[發明專利]適用于單級壓縮制冷系統中的三元近共沸混合制冷劑

無效

• 申請號: 200710063545.7
• 申請日: 2007-02-02
• 公開（公告）號: CN101235274A
• 公開（公告）日: 2008-08-06
• 發明（設計）人: 吳劍峰;張宇;公茂瓊
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: C09K5/04
• 分類號: C09K5/04
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司
• 代理人: 王鳳華

技術領域

本發明涉及一種混合制冷劑，特別涉及一種環保型的適用于單級壓縮制冷系統的三元近共沸混合制冷劑。

背景技術

單級壓縮制冷系統在家用冰箱、空調等領域應用廣泛，與人們的現代生活休戚相關。但隨著社會環保意識的增強和節能性的要求，對高效的“綠色工質”的開發已經成為制冷行業的一大重要課題。

過去在冰箱制冷系統中最常用的制冷工質為R12(二氟二氯甲烷，CF₂Cl₂)，它雖然具有毒性小，不可燃，不易爆，本征效率高等綜合優點，但其具有較高的ODP和GWP系數，因此被列入首先淘汰的工質之中。在現有的冰箱系統中，最常用于替代R12的制冷工質主要有R134a(1，1，1，2-四氟乙烷，CH₂FCF₃)和R600a(異丁烷，i-C₄H₁₀)這兩種純工質。與R12相比，R134a具有更好的遷移性質及更高的氣體和液體熱導率，排氣溫度略低。但是R134a與常規的礦物油不相溶，并且R134a單位容積制冷量和制冷效率均不及R12，且壓比高于R12，因此也不利于壓縮機的高效運行。而另一種替代工質R600a雖然制冷效率略高于R12，但其壓比同樣較高，且單位容積制冷量遠小于R12。此外，R600a沸點較高，在大多數情況下，蒸發器中的R600a都處于負壓狀態，容易混入空氣和水蒸氣等物質導致系統性能的下降。

從替代工質的研究情況來看，工質的選擇主要集中于純物質和二元混合物方面，而三元以上的多元混合物還比較少見，主要原因在于多元混合物的物性研究的欠缺。由于三元以上的共沸混合物相當稀少，因此，泡露點溫差較小的近共沸混合物也是一個相當不錯的選擇。多元共沸/近共沸混合物具有一些明顯的優點：1、共沸/近共沸工質在其共沸區附近溫度滑移較小，具有同純工質相似的性質，易于獲得穩定的蒸發工況；2、在同樣的蒸發溫度下其背壓高于其單組分的純工質，因此具有更高的單位容積制冷量；3、避免非共沸工質在整個循環中的濃度變化，因此可以保持制冷循環的穩定性和可靠性；4、在共沸點附近比其單組分的純工質有更高的相變傳熱系數；5、添加了烷烴的混合物具有更好的潤滑油溶解性質。可見，三元以上的共沸/近共沸混合物在替代工質研究中具有巨大的潛力。

發明內容

本發明的目的在于提供一種環保的與潤滑油具有良好互溶性，用于單級壓縮制冷系統的三元近共沸制冷劑。

本發明的技術方案如下：

本發明提供的適用于單級壓縮制冷系統中的三元近共沸制冷劑，包含經過物理混合的1，1，1，2-四氟乙烷(CH₂FCF₃即R134a)，1，1-二氟乙烷(CHF₂CH₃即R152a)和異丁烷(i-C₄H₁₀即R600a)；

所述混合制冷劑中各組分摩爾濃度之和為100％，其中，所述1，1，1，2-四氟乙烷的摩爾濃度為2％～47％，1，1-二氟乙烷的摩爾濃度為35％～80％，異丁烷的摩爾濃度為18％～63％。

上述包括1，1，1，2-四氟乙烷，1，1-二氟乙烷和異丁烷的混合制冷劑存在優化濃度配比：混合制冷劑中各組分摩爾濃度之和為100％，其中1，1，1，2-四氟乙烷的摩爾濃度為4％～40％，1，1-二氟乙烷摩爾濃度為40％～60％，異丁烷的摩爾濃度為20％～56％；該優化濃度的依據主要是循環熱力性能，即COP數值，另外綜合考慮混合物的相平衡行為、溫度滑移和共沸區間的傳熱等問題。

上述包括1，1，1，2-四氟乙烷，1，1-二氟乙烷和異丁烷的混合制冷劑還存在最佳濃度范圍：混合制冷劑中各組分摩爾濃度之和為100％，其中1，1，1，2-四氟乙烷的摩爾濃度為5.4％～26.5％，1，1-二氟乙烷摩爾濃度為49.5％～72.5％，異丁烷的摩爾濃度為22.1％～33.1％。