 200710013387.4中，公開了一種以DME、 R13I1和R600a組成的中高溫熱泵 工質；在專利申請CN 200710013386.X中，公開了一種以DME、 R152a和 R600a組成的混合製冷劑，用於替代汽車空調製冷劑R134a;在專利申請CN 200610016352.1中，公開了一種以R32、 DME和R134a組成的中高溫熱泵 工質；在專利申請CN 200610035399.2中，公開了一種以DME和R22組成 的混合製冷劑；在專利申請CN 200580028315.6中，公開了一種以DME、 R134a、 R290和R1270組成的混合製冷劑；在專利申請CN03112661.8中， 公開了一種以R142b、 DME和R22組成的混合製冷劑；在專利申請CN 00128145.3中，公開了以DME作為製冷劑；在專利申請CN93109373.2中， 公開了一種以R717、 RC270、 DME和R290組成的混合製冷劑；在專利申請 CN93107989.6中，公開了一種以DME和R227ea組成的混合製冷劑。這些 混合製冷劑都利用了 DME的優良的製冷性能，同R22相比均具有較低的 GWP值，但這些混合物或具有較強的可燃性，或具有較大的滑移溫度，或效 率較低等等。
韓國Park等對R1270/R290/DME (45/40/15)混合製冷劑替代R22的性 能進行了研究，發現其COP是R22的1.05倍，GWP<3，滑移溫度0.59，節 能環保。近期，ASHRAE把R432A (R1270/DME(80/20))列為R22的一種 可能的替代製冷劑。R432A的COP是R22的1.085倍，GWP低於5，其滑
移溫度也非常小。上述的兩種研究表明DME/HCs類混合製冷劑具有良好的 熱力學性能和環保性能，但是由於DME、 HFs類物質均具有一定的可燃性， 因此安全性能方面沒有給與充分的考慮，需要添加適量的阻燃劑以提高安全 性。

發明內容
本發明的目的在於提供一種環保、安全、可靠、製冷效率高，可直接充 灌的空調用環保混合製冷劑。
為達到上述目的，本發明採用的技術方案是由二甲醚(DME)、丙烯 (R1270)和1，1，1,2,3,3,3-七氟丙烷(R227ea)組成，其中各組分如下，均為 質量百分比
二甲醚 10~40 丙烯 55~85 1,1,1，2,3,3,3畫七氟丙烷 5 35
上述組分中的二甲醚(DME)，其分子式為CH3OCH3，摩爾質量為46.07， 沸點為-24.8'C，臨界溫度為127.2°C，臨界壓力為5.34MPa。
丙烯(R1270)，其分子式為CH3CH=CH2，摩爾質量為42.08，沸點為 -47.7°C，臨界溫度為91.4"C，臨界壓力為46.0MPa。
1，1，1,2,3,3,3-七氟丙'烷(R227ea)，其分子式為CF3CHFCF3，摩爾質量為 170.03，沸點為-16.09。C，臨界溫度為101.9。C,臨界壓力為2.925MPa。
本發明提供的混合製冷劑是將二甲醚、丙烯和U，l,2,3,3，3-七氟丙垸按其 相應的配比在液相狀態下進行物理混合得到的。R227ea是一種優秀的阻燃劑， 並已被用作哈龍的替代物，其滅火濃度為5.9%,通過添加阻燃劑削弱製冷劑
的可燃性，從而達到環保、安全、可靠、製冷效率高和可直接充灌的替代工 質。


圖1是R22， R407C， R410a和本發明在變冷凝溫度下的容積製冷量，其 中橫坐標為冷凝溫度，縱坐標為單位容積製冷量；
圖2是R22， R407C， R410a和本發明在變冷凝溫度下的性能係數，其中 橫坐標為冷凝溫度，縱坐標為性能係數；
圖3是R22， R407C， R410a和本發明在變冷凝溫度下的滑移溫度，其中 橫坐標為冷凝溫度，縱坐標為滑移溫度；
圖4是R22， R407C， R410a和本發明在變蒸發溫度下的容積製冷量，其 中橫坐標為蒸發溫度，縱坐標為單位容積製冷量；
圖5是R22， R407C， R410a和本發明在變蒸發溫度下的性能係數，其中 橫坐標為蒸發溫度，縱坐標為性能係數；
圖6是R22, R407C， R410a和本發明在變蒸發溫度下的滑移溫度，其中 橫坐標為蒸發溫度，縱坐標為滑移溫度。
具體實施方案
為了有助於對本發明所述的製冷劑及其優點的理解，下面舉出幾個具體 實例，其中組分的比例均為質量百分比。
實施例1:取10°/。的DME， 55°/。的R1270和35%的R227ea，將這三種 組分常溫下物理混合後得到本發明的製冷劑。
實施例2:取10。/。的DME, 85。/。的R1270和5。/。的R227ea，將這三種組 分常溫下物理混合後得到本發明的製冷劑。
實施例3:取15。/。的DME， 60%的R1270和25%R227ea，將這三種組分 常溫下物理混合後得到本發明的製冷劑。
實施例4:取15。/。的DME， 80%的R1270和5%的R227ea，將這三種組 分常溫下物理混合後得到本發明的製冷劑。
實施例5:取20%的DME， 65%的R1270和15%的R227ea，將這三種 組分常溫下物理混合後得到本發明的製冷劑。
實施例6:取20。/。的DME， 75%的R1270和5%的R227ea，將這三種組 分常溫下物理混合後得到本發明的製冷劑。
實施例7:取25。/。的DME， 70%的R1270和5%的R227ea,將這三種組 分常溫下物理混合後得到本發明的製冷劑。
實施例8:取30。/q的DME， 65%的R1270和5%的R227ea，將這三種組 分常溫下物理混合後得到本發明的製冷劑。
實施例9:取35。/q的DME， 60。/。的R1270和5。/的R227ea，將這三種組 分常溫下物理混合後得到本發明的製冷劑。
實施例10:取40。/。的DME， 55%的R1270和5°/。的R227ea，將^H種 組分常溫下物理混合後得到本發明的希嶺劑。
上述實施例中採用的二甲醚(DME)，其分子式為CH3OCH3，摩爾質量 為46.07，沸點為-24.8。C，臨界溫度為127.2°C，臨界壓力為5.34MPa;丙烯 (R1270),其分子式為CH3CH=CH2，摩爾質量為42.08，沸點為-47.7。C， 臨界溫度為91.4""C，臨界壓力為46.0MPa; 1，U,2,3，3,3-七氟丙垸(R227ea)， 其分子式為CF3CHFCF3，摩爾質量為170.03，沸點為-16.09°。臨界溫度為 101.9°C，臨界壓力為2.925MPa。
在蒸發溫度為7.2"，冷凝溫度為54.4°C，過熱度為ll.rC，過冷度為5°C 及壓縮機效率為0.89的工況下，上述實例製冷劑的環境參數、物性參數和熱 工性能列於表l中，其中GWP、壓比、COP和容積製冷量均為相對值(製冷 劑與R22的比值)。
表1實例製冷劑的環境參數、物性參數和熱工性能
製冷劑ODPGWP摩爾 質量壓比排氣 溫度滑移 溫度COP容積 製冷量
R220186,47189.44011
R407C01.1186.201.0782.434.080.961.00
實施例100.7357.800.9574.501.670.970.91
實施例200.1144.120.9277.470.240.980.99
實施例300.5252.670.9575.871.470.970.93
實施例400.1144.320.9377.640.420.980鄰
實施例500.3248.370.9477.101.270.980.94
實施例600.1144.520.9377.880.700.980.97
實施例700.1144.730.9478.201.070.980.96
實施例800.1144.940.9578.601.540,990.95
實施例900.1145.150.9679.072.100.990.93
實施例1000.1145.360.9779.582.700.990.91
從表1可知，本發明的環境性能優越，其GWP值遠小於R22和R407C; 單位容積製冷量和COP值與R22相當，非常適合於壓縮機直接充灌；新工質 的滑移溫度僅為0.42度，接近為近共沸混合物，比R407C小的多，排除了滑 移溫度較大帶來的不良影響；本發明的排氣溫度最低，有利於製冷壓縮機的 保護。
從圖1-3可以看出，在所設工況範圍內，本發明的性能與R22、 R407C 變化趨勢一致。單位容積製冷量、COP隨冷凝溫度的增高而同比降低；滑移 溫度隨著冷凝溫度變化不是很明顯。圖4-6所示的蒸發溫度變化的結果相類 似。
權利要求
1、一種空調用環保混合製冷劑，其特徵在於按質量百分比含10～40％的二甲醚、55～85％的丙烯和5～35％的1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷。
2、 根據權利要求1所述的空調用環保混合製冷劑，其特徵在於所說的 二甲醚，其分子式為CH3OCH3，摩爾質量為46.07，沸點為-24.8'C，臨界溫 度為127.2匸，臨界壓力為5.34MPa。
3、 根據權利要求1所述的空調用環保混合製冷劑，其特徵在於所說的 丙烯，其分子式為CH3CH=CH2，摩爾質量為42.08，沸點為-47.7'C，臨界溫 度為91.4'C，臨界壓力為46.0MPa。
4、 根據權利要求1所述的空調用環保混合製冷劑，其特徵在於所說的 1,1，1，2,3,3,3-七氟丙'烷，其分子式為CF3CHFCF3，摩爾質量為170.03，沸點為 -16.09'C，臨界溫度為101.9°C，臨界壓力為2.925MPa。
全文摘要
一種空調用環保混合製冷劑，按質量百分比含10～40％的二甲醚、55～85％的丙烯和5～35％的1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷。本發明的環境性能優越，ODP值為0，GWP值遠小於R22和R407C；在標準工況和變工況條件下本發明的單位容積製冷量和COP值與R22相當，非常適合於壓縮機直接充灌；滑移溫度僅為0.42℃，比R407C小的多，接近為近共沸混合物，排除了滑移溫度較大帶來的不良影響；排氣溫度最低，有利於製冷壓縮機的保護。本發明可作為家用空調中R22的理想替代製冷劑。
文檔編號C09K5/04GK101381595SQ200810231909
公開日2009年3月11日 申請日期2008年10月27日 優先權日2008年10月27日
發明者吳江濤, 永 周, 畢勝山, 強 陳 申請人:西安交通大學