專利名稱：一種節(jié)能環(huán)保型非共沸混合制冷劑的制作方法
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，長期以來使用氟里昂R12(CCl2F2)，一直沿用六十年之久，但是人們發(fā)現(xiàn)人類正面臨著有史以來最嚴(yán)重的環(huán)境危機，特別是由于氟里昂R12的大量使用嚴(yán)重破壞大氣臭氧層，令人憂慮的是臭氧層的破壞對人類生存造成重大危害，所以世界各國特別關(guān)注，并簽訂了蒙特利爾議定書，按照蒙特利爾議定書中規(guī)定，在臭氧耗損物質(zhì)中，包括氟里昂R12在內(nèi)的氯氟烴是危害最嚴(yán)重，屬于絕對的控制和禁止使用物質(zhì)，并明確規(guī)定發(fā)展中國家從2006年起禁止使用，為此，世界各國的廣大科技工作者投入大量人力、物力來尋找和開發(fā)出替代氟里昂R12的制冷劑，從而對大氣臭氧層不造成破壞或極少造成破壞，而且對制冷設(shè)備及零部件無需做改動或做較小改動。
到目前為止，尚未找到或開發(fā)出R12的理想最終替代物，但是世界各國已經(jīng)開發(fā)研究出多元混合制冷劑，其中有一些已被認(rèn)為是很有可能替代氟里昂R12的新的混合制冷劑，例如美國專利4810403等公開的如R22/R124/R152a混合制冷劑，日本特開昭52-70466公開的R22/R115/CH3Cl可能為有實用價值的混合制冷劑，但這些混合型制冷劑仍有一定的局限性，對于不同的蒸發(fā)溫度區(qū)域和冷凝溫度區(qū)域都有一定的適用范圍，不可能一種混合型制冷劑都適用。而且對已公開的制冷劑用于制冷、熱泵和空調(diào)設(shè)備中，節(jié)能效果都不大，一般為5-10％，而且對原有制冷、熱泵及空調(diào)設(shè)備需作較多改動，這將給實際應(yīng)用和推廣帶來諸多困難。
申請人在在先的中國專利授權(quán)公告號CN1030204C公開的一種混合制冷劑R22/R152a/R142b/RC318(一氯二氟甲烷/1，1-二氟乙烷/1-氯-1，1-二氟乙烷/八氟環(huán)丁烷)，發(fā)明人對該制冷劑進行了深入細(xì)致的系統(tǒng)的后續(xù)實驗研究，從節(jié)能和環(huán)保角度出發(fā)，科學(xué)篩選其混配比例，進行了大量實驗，同時在該制冷劑十多年的生產(chǎn)應(yīng)用中進行了大量的對制冷設(shè)備、熱泵、空調(diào)等的制冷劑替換和充裝工程，發(fā)明人從實驗研究結(jié)果、工程測試結(jié)果及生產(chǎn)應(yīng)用開發(fā)中驚奇的發(fā)現(xiàn)該混合制冷劑在某一特定比例混配時，具有特別優(yōu)異的綜合性能，尤其是節(jié)能效果顯著，超出原CN01030204C 25％-30％，又無需對目前市場現(xiàn)有制冷、熱泵及空調(diào)等設(shè)備作改造或較少改動，對環(huán)境的破壞降至最低點，是滿足國際環(huán)保要求的新一代理想節(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、綜合性能優(yōu)異、環(huán)保性能好，可完全替代CFC制冷劑使用的新一代節(jié)能環(huán)保型非共沸混合制冷劑。
本選擇發(fā)明提供的節(jié)能環(huán)保型非共沸混合制冷劑由一氯二氟甲烷43.0-46.5％(重量)，1，1-二氟乙烷6.0-9.0％(重量)，1-氯-1，1-二氟乙烷4.0-6.0％(重量)，八氟環(huán)丁烷41.0-44.0％(重量)組成，其中最大雜質(zhì)濃度小于15％。
根據(jù)本選擇發(fā)明(或簡稱本發(fā)明)提供的節(jié)能環(huán)保型非共沸混合制冷劑中，組份一氯二氟甲烷(R22)，化學(xué)分子式CHClF2，分子量為86.5，標(biāo)準(zhǔn)沸點為-41℃，臨界溫度為96.2℃，臨界壓力為4.99Mpa，1，1-二氟乙烷(R152a)，化學(xué)分子式CH3CHF2，分子量為66.0，標(biāo)準(zhǔn)沸點為-25℃，臨界溫度為113.2℃，臨界壓力為4.5Mpa；1-氯-1，1-二氟乙烷(R142b)，化學(xué)分子式CH3CClF2，分子量為100.5，標(biāo)準(zhǔn)沸點為-10℃，臨界溫度為137.1℃，臨界壓力為4.1Mpa；八氟環(huán)丁烷(RC318)，化學(xué)分子式C4F8，分子量為200.0，標(biāo)準(zhǔn)沸點為-6℃，其混合制冷劑在常壓下沸程為-30.9℃--27.5℃，接近于R12等CFC單一組份制冷劑，綜合性能優(yōu)良，熱工參數(shù)和運行參數(shù)良好，壓比、排氣溫度適中，系統(tǒng)工況大為改善，節(jié)能效果顯著，無毒、無腐蝕，環(huán)保性能好，基本不破壞臭氧層，是一種可替代CFC的中長期性節(jié)能環(huán)保型非共沸混合制冷劑，與CN1030204C披露的其它配比的混合制冷劑性質(zhì)相比差異較大。該混合制冷劑不存在有單一的相變化溫度，而是一個溫度變化范圍，稱溫度滑移，它取決于混合制冷劑的汽—液平衡，在不考慮壓力降的情況下，溫度變化貫穿整個設(shè)備，本發(fā)明提供的混合制冷劑的溫度滑移較小，滑移溫度為3.4℃，而CN1030204C披露的其它配比的混合制冷劑的沸程為-25.5℃--32.9℃，滑移溫度為7.4℃，由于溫度滑移較小，本發(fā)明獲取或增加循環(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，而其露點和泡點的差異又可控制在合理的范圍內(nèi)，在逆流和順流熱交換器中都發(fā)揮出潛在的優(yōu)勢，節(jié)能顯著。
本選擇發(fā)明混合制冷劑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)、儲存、使用中或特定工況下組份分離現(xiàn)象，本發(fā)明的混合制冷劑在-60℃-200℃的范圍內(nèi)都可穩(wěn)定工作，調(diào)節(jié)和應(yīng)用范圍廣。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，以減少使用制冷劑引起的二氧化碳排放所造成的間接全球變暖效應(yīng)，將對環(huán)境綜合的不利影響因素降至較低水平。
本選擇發(fā)明的混合制冷劑很好的滿足了環(huán)保、熱工等方面的要求，與CN 1030204C專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)裝置中可節(jié)能58-62.5％，在制冷裝置中可節(jié)能57-62％，比CN 1030204C披露的其它配比的制冷劑節(jié)能率(在熱泵和空調(diào)裝置中節(jié)能20％-35％，制冷裝置中可節(jié)能15％-35％)提高了25-30％。
(1)在制冷循環(huán)中，制冷量和性能系數(shù)同為重要的評定參數(shù)，本發(fā)明涉及的制冷劑相比CN 1030204C披露的其它配比的制冷劑，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，其壓比、壓機繞組運行溫度等參數(shù)接近但優(yōu)于R12，各項參數(shù)都在允許范圍內(nèi)，對壓縮機、換熱器等設(shè)備影響較小，無需改動。
(2)本發(fā)明涉及的混合制冷劑可通過增加回?zé)嵫h(huán)同時增大制冷量和性能系數(shù)，實驗表明在本發(fā)明提供的制冷劑組分濃度配比條件下，在回?zé)嵫h(huán)中可以更好的減少傳熱溫差，提高能量利用效率，由此增大的制冷量比CN 1030204C披露的其它配比的制冷劑在回?zé)嵫h(huán)中增大的制冷量高出4％，同時在有條件對原0有系統(tǒng)設(shè)備改進和設(shè)計新系統(tǒng)時更有潛力提高制冷量。
(3)在選擇替代制冷劑時，制冷劑對系統(tǒng)可靠性、使用壽命影響以及材料相容性可通過測定壓縮機機殼溫度和排氣溫度來間接獲得。通過實際應(yīng)用測定，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用本發(fā)明涉及的混合制冷劑比應(yīng)用CN 1030204C披露的其它配比的制冷劑的壓縮機的機殼溫度和排氣溫度分別要低5℃和7℃，從而增加了統(tǒng)可靠性，延長了使用壽命。
2、穩(wěn)定性好，與CN 1030204C專利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R22、R152a、R142b、RC318四種組分，但在本選擇發(fā)明所給定的濃度比例范圍內(nèi)，由于分子間作用力的影響更容易形成均勻、穩(wěn)定的混合物，在生產(chǎn)、貯存、使用過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、冷凝器、蒸發(fā)器等設(shè)備中，在系統(tǒng)靜止、啟動、運行等各階段都能保持設(shè)計組分比例。
3、兼容性好，適用范圍廣，與原來的制冷機組部件和潤滑油完全兼容，與礦物油、烷基苯油等潤滑油的相溶性提高，因而沒必要更換原空調(diào)、制冷系統(tǒng)中使用的潤滑油，避免了為更換較貴的新潤滑油而必須做的系統(tǒng)清洗工作，改善了系統(tǒng)的潤滑和回油性能，使壓縮機排入制冷劑循環(huán)中的礦物油和烷基苯油等潤滑油可重復(fù)送入壓縮機，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)備浪費和經(jīng)濟損失，解決了在發(fā)展中國家CFC替代時成本較高的問題；調(diào)整參數(shù)減少，僅通過調(diào)節(jié)毛細(xì)管、節(jié)流閥等節(jié)流裝置即可達到節(jié)能效果；與CN 1030204C披露的其它配比的制冷劑相比同等條件下可改善壓縮機排氣溫度和排氣壓力，優(yōu)化壓縮機工況，提高使用壽命。
4、適應(yīng)性好，容許添加如潤滑劑、腐蝕抑制劑、穩(wěn)定劑等適宜的材料以滿足不同的使用目的，而不影響其本身的基本物性，同時還可用作噴霧推進劑、傳熱介質(zhì)、動力循環(huán)工作液、聚合物膨脹劑等，適用性明顯優(yōu)于CN 1030204C披露的其它配比的混合制冷劑。
5、降低成本，本發(fā)明涉及的混合制冷劑由于具有優(yōu)異的熱工性能，在實際應(yīng)用中使用量減少，約為CN 1030204C披露的其它配比的制冷劑用量的80％，大大節(jié)約了成本。
6、更具有實用性，適合中國的國情，除了不含CFC、無毒、無腐蝕性等特點外，更具有提高設(shè)備運行效率，降低用戶運行費用的優(yōu)勢。用于現(xiàn)有設(shè)備環(huán)保制冷劑工程改造，直接注入即可使用，是直接替換R12等的理想制冷劑，也可直接替代R134a以提高系統(tǒng)能效；也可應(yīng)用于新設(shè)備的制造生產(chǎn)，可確保制造商的設(shè)備滿足發(fā)達國家環(huán)保要求，無需重新設(shè)計壓縮機、改變原生產(chǎn)線、更換潤滑油和零部件，減少新設(shè)備的制造成本，可以增加利潤。隨著中國政府履行《保護臭氧層維也納公約》和《關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書》等國際公約及《中國逐步淘汰消耗臭氧層物質(zhì)國家方案》規(guī)定期限的迫近，其具有廣闊的市場前景和巨大需求。
本發(fā)明提供的節(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，無需特殊配制。
具體實施例方式本選擇發(fā)明將用下列非限定性實施例對本發(fā)明的制冷劑做進一步的說明，有助于對本選擇發(fā)明混合制冷劑特點的理解，但本發(fā)明的保護范圍并不限于實施例。
實施例1按照R22 43.5％(重量)，R152a 8.5％(重量)，R142b 5％(重量)，RC318 43％(重量)組成的混合制冷劑，經(jīng)應(yīng)用測試在熱泵和空調(diào)裝置中可節(jié)能58.5-62％，在制冷裝置中可節(jié)能57-62％，經(jīng)某單位用此實施例混合制冷劑替代原先使用CN1030204C所披露的其他配比混合制冷劑后，其節(jié)能效果又增加28％。
實施例2按照R22 45％(重量)，R152a 7％(重量)，R142b 5.5％(重量)，RC318 42.5％(重量)組成的混合制冷劑，經(jīng)應(yīng)用測試在熱泵和空調(diào)裝置中可節(jié)能59-62.5％，在制冷裝置中可節(jié)能58.5-62％，經(jīng)某公司用此實施例混合制冷劑替代原先使用CN1030204C所披露的其他配比混合制冷劑后，其節(jié)能效果又增加29％。
實施例3按照R22 46％(重量)，R152a 8％(重量)，R142b 4.5％(重量)，RC318 41.5％(重量)組成的混合制冷劑，經(jīng)應(yīng)用測試在熱泵和空調(diào)裝置中可節(jié)能58-61.5％，在制冷裝置中可節(jié)能58-61.5％，經(jīng)某單位用此實施例混合制冷劑替代原先使用CN1030204C所披露的其他配比混合制冷劑后，其節(jié)能效果又增加26％。
對比例1按照CN 1030204C批露的其它配比的對比制冷劑R22 38％(重量)，R152a 10％(重量)，R142b 13％(重量)，RC318 39％(重量)，經(jīng)應(yīng)用測試在熱泵和空調(diào)裝置中可節(jié)能27-31％，在制冷裝置中可節(jié)能26.5-30％。
對比例2按照CN 1030204C批露的其它配比的對比制冷劑R22 50％(重量)，R152a 5％(重量)，R142b 7％(重量)，RC318 38％(重量)，經(jīng)應(yīng)用測試在熱泵和空調(diào)裝置中可節(jié)能25.5-28％，在制冷裝置中可節(jié)能25-28％。
若制冷系統(tǒng)的設(shè)計工況取蒸發(fā)溫度-23.3℃，冷凝溫度取54.4℃，過冷溫度32.2℃，過熱溫度32.2℃，環(huán)境溫度32.2℃，將實施例1、2、3制冷劑的有關(guān)參數(shù)和R12、R134a及對比例制冷劑1、2的比較列于表1。
表1 實施例1、2、3混合制冷劑與R12、R134a及對比例1、2制冷劑的參數(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)備進行制冷運行時，制冷量與有效輸入功率之比。
輸入功率*，制冷量*，EER*，節(jié)能率均是以單一R12制冷劑為基準(zhǔn)進行比較；使用R134a制冷劑時對潤滑油、橡膠件等進行了更換；所有比較均保證在調(diào)整到最佳工況下進行。
由表1可見，本選擇發(fā)明提供這三個實施例的制冷劑性能優(yōu)越，其壓比、壓機繞組運行溫度等參數(shù)接近但優(yōu)于R12，各項參數(shù)都在允許范圍內(nèi)，可直接灌注替代原R12等CFC制冷劑，對原設(shè)備部件無需作任何更換或變動；實施例1、2、3在輸入功率小于其它對比例的情況下，制冷量卻明顯增大，能量系數(shù)EER顯著高于R12、R134a.及按照CN 1030204C其它范圍組成的對比例1、2的制冷劑，節(jié)能效果特別顯著，實際應(yīng)用時灌注量可相應(yīng)減少。
表2給出了實施例1中的制冷劑和對比例1中的制冷劑分別替代同一汽車空調(diào)設(shè)備中R12的制冷效果比較結(jié)果，通過將同一被測汽車置于同一穩(wěn)定環(huán)境中，同等初始工況和汽車發(fā)動機工況條件下測試其效果，實驗結(jié)果可見用本選擇發(fā)明提供的制冷劑和CN 1030204C披露的其他配比的制冷劑替換汽車空調(diào)中的R12后，制冷量增加，降溫速度提高，但使用本選擇發(fā)明后制冷量的增加和降溫速度的提高更為顯著，平均降溫速度由0.26℃/min提高到0.57℃/min，而CN 1030204C批露的其他配比的制冷劑平均降溫速度僅由0.26℃/min提高到0.44℃/min，前者比后者要高出30％。
表2 汽車空調(diào)應(yīng)用R12、實施例1及對比例1中制冷劑的制冷效果比較(環(huán)境溫度30.0℃，汽車發(fā)動機轉(zhuǎn)速1000±25r/min)

因此該項選擇發(fā)明的混合制冷劑特點是節(jié)能、環(huán)保、綜合性能優(yōu)異、應(yīng)用簡便，在帶來巨大社會效益的同時也會帶來巨大的經(jīng)濟效益，可廣泛應(yīng)用于各類制冷、空調(diào)等設(shè)備中，為簡單起見，我們僅以我國冰箱行業(yè)為例進行分析中國制冷類家電產(chǎn)品市場是當(dāng)今世界上最具潛力和增長性的市場，其中電冰箱和冰柜是主要的產(chǎn)品之一。電冰箱市場在國內(nèi)正進入成熟期，中國每年的產(chǎn)品約占全球產(chǎn)量的18％，居于世界首位，市場運行平穩(wěn)，預(yù)計2004年全年需求量約為1200萬臺，同時更新需求持續(xù)上升，城鎮(zhèn)更新比例將達到30％，而根據(jù)國內(nèi)外有關(guān)協(xié)定和環(huán)保、節(jié)能法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的限定，無CFC、節(jié)能冰箱將是必然趨勢和發(fā)展重點，該發(fā)明技術(shù)正滿足了這種社會需求，在該行業(yè)中發(fā)展遠景巨大。同時由于電冰箱市場消費群細(xì)分和競爭激烈的特點，該發(fā)明技術(shù)對于制冷設(shè)備生產(chǎn)廠商來講，競爭力絕對優(yōu)勢。
經(jīng)國家商業(yè)用制冷設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心對實際現(xiàn)場家用冰箱、冷柜、汽車空調(diào)、商用展示柜、空調(diào)機組等多種設(shè)備中原使用的R12制冷劑換裝為應(yīng)用本發(fā)明的制冷劑進行了現(xiàn)場測試，結(jié)論是″替換制冷劑前后未更換任何部件，只進行替換制冷劑后的運行態(tài)調(diào)整(制冷劑充注量和膨脹閥調(diào)整)，制冷劑換裝后，壓縮機節(jié)能顯著，工作正?！?，為節(jié)能、環(huán)保、性能優(yōu)異的非共沸混合制冷劑。
權(quán)利要求
1.一種節(jié)能、環(huán)保型非共沸混合制冷劑由一氯二氟甲烷43.0-46.5％(重量)，1，1-二氟乙烷6.0-9.0％(重量)，1-氯-1，1-二氟乙烷4.0-6.0％(重量)，八氟環(huán)丁烷41.0-44.0％(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的節(jié)能、環(huán)保型非共沸混合制冷劑由一氯二氟甲烷45.0％(重量)，1，1-二氟乙烷7.0％(重量)，1-氯-1，1-二氟乙烷5.5％(重量)，八氟環(huán)丁烷42.5％(重量)組成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種節(jié)能環(huán)保型非共沸混合制冷劑由一氯二氟甲烷43.0－46.5％(重量)，1，1－二氟乙烷6.0－9.0％(重量)，1－氯－1，1－二氟乙烷4.0－6.0％(重量)，八氟環(huán)丁烷41.0－44.0％(重量)組成，該混合制冷劑節(jié)能效果顯著，環(huán)保性能好，綜合性能優(yōu)異，是可完全替代CFC制冷劑使用的新一代節(jié)能環(huán)保型非共沸混合制冷劑，可廣泛應(yīng)用于各種制冷、熱泵和空調(diào)等設(shè)備中。
文檔編號C09K5/00GK1673308SQ20041002973
公開日2005年9月28日 申請日期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 申請人:顧雛軍