專(zhuān)利名稱(chēng)：高效節(jié)能環(huán)保型制冷劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制冷技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及新一代高效節(jié)能、環(huán)保型非共沸混合制冷劑。
背景技術(shù)：
眾所周知，用于制冷、熱泵及空調(diào)等設(shè)備的制冷劑，長(zhǎng)期以來(lái)使用氟利昂R12(CCl2F2)，一直沿用六十年之久，但是人們發(fā)現(xiàn)人類(lèi)正面臨著有史以來(lái)最嚴(yán)重的環(huán)境危機(jī)，特別是由于氟利昂R12大量使用嚴(yán)重地破壞大氣臭氧層，令人憂(yōu)慮的是臭氧層的破壞對(duì)人類(lèi)生存造成重大危害，所以世界各國(guó)特別關(guān)注，并簽訂了蒙特利爾議定書(shū)，按照蒙特利爾議定書(shū)中規(guī)定，在臭氧損耗物質(zhì)中，包括氟利昂R12在內(nèi)的氟氯烴是危害最嚴(yán)重，屬于絕對(duì)的受控和禁止使用物質(zhì)，并明確規(guī)定，發(fā)展中國(guó)家從2006年起禁止使用，為此，世界各國(guó)的廣大科技工作者投入大量人力、物力來(lái)尋找和開(kāi)發(fā)出替代氟利昂R12的制冷劑，要求這些替代制冷劑對(duì)大氣臭氧層不造成破壞或極少造成破壞，而且對(duì)制冷設(shè)備及零部件無(wú)需作改動(dòng)或較少改動(dòng)。
到目前為止，尚未找到或開(kāi)發(fā)出R12的理想最終替代物，但是世界各國(guó)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出多種多元混合制冷劑，其中有一些已被認(rèn)為是很有可能替代氟利昂R12的新的混合型制冷劑，例如美國(guó)專(zhuān)利4810403公開(kāi)的如R22/R124/R152a混合制冷劑，日本特開(kāi)昭52-70466公開(kāi)的R22/R115/CH3Cl有可能是有實(shí)用價(jià)值的混合制冷劑，但這些混合型制冷劑都有一定局限性。對(duì)于不同的蒸發(fā)溫度區(qū)域和冷凝溫度區(qū)域都有一定的適用范圍，不可能一種混合制冷劑都適用。而且對(duì)已公開(kāi)的制冷劑用于制冷、熱泵和空調(diào)設(shè)備中，節(jié)能效果都不大，一般為5～10％，而且對(duì)原制冷、熱泵及空調(diào)設(shè)備作較多處的改造，這將給實(shí)際應(yīng)用和推廣帶來(lái)諸多困難。
申請(qǐng)人在在先的中國(guó)專(zhuān)利CN1106446A公開(kāi)了一種混合制冷劑R1270/R152a/R600a(丙烯/1，1-二氟乙烷/異丁烷)，發(fā)明人在對(duì)該混合制冷劑進(jìn)行長(zhǎng)期的實(shí)驗(yàn)研究和生產(chǎn)應(yīng)用開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，做了無(wú)數(shù)次深入細(xì)致的系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究和大量的生產(chǎn)應(yīng)用實(shí)例，從節(jié)能和環(huán)保角度出發(fā)，科學(xué)篩選其混配比例時(shí)，驚奇的發(fā)現(xiàn)該混合制冷劑在某特定混配比例時(shí)，具有特別優(yōu)異的綜合性能，尤其是節(jié)能效果顯著，超過(guò)原CN1106446A 25-30％，又無(wú)需對(duì)目前市場(chǎng)上現(xiàn)有制冷、熱泵及空調(diào)設(shè)備作改造或較少改動(dòng)，臭氧消耗潛能值ODP為零，完全滿(mǎn)足國(guó)際目前和未來(lái)的要求，是一種可長(zhǎng)期使用的新一代理想節(jié)能、環(huán)保型非共沸混合制冷劑。

發(fā)明內(nèi)容
本選擇發(fā)明的目的在于提供一種節(jié)能效果顯著、環(huán)保性能好，綜合性能優(yōu)異，可完全替代CFC制冷劑使用的新一代高效節(jié)能環(huán)保型非共沸混合制冷劑。
本選擇發(fā)明(或稱(chēng)本發(fā)明)提供的高效節(jié)能、環(huán)保型非共沸混合制冷劑，由丙烯(R1270)9.0-12.0％(重量)，1，1-二氟乙烷(R152a)59.0-61.5％(重量)，異丁烷(R600a)28.0-31.0％(重量)或丙烯(R1270)9.0-12.0％(重量)，1，1-二氟乙烷(R152a)68.5-71.0％(重量)，異丁烷(R600a)19.0-21.0％(重量)組成，其中最大雜質(zhì)濃度小于15％。
根據(jù)本發(fā)明提供的高效節(jié)能環(huán)保型非共沸混合制冷劑中，丙烯(R1270)，化學(xué)分子式CH3CH＝CH2，分子量為42.1，標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)為-48℃；1，1-二氟乙烷(R152a)，化學(xué)分子式CH3CHCF2，分子量為66.0，標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)為-25℃；異丁烷(R600a)，化學(xué)分子式CH(CH3)3，分子量為58.1，標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)為-12℃。其混合制冷劑蒸汽壓力、冷凝壓力接近于氟利昂R12單組分制冷劑，綜合性能優(yōu)良，熱工和運(yùn)行參數(shù)良好，壓比、排氣溫度適中，系統(tǒng)工況大為改善，性能系數(shù)高，節(jié)能效果顯著，無(wú)毒、無(wú)腐蝕，不破壞大氣臭氧層(ODP為0)，環(huán)保性能優(yōu)良，可作為替代CFC的長(zhǎng)期性制冷劑。與CN1106446A披露的其它配比的混合制冷劑性能相比有較大差異。該混合制冷劑的溫度滑移較小，與CN1106446A披露的其它配比的混合制冷劑相比，滑移溫度減小了3℃，因而獲取或增加循環(huán)系統(tǒng)的整體能量效率較高，具體體現(xiàn)在系統(tǒng)的制冷量和性能系數(shù)EER就越高，節(jié)能效果顯著。本選擇發(fā)明的飽和蒸汽壓和比熱、潛熱等特性易調(diào)節(jié)到理想數(shù)值，穩(wěn)定性提高，有效的避免在制冷劑生產(chǎn)、儲(chǔ)存、使用中或特定工況下出現(xiàn)組分分離現(xiàn)象，在-60-150℃的范圍內(nèi)都可很好使用，調(diào)節(jié)和應(yīng)用范圍廣，在各種應(yīng)用實(shí)例中也驗(yàn)證了這一點(diǎn)。
本發(fā)明的混合制冷劑很好的滿(mǎn)足了環(huán)保、熱工等方面的要求，與CN 1106446A專(zhuān)利披露的其它配比的混合制冷劑相比，具有如下顯著區(qū)別和特點(diǎn)1、節(jié)能效果顯著。與傳統(tǒng)制冷劑相比，性能系數(shù)為傳統(tǒng)制冷劑的1.6倍，應(yīng)用于熱泵和空調(diào)裝置中可使其性能系數(shù)提高59-64％，在制冷裝置中可提高性能系數(shù)58.5-64％，比CN 1106446A披露的其它配比的制冷劑節(jié)能率(在熱泵和空調(diào)裝置中為20％-35％，在制冷裝置中可節(jié)能15％-35％)提高了25-30％。
在制冷循環(huán)中，制冷量和性能系數(shù)同為重要的評(píng)定參數(shù)，本發(fā)明涉及的制冷劑與CN 1106446A披露的其它配比的制冷劑相比，在輸入功率小的情況下制冷量卻明顯增大，性能系數(shù)顯著提高，各項(xiàng)參數(shù)接近但優(yōu)于R12，都在允許范圍內(nèi)，對(duì)壓縮機(jī)、換熱器等設(shè)備影響較小，無(wú)需改動(dòng)。
本發(fā)明涉及的混合制冷劑可通過(guò)增加回?zé)嵫h(huán)同時(shí)增大制冷量和性能系數(shù)，大量的實(shí)驗(yàn)研究和長(zhǎng)期的實(shí)際應(yīng)用表明，通過(guò)增加回?zé)嵫h(huán)，使本發(fā)明濃度配比的制冷劑在減少傳熱溫差，提高能量利用率方面明顯優(yōu)于CN 1106446A披露的其它配比的制冷劑，由于增大回?zé)嵫h(huán)而增大的制冷量比CN 1106446A披露的其它配比的制冷劑高出5％，性能系數(shù)高出7％。
2、兼容性好，適用范圍廣，對(duì)現(xiàn)有機(jī)組進(jìn)行制冷劑替換時(shí)完全兼容，可直接替代原有制冷劑。可直接應(yīng)用于原使用R12、R400、R502等制冷劑的系統(tǒng)，與原來(lái)的制冷機(jī)組部件和潤(rùn)滑油完全兼容，不需要更換任何原有制冷設(shè)備，避免了因CFC替換造成的巨大設(shè)備浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失，解決了在發(fā)展中國(guó)家CFC替代時(shí)成本較高的問(wèn)題；調(diào)整參數(shù)減少，僅通過(guò)調(diào)節(jié)毛細(xì)管、節(jié)流閥等節(jié)流裝置即可達(dá)到節(jié)能效果。另外如前所述，本發(fā)明的混合制冷劑與原制冷設(shè)備材料完全兼容，泄漏量小，可減少充液量與使用量，替換成本低，同時(shí)可大幅提高系統(tǒng)能效，改善整體的能源利用效率，以減少使用能引起的二氧化碳排放所造成的間接的全球變暖效應(yīng)，將對(duì)環(huán)境綜合的不利影響因素降至較低水平。
3、穩(wěn)定性好，與CN 1106446A披露的其它配比的混合制冷劑相比，雖然本發(fā)明所涉及的混合制冷劑同為R1270、R152a、R600a三種組分，但由于分子間作用力的影響，在本發(fā)明所給定的比例范圍內(nèi)更容易形成均勻、穩(wěn)定的混合物，在生產(chǎn)、貯存、使用過(guò)程中可保證該混合制冷劑各組分均勻、穩(wěn)定的存在，不易發(fā)生組分分離，在系統(tǒng)壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器等設(shè)備中，在系統(tǒng)靜止、啟動(dòng)、運(yùn)行等各階段都能保持設(shè)計(jì)組分比例。
4、提高混合制冷劑與礦物油、烷基苯油等潤(rùn)滑油的相溶性，因而不需要更換原空調(diào)、制冷系統(tǒng)中使用的潤(rùn)滑油，避免了為更換較貴的新潤(rùn)滑油而必須做的系統(tǒng)清洗工作，改善了系統(tǒng)的潤(rùn)滑和回油性能，使壓縮機(jī)排入制冷劑循環(huán)中的礦物油和烷基苯油等潤(rùn)滑油可重復(fù)送入壓縮機(jī)，與CN 1106446A披露的其它配比的制冷劑相比同等條件下可改善壓縮機(jī)排氣溫度和排氣壓力，優(yōu)化壓縮機(jī)工況，提高使用壽命。
5、適應(yīng)性好，容許添加如潤(rùn)滑劑、腐蝕抑制劑、穩(wěn)定劑等適宜的材料以滿(mǎn)足不同的使用目的，而不影響其本身的基本物性，同時(shí)還可用作噴霧推進(jìn)劑、傳熱介質(zhì)、動(dòng)力循環(huán)工作液、聚合物膨脹劑等，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的制冷劑的適用性明顯優(yōu)于CN 1106446A披露的其它濃度配比的混合制冷劑，添加潤(rùn)滑劑等材料后對(duì)其基本物性的影響更小。
6、節(jié)約成本，由于本發(fā)明所涉及的混合制冷劑具有優(yōu)越的熱工性能，在實(shí)際應(yīng)用中使用量減少，約為傳統(tǒng)制冷劑用量的60％，約為CN1106446A其它范圍披露的制冷劑用量的75％，從而降低了成本。
7、增加系統(tǒng)可靠性，延長(zhǎng)使用壽命。在選擇替代制冷劑時(shí)，制冷劑對(duì)系統(tǒng)可靠性、使用壽命影響以及材料相容性可通過(guò)測(cè)定壓縮機(jī)機(jī)殼溫度和排氣溫度來(lái)間接獲得。通過(guò)實(shí)際應(yīng)用測(cè)定發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用本發(fā)明涉及的混合制冷劑比應(yīng)用CN 1106446A披露的其它配比的制冷劑的壓縮機(jī)的機(jī)殼溫度要低4-6℃，排氣溫度都要低5-8℃，從而增加了系統(tǒng)的可靠性，延長(zhǎng)了系統(tǒng)的使用壽命。
本發(fā)明提供的高效節(jié)能、環(huán)保型非共沸混合制冷劑是將各組份混合均勻即可使用，無(wú)需特殊配制。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明用下列非限定性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的制冷劑作進(jìn)一步的說(shuō)明，將有助于對(duì)本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)的理解，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于實(shí)施例。
實(shí)施例1按照R1270 9.0％(重量)，R152a 61.0％(重量)，R600a 30.0％(重量)組成的混合制冷劑，經(jīng)應(yīng)用測(cè)試在熱泵和空調(diào)裝置中可節(jié)能59-64％，在制冷裝置中可節(jié)能58.5-63％。
實(shí)施例2按照R1270 10.0％(重量)，R152a 60.0％(重量)，R600a 30.0％(重量)組成的混合制冷劑，經(jīng)應(yīng)用測(cè)試在熱泵和空調(diào)裝置中可節(jié)能60.5-64％，在制冷裝置中可節(jié)能60-64％。
實(shí)施例3按照R1270 11.0％(重量)，R152a 60.0％(重量)，R600a 29.0％(重量)組成的混合制冷劑，經(jīng)應(yīng)用測(cè)試在熱泵和空調(diào)裝置中可節(jié)能60-63.5％，在制冷裝置中可節(jié)能59-63％。
實(shí)施例4按照R1270 9.0％(重量)，R152a 70.0％(重量)，R600a 21.0％(重量)組成的混合制冷劑，經(jīng)應(yīng)用測(cè)試在熱泵和空調(diào)裝置中可節(jié)能59-63％，在制冷裝置中可節(jié)能59-63％。
實(shí)施例5按照R1270 10.0％(重量)，R152a 70.0％(重量)，R600a 20.0％(重量)組成的混合制冷劑，經(jīng)應(yīng)用測(cè)試在熱泵和空調(diào)裝置中可節(jié)能60-64％，在制冷裝置中可節(jié)能59.5-64％。
實(shí)施例6按照R1270 11.0％(重量)，R152a 70.0％(重量)，R600a 19.0％(重量)組成的混合制冷劑，經(jīng)應(yīng)用測(cè)試在熱泵和空調(diào)裝置中可節(jié)能60-63.5％，在制冷裝置中可節(jié)能59-64％。
對(duì)比例1按照CN 1106446A披露的其它配比的對(duì)比制冷劑R1270 5.0％(重量)，R152a 78.0％(重量)，R600a 17.0％(重量)，經(jīng)相同條件應(yīng)用測(cè)試在熱泵和空調(diào)裝置中可節(jié)能28.5-32％，在制冷裝置中可節(jié)能27-32％。
對(duì)比例2按照CN 1106446A披露的其它配比的對(duì)比制冷劑 R1270 20.0％(重量)，R152a 50.0％(重量)，R600a 30.0％(重量)，在熱泵和空調(diào)裝置中可節(jié)能27-30％，在制冷裝置中可節(jié)能26-29％。
對(duì)比例3按照CN 1106446A披露的其它配比的對(duì)比制冷劑R1270 15.0％(重量)，R152a 80.0％(重量)，R600a 5.0％(重量)，在熱泵和空調(diào)裝置中可節(jié)能24-27％，在制冷裝置中可節(jié)能23-27.5％。
若制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工況取蒸發(fā)溫度-23.3℃，冷凝溫度取54.4℃，過(guò)冷溫度32.2℃，過(guò)熱溫度32.2℃，環(huán)境溫度32.2℃，使用同一臺(tái)冰箱在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試工況(32℃環(huán)境溫度)，將實(shí)施例1-6混合制冷劑的有關(guān)參數(shù)和R12及對(duì)比制冷劑1-3的比較列于表1。
表1 實(shí)施例1-6混合制冷劑與R12及對(duì)比制冷劑1-3的參數(shù)及性能比較

注性能系數(shù)EER*-是制冷劑能量效率的一種量度，是在額定工況和規(guī)定條件下，設(shè)備進(jìn)行制冷運(yùn)行時(shí)，制冷量與有效輸入功率之比。
輸入功率*，制冷量*，EER*均是以R12制冷劑為基準(zhǔn)進(jìn)行比較。
由上表可見(jiàn)，這六個(gè)實(shí)施例的制冷劑性能優(yōu)越，各項(xiàng)參數(shù)都在允許范圍內(nèi)，優(yōu)于R12，可直接灌注替代原R12等CFC制冷劑，對(duì)原設(shè)備部件無(wú)需作任何更換；冰箱冷藏室平均壁溫比使用R12及對(duì)比例1-3時(shí)明顯降低，實(shí)施例1-6在輸入功率小于其他對(duì)比例的情況下，制冷量卻明顯增大，能量系數(shù)EER明顯優(yōu)于R12及按照CN 1106446A披露的其它配比的對(duì)比制冷劑1-3，節(jié)能效果特別顯著，實(shí)際應(yīng)用時(shí)灌注量可相應(yīng)減少。
本發(fā)明實(shí)施例中的混合制冷劑已在家用冰箱、冷柜、商用展示柜等多種設(shè)備中得到了廣泛應(yīng)用，其節(jié)能效果顯著也到了驗(yàn)證，有關(guān)家電廠(chǎng)商對(duì)原使用R12等制冷劑的冰箱機(jī)組進(jìn)行了使用本發(fā)明制冷劑的測(cè)試試驗(yàn)，在只進(jìn)行替換制冷劑后的運(yùn)行態(tài)調(diào)整(制冷劑充注量和毛細(xì)管調(diào)整)情況下，節(jié)能顯著，可達(dá)60％左右，對(duì)原使用CN 1106446A披露的其它配比的制冷劑替用本發(fā)明實(shí)施例1，4的混合制冷劑后，其節(jié)能率又提高了25-28％，在帶來(lái)巨大社會(huì)效益的同時(shí)也會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益，。
因此本選擇發(fā)明涉及的制冷劑可廣泛應(yīng)用于各類(lèi)制冷、空調(diào)等設(shè)備中，大量實(shí)驗(yàn)研究和應(yīng)用實(shí)例均證明本發(fā)明涉及的制冷劑是一種高效節(jié)能、環(huán)保、綜合性能優(yōu)異的非共沸混合制冷劑。
權(quán)利要求
1.一種高效節(jié)能、環(huán)保型非共沸混合制冷劑由丙烯9.0-12.0％(重量)，1，1-二氟乙烷59-61.5％(重量)，異丁烷28.0-31.0％(重量)組成，其中最大雜質(zhì)濃度小于15％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的高效節(jié)能、環(huán)保型非共沸混合制冷劑由丙烯10.0％(重量)，1，1-二氟乙烷60.0％(重量)，異丁烷30.0％(重量)組成。
3.一種高效節(jié)能、環(huán)保型非共沸混合制冷劑由丙烯9.0-12.0％(重量)，1，1-二氟乙烷68.5-71.0％(重量)，異丁烷19.0-21.0％(重量)組成，其中最大雜質(zhì)濃度小于15％。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的高效節(jié)能、環(huán)保型非共沸混合制冷劑由丙烯10.0％(重量)，1，1-二氟乙烷70.0％(重量)，異丁烷20％(重量)組成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高效節(jié)能、環(huán)保型非共沸混合制冷劑由丙烯9.0－12.0％(重量)，1，1－二氟乙烷59.0－61.5％(重量)，異丁烷28.0－31.0％(重量)組成。該制冷劑節(jié)能效果顯著，環(huán)保性能優(yōu)良，綜合性能優(yōu)異，可作為長(zhǎng)期替代CFC的新一代高效節(jié)能環(huán)保型非共沸混合制冷劑，被廣泛應(yīng)用于各種制冷、熱泵及空調(diào)等設(shè)備中。
文檔編號(hào)C09K5/04GK1673307SQ20041002973
公開(kāi)日2005年9月28日 申請(qǐng)日期2004年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月25日
發(fā)明者顧雛軍 申請(qǐng)人:顧雛軍