專利名稱：一組含有HFCs及HCs的中高溫熱泵混合工質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于熱泵或制冷、空調(diào)系統(tǒng)中的制冷劑，尤其涉及到作為冷凝溫度為60-120℃的中高溫熱泵系統(tǒng)中的制冷工質(zhì)。
背景技術(shù)：
對于生產(chǎn)和生活中大量存在的、對熱能品位要求相對較低(溫度為60-160℃)的用能環(huán)節(jié)，采用熱泵供熱技術(shù)不僅有比常規(guī)供能方式更高的總能利用效率，減少CO2排放(從而降低溫室效應)，還可有效利用工業(yè)余熱、地熱能、太陽能、以及環(huán)境(空氣、土壤、地表水或淺層地下水)中蘊含的低品位熱能，減小余熱排放造成的熱污染。當前，熱泵技術(shù)正向中高溫(冷凝溫度為80-100℃)、高溫(冷凝溫度高于100℃)熱泵方向發(fā)展，而制約其發(fā)展的關(guān)鍵問題之一，就是缺乏適合的循環(huán)工質(zhì)。以往曾用作高溫熱泵系統(tǒng)工質(zhì)的物質(zhì)有CFC11、CFC113、CFC114等，它們均為CFC類物質(zhì)，其臭氧層破壞勢(ODP)及溫室效應勢(GWP)都很大，發(fā)達國家已于1996年禁用，發(fā)展中國家也將于2010年禁用。目前應用較多的是以HCFC22或其替代物R407C、R410A等為工質(zhì)的空調(diào)-熱泵系統(tǒng)，能夠提供的熱水最高溫度為50-55℃(溫度再高不但使循環(huán)性能惡化，而且如果超過系統(tǒng)的壓力和排溫上限容易造成事故)，而無法提供更高溫度水平的熱能。開發(fā)環(huán)境友好、熱力性能優(yōu)良的新型工質(zhì)，對中高溫熱泵技術(shù)的發(fā)展至關(guān)重要。
本發(fā)明提供的混合工質(zhì)，是為冷凝溫度為60-120℃的中高溫熱泵系統(tǒng)應用而研制的，也可用作離心式制冷、空調(diào)機組的工質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一組適于中高溫熱泵機組應用的新工質(zhì)，使其環(huán)境特性和循環(huán)性能俱佳。
本發(fā)明內(nèi)容介紹一組含有HFCs(氫氟烴類)及HCs(碳氫類)的中高溫熱泵混合工質(zhì)，含有三氟碘甲烷(R13I1)，1，1，1，2-四氟乙烷(HFC134a)，1，1，2-三氟乙烷(HFC143)，1，1-二氟乙烷(HFC152a)，1，1，1，3，3，3-六氟乙烷(HFC236fa)，1，1，1，3，3-五氟丙烷(HFC245fa)，丁烷(HC600)，異丁烷(HC600a)等組元物質(zhì)。由HFC134a、HFC152a、HFC236fa組成含有HFCs的中高溫熱泵混合工質(zhì)-1，由HFC134a、R13I1、HFC236fa組成含有HFCs的中高溫熱泵混合工質(zhì)-2，由HFC152a、R13I1、HFC236fa組成含有HFCs的中高溫熱泵混合工質(zhì)-3，由HFC134a、HFC152a、HFC143組成含有HFCs的中高溫熱泵混合工質(zhì)-4，由HFC152a、R13I1、HFC143組成含有HFCs的中高溫熱泵混合工質(zhì)-5，由HFC134a、R13I1、HFC143組成含有HFCs的中高溫熱泵混合工質(zhì)-6，由HFC134a、HFC152a、HFC245fa組成含有HFCs的中高溫熱泵混合工質(zhì)-7，由HFC134a、R13I1、HFC245fa組成含有HFCs的中高溫熱泵混合工質(zhì)-8，由HFC152a、R13I1、HFC245fa組成含有HFCs的中高溫熱泵混合工質(zhì)-9，由R13I1、HC600組成含有HCs的二元中高溫熱泵混合工質(zhì)-1，由R13I1、HC600a組成含有HCs的二元中高溫熱泵混合工質(zhì)-2。
上述各混合工質(zhì)的具體配比(質(zhì)量百分比)為HFC134a/HFC152a/HFC236fa(含有HFCs的中高溫熱泵混合工質(zhì)-1，包含HFC152a為零組分時，HFC134a/HFC236fa為二元混合工質(zhì))10-95/0-30/5-90％，HFC134a/R13I1/HFC236fa(含有HFCs的中高溫熱泵混合工質(zhì)-2，包含HFC134a為零組分時，R13I1/HFC236fa為二元混合工質(zhì))0-60/30-95/10-70％，HFC152a/R13I1/HFC236fa(含有HFCs的中高溫熱泵混合工質(zhì)-3，包含R13I1為零組分時，HFC152a/HFC236fa為二元混合工質(zhì))5-38/0-57/5-62％，HFC134a/HFC152a/HFC143(含有HFCs的中高溫熱泵混合工質(zhì)-4，包含HFC152a為零組分時，HFC134a/HFC143為二元混合工質(zhì))45-90/0-45/10-55％，HFC134a/R13I1/HFC143(含有HFCs的中高溫熱泵混合工質(zhì)-5，包含HFC134a為零組分時，R13I1/HFC143為二元混合工質(zhì))0-36/62-98/2-38％，HFC152a/R13I1/HFC143(含有HFCs的中高溫熱泵混合工質(zhì)-6)2-35/60-93/5-38％，HFC134a/HFC152a/HFC245fa(含有HFCs的中高溫熱泵混合工質(zhì)-7，包含HFC152a為零組分時，HFC134a/HFC245fa為二元混合工質(zhì))30-90/0-35/10-70％，HFC134a/R13I1/HFC245fa(含有HFCs的中高溫熱泵混合工質(zhì)-8，包含HFC134a為零組分時，R13I1/HFC245fa為二元混合工質(zhì))0-55/35-95/5-65％，HFC152a/R13I1/HFC245fa(含有HFCs的中高溫熱泵混合工質(zhì)-9)5-40/0-50/10-60％，R13I1/HC600(含有HCs的二元中高溫熱泵混合工質(zhì)-1)97-99/1-3％，R13I1/HC600a(含有HCs的二元中高溫熱泵混合工質(zhì)-2)97-99/1-3％。
本發(fā)明所述混合工質(zhì)的制備方法是，將各組元物質(zhì)按其指定的質(zhì)量配比在常溫下進行物理混合即可。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點及有益效果(1)符合環(huán)保要求本發(fā)明的ODP等于零，多數(shù)混合工質(zhì)中的GWP較低，可見其環(huán)境特性優(yōu)良，符合保護臭氧層、減小溫室效應的要求。(2)熱工參數(shù)適宜在中高溫熱泵設計工況下，壓力水平與HCFC22在標準空調(diào)工況下的相近，排溫低于HCFC22壓縮機的排氣溫限。因此，中高溫熱泵系統(tǒng)設計中可采用HCFC22的空調(diào)壓縮機，無需為本發(fā)明工質(zhì)另行專門設計壓縮機。(3)循環(huán)性能優(yōu)良本發(fā)明在中高溫熱泵設計工況下的供熱COP基本在4左右、單位質(zhì)量供熱量基本在110kJ/kg以上、單位容積供熱量在3600kJ/m3以上，循環(huán)性能優(yōu)良。換熱器負荷與HCFC22空調(diào)系統(tǒng)相近，可將本發(fā)明工質(zhì)直接灌注(有些工質(zhì)要求更換潤滑油)于現(xiàn)有HCFC22空調(diào)機組，將其轉(zhuǎn)化為新工質(zhì)的中高溫熱泵機組，能夠保證循環(huán)能效和機組主要硬件匹配度。
表1中高溫熱泵混合工質(zhì)中所含組元的基本參數(shù)Tb正常沸點，Tc臨界溫度，Pc臨界壓力分子TbTcPc組元 名稱分子式 ODP GWP量 ℃ ℃ MPaR13I1 三氟碘甲烷 CF3I195.9 -21.83 123.29 3.9530700HFC134a 1，1，1，2- CF3CH2F102.0 -26.10 101.16 4.05601300四氟乙烷HFC1431，1，2-三氟乙烷CH2FCHF284.05.00 157.80 4.2330-HFC152a 1，1- CHF2CH366.1-24.2113.29 4.5200150二氟乙烷HFC236fa 1，1，1，3，3，3- CF3CH2CF3152.0 -1.11130.60 3.17706300六氟丙烷HFC245fa 1，1，1，3，3-五氟 CF3CH2CHF2134.0 15.30157.50 3.6440790丙烷HC600 丁烷CH3CH2CH2CH358.1-0.45152.05 3.8000HC600a異丁烷 CH(CH3)2CH358.1-11.80 135.00 3.6500具體實施方式
實施例1取25mass％HFC134a、8mass％HFC152a、67mass％HFC236fa，在常溫下進行物理混合后作為制冷劑。
實施例2取6mass％HFC134a、68mass％R13I1、26mass％HFC236fa，在常溫下進行物理混合后作為制冷劑。
實施例3取21mass％HFC152a、31mass％R13I1、48mass％HFC236fa，在常溫下進行物理混合后作為制冷劑。(過熱度為10)實施例4取56mass％HFC134a、7mass％HFC152a、37mass％HFC143，在常溫下進行物理混合后作為制冷劑。
實施例5取84mass％R13I1、16mass％HFC143，在常溫下進行物理混合后作為制冷劑。
實施例6取36mass％HFC134a、34mass％R13I1、30mass％HFC143，在常溫下進行物理混合后作為制冷劑。
實施例7取16mass％HFC134a、35mass％HFC152a、49mass％HFC245fa，在常溫下進行物理混合后作為制冷劑。
實施例8取31mass％HFC134a、23mass％R13I1、46mass％HFC245fa，在常溫下進行物理混合后作為制冷劑。
實施例9取8mass％HFC152a、70mass％R13I1、22mass％HFC245fa，在常溫下進行物理混合后作為制冷劑。
實施例10取98mass％R13I1、2mass％HC600，在常溫下進行物理混合后作為制冷劑。
實施例11取98mass％R13I1、2mass％HC600a，在常溫下進行物理混合后作為制冷劑。
若熱泵系統(tǒng)的設計工況取為平均蒸發(fā)溫度為40℃，平均冷凝溫度為90℃，吸氣過熱溫度為5℃(對有些工質(zhì)，取適當?shù)呐艢膺^熱度以保證避免濕壓縮)，過冷溫度為5℃，壓縮過程定熵效率為75％，根據(jù)循環(huán)計算，上述11個實施例的有關(guān)參數(shù)和循環(huán)性能指標如表2所示。
表2本發(fā)明實施例性能


權(quán)利要求
1.一組含有HFCs及HCs的中高溫熱泵混合工質(zhì)，含有三氟碘甲烷(R13I1)，1，1，1，2-四氟乙烷(HFC134a)，1，1，2-三氟乙烷(HFC143)，1，1-二氟乙烷(HFC152a)，1，1，1，3，3，3-六氟乙烷(HFC236fa)，1，1，1，3，3-五氟丙烷(HFC245fa)，丁烷(HC600)，異丁烷(HC600a)等組元物質(zhì)，其特征是由HFC134a、HFC152a、HFC236fa組成含有HFCs的中高溫熱泵混合工質(zhì)-1，由HFC134a、R13I1、HFC236fa組成含有HFCs的中高溫熱泵混合工質(zhì)-2，由HFC152a、R13I1、HFC236fa組成含有HFCs的中高溫熱泵混合工質(zhì)-3，由HFC134a、HFC152a、HFC143組成含有HFCs的中高溫熱泵混合工質(zhì)4，由HFC152a、R13I1、HFC143組成含有HFCs的中高溫熱泵混合工質(zhì)-5，由HFC134a、R13I1、HFC143組成含有HFCs的中高溫熱泵混合工質(zhì)-6，由HFC134a、HFC152a、HFC245fa組成含有HFCs的中高溫熱泵混合工質(zhì)-7，由HFC134a、R13I1、HFC245fa組成含有HFCs的中高溫熱泵混合工質(zhì)-8，由HFC152a、R13I1、HFC245fa組成含有HFCs的中高溫熱泵混合工質(zhì)-9，由R13I1、HC600組成含有HCs的二元中高溫熱泵混合工質(zhì)-1，由R13I1、HC600a組成含有HCs的二元中高溫熱泵混合工質(zhì)-2。
2.按照權(quán)利要求1所述的含有HFCs及HCs的中高溫熱泵混合工質(zhì)，其特征是上述各種組元物質(zhì)的具體配比(質(zhì)量百分比)為HFC134a/HFC152a/HFC236fa(含有HFCs的中高溫熱泵混合工質(zhì)-1，包含HFC152a為零組分時，HFC134a/HFC236fa為二元混合工質(zhì))10-95/0-30/5-90％，HFC134a/R13I1/HFC236fa(含有HFCs的中高溫熱泵混合工質(zhì)-2，包含HFC134a為零組分時，R13I1/HFC236fa為二元混合工質(zhì))0-60/30-95/10-70％，HFC152a/R13I1/HFC236fa(含有HFCs的中高溫熱泵混合工質(zhì)-3，包含R13I1為零組分時，HFC152a/HFC236fa為二元混合工質(zhì))5-38/0-57/5-62％，HFC134a/HFC152a/HFC143(含有HFCs的中高溫熱泵混合工質(zhì)-4，包含HFC152a為零組分時，HFC134a/HFC143為二元混合工質(zhì))45-90/0-45/10-55％，HFC134a/R13I1/HFC143(含有HFCs的中高溫熱泵混合工質(zhì)-5，包含HFC134a為零組分時，R13I1/HFC143為二元混合工質(zhì))0-36/62-98/2-38％，HFC152a/R13I1/HFC143(含有HFCs的中高溫熱泵混合工質(zhì)-6)2-35/60-93/5-38％，HFC134a/HFC152a/HFC245fa(含有HFCs的中高溫熱泵混合工質(zhì)-7，包含HFC152a為零組分時，HFC134a/HFC245fa為二元混合工質(zhì))30-90/0-35/10-70％，HFC134a/R13I1/HFC245fa(含有HFCs的中高溫熱泵混合工質(zhì)-8，包含HFC134a為零組分時，R13I1/HFC245fa為二元混合工質(zhì))0-55/35-95/5-65％，HFC152a/R13I1/HFC245fa(含有HFCs的中高溫熱泵混合工質(zhì)-9)5-40/0-50/10-60％，R13I1/HC600(含有HCs的二元中高溫熱泵混合工質(zhì)-1)97-99/1-3％，R13I1/HC600a(含有HCs的二元中高溫熱泵混合工質(zhì)-2)97-99/1-3％。
全文摘要
一組含有HFCs及HCs的中高溫熱泵混合工質(zhì)，適合作為冷凝溫度為60－120℃的中高溫熱泵系統(tǒng)的制冷劑。該組混合工質(zhì)含有HFC134a，HFC152a，R13I1，HFC143，HFC236fa，HFC245fa、HC600、HC600a等8種組元物質(zhì)。8種物質(zhì)按不同的質(zhì)量比例組成的二元和三元混合物。其制備方法是，將上述各種組元按指定的配比在常溫下進行物理混合，得到相應的混合工質(zhì)。本發(fā)明不破壞臭氧層，溫室效應勢較低，符合環(huán)保要求；熱工參數(shù)適宜，循環(huán)性能優(yōu)良，既可采用HCFC22空調(diào)壓縮機優(yōu)化設計新工質(zhì)中高溫熱泵系統(tǒng)，又可將新工質(zhì)直接應用于原HCFC22空調(diào)機組，將原空調(diào)機組轉(zhuǎn)換為新工質(zhì)中高溫熱泵機組。
文檔編號C09K5/00GK1563256SQ20041001883
公開日2005年1月12日 申請日期2004年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月5日
發(fā)明者王懷信, 馬利敏, 鄭臣明, 張宇, 楊強 申請人:天津大學