專利名稱：：1,1,1,3,3-五氟丙烷、1,1,1,2,3,3-六氟丙烷和1,1,1,2-四氟乙烷混合物工作流體及其...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及用于加瓶冷卻裝置的工作流體。本發(fā)明進(jìn)一步涉及U,l,3,3-五氟丙烷(R245fa)、U,U,3,3-六氟丙^(R236ea)和1,1,1,2-四氟乙烷(R134a)混合物工作流體。本發(fā)明更進(jìn)一步涉及采用該工作流體加熱或冷卻的方法。本發(fā)明更力爐一步涉及一種具有該工作流體的用于加熱或冷卻的錢。
背景技術(shù)：
：已經(jīng)使用熱泵將低級(jí)熱能經(jīng)熱力學(xué)循環(huán)提升至高級(jí)熱能，所述低級(jí)熱能為例如由空氣、土壤、地表水或地下水、地?zé)?、太?yáng)能和工業(yè)廢熱和工業(yè)生產(chǎn)液流得到的那些。熱泵體系具有向低級(jí)熱流施加能量的壓縮機(jī)。熱泵體系使用工作流體，即制冷劑，經(jīng)熱力學(xué)循環(huán)促進(jìn)熱的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)移。熱泵體系己經(jīng)用于加熱和冷卻目的。以前，使用氯氟烴如三氯氟甲烷(CFC-ll)、1,1,2-三氯三氟乙烷(CFC-U3)和1，2-二氯-l，l，2，2-四氟乙錄CFC-l14)作為熱泵、冰箱和其它加熱v7襯卩裝置和機(jī)器中的工作流體。由于前述的工作流體表現(xiàn)出較高水平的臭氧消耗潛力(OzoneDepletionPotential)(ODP)和，變暖潛力(GlobalWarmingPotential)(GMP),它們的應(yīng)用已經(jīng)被廣泛地終止了。在加熱和冷卻應(yīng)用中，氯氟烴已經(jīng)被表現(xiàn)出較低ODP和GMP的其它工作流體取代，所述其它工作流體例如為氫氯氣烴和氫氟烴。該工作流體包括氯二氟甲烷(R-22)、R407C、R410A和1，1，U-四氟乙烷(R-134a)。R407C為二氟甲烷(R-32)、2-氯-l，l，l，2-四氟乙烷(R-124)、R-134a、l-氯-l,l-二氟乙烷(R142b)的共混物。R410A為R-22和五氟乙;^(R-125)的共混物。替代工作流體在氯氟烴工作流體運(yùn)行的中-高溫下沒有提供相同的操作范圍。特別關(guān)注的是中-高溫度即7crc-i(xrc的冷凝M^和高溫即高于ioo'c的冷凝溫度。例如，對(duì)于R22、R407C和R410A，最高冷凝溫變?yōu)?5°C。對(duì)于R134a，可達(dá)到的最高冷凝、皿為73'C。當(dāng)冷凝MJtffit該范圍時(shí)，循環(huán)性能變差，并械因過大排放壓力和、驢(由壓縮m^生的)導(dǎo)致事社升的風(fēng)險(xiǎn)。期望獲得一種表現(xiàn)出低ODP和GWP，并在中溫和高溫范圍內(nèi)，特別是在70'C-100'C中-高冷凝溫度范圍內(nèi)提供優(yōu)異熱性能的工作流體。迸一步期望獲得一種用于熱泵體系和如空調(diào)體系和冷卻器的其它加撫冷卻機(jī)的工作流體。
發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于加熱和冷卻的工作流體。所述工作流體為約1質(zhì)量％-約98質(zhì)量Xl,l,l,3,3-五氟丙烷(R245fa)、約1質(zhì)量％-約98質(zhì)量％1,1,1,2，3,3-六氟丙^(R236ea)和約1質(zhì)量％-約訴質(zhì)量^l，l,l，2-四氟乙烷(R134a)的混合物。所述U,U3-五氟丙垸、1,1，U3,3-六氟丙烷和1,U,2-四氟乙烷占該混^/質(zhì)量的90%或更高。進(jìn)一步地根據(jù)本發(fā)明，提供一種加掛冷卻裝置。所述裝置具有在循環(huán)中串連的壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹單元和蒸發(fā)器。該裝置進(jìn)一步在其中具有約1質(zhì)量98質(zhì)量％的R245fa、約1質(zhì)量％-約98質(zhì)量％的R236ea和約1質(zhì)量％-約98質(zhì)量X的R134a混合物工作流體。所述R245fa、R236ea和R134a占該混合物質(zhì)量的約90質(zhì)量％或更高。進(jìn)一步地根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于加掛^4啲方法。該方法具有如下步驟(a)蒸發(fā)低壓液體形式的工作流體，形成低壓蒸氣；(b)壓縮低壓蒸氣至高壓蒸氣；(c)冷凝高壓蒸氣至高壓液體；(d)膨脹高壓液體至低壓液體；和(e)循環(huán)低壓液體至步驟a)。所述工作流體包括約1質(zhì)量％-約98質(zhì)量XR245fa、約1質(zhì)量%-約98質(zhì)量XR236ea和約1質(zhì)量％-約98質(zhì)量％的R134a。R245fa、R236ea和R134a占所述混合物的約90質(zhì)量％或更高。進(jìn)一步地根據(jù)本發(fā)明，提供一種冷卻方法。所述方法包括如下步驟蒸發(fā)約1質(zhì)量％-約98質(zhì)量XR245fa、約1質(zhì)量％-約98質(zhì)量XR236ea和約1質(zhì)量^-約98質(zhì)量^R134a的混合物。R245fa、R236ea和R134a占該混合物的約90質(zhì)量％或更高。進(jìn)一步地根據(jù)本發(fā)明，提供一種加熱方法。所述方法包括如下步驟冷凝約1質(zhì)量％-約98質(zhì)量XR245fa、約1質(zhì)量％-約98質(zhì)量^l,l,l又3，3-六氟丙烷和約1質(zhì)量％-約98質(zhì)量％1,1，1,2-四氟乙垸的混溯。R245fa、R236ea和R134a占該混合物的約90質(zhì)量％或更高。具體實(shí)施例方式本發(fā)明的混糊具有以下三禾中組分，R245fa、R236ea和R134a。所述混合物具有約1-約98質(zhì)量％，,約2-約40質(zhì)量％，和最i^約10質(zhì)量％-約40質(zhì)量％的R245fa。所述混合物還具有約1-約98質(zhì)量％，優(yōu)選約2質(zhì)量％-約40質(zhì)量％，和最優(yōu)選約10質(zhì)量％-約40質(zhì)量％的R236ea。所述混合物還具有約1-約98質(zhì)量％，優(yōu)選約10質(zhì)量％-約85質(zhì)量％，和最優(yōu)選約20質(zhì)量％-約70質(zhì)量Q/。的R134a。R245fa、R236ea和R134a占該混合物質(zhì)量的約90%或更高，，約95%或更高。本發(fā)明的混合物還可具有少量，即最高約10質(zhì)量°/。和，最高約5質(zhì)量％的表現(xiàn)出低ODP和GWP的除R245fa、R236ea和R34a之外的制冷劑組分。這樣的組分通常為氫氯氟烴和氫氟烴。適宜的組^括但不限于R-22、R-32、1，l-二氯-2,2,2-三氟乙烷(R123)、R-124、R曙125、R142b、1,l-二氟乙'鄉(xiāng)152a)、1，1,2-三氟乙烷(R143)、U,l-三氟乙烷(R143a)、1，1,2,2，3-五氟丙烷(R245ca)、R407C和R410A。本發(fā)明的其它方面為一種采用R245fa、R236ea和R134a混合物的加熱或冷卻的裝置和方法。所述裝置經(jīng)過蒸氣壓縮循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)，其包括四個(gè)基本過程蒸發(fā)、壓縮、冷凝和膨脹。該裝置具有以下機(jī)械單元壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹單元和蒸發(fā)器。蒸發(fā)器和冷凝器具有熱交換器功能。在部分例子中，該裝置可具有額外的任選機(jī)械單元，如再冷卻器、油分離器和受液器。蒸發(fā)在蒸發(fā)器中發(fā)生。在蒸發(fā)中，熱被蒸發(fā)器中的混合物吸收，即輸出冷卻容量。在熱泵例子中，用于蒸發(fā)器的熱源可以是需要轉(zhuǎn)化為高級(jí)熱能的低級(jí)熱能。在冰箱或冷卻器例子中，蒸發(fā)器從環(huán)境吸熱，起到冷源作用。該混合物作為低壓液體進(jìn)入蒸發(fā)器中，在露點(diǎn)溫度吸熱成為過熱蒸氣。露點(diǎn)溫度低于蒸發(fā)器外部熱源的溫度。相對(duì)于其外部，在蒸發(fā)器中保持正蒸氣壓，以防止空氣或濕氣進(jìn)A^滲入。離幵蒸發(fā)器后，低壓過熱蒸氣3I31吸入管線iaX壓縮機(jī)中，并壓縮至高壓。壓縮機(jī)通過消耗電能或機(jī)械能如內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生壓縮。如果期望或必要，在壓縮機(jī)排氣時(shí)，蒸氣溫度可通過將液體混合^t主入吸入管線中、調(diào)節(jié)輸出與輸入的壓力比或調(diào)節(jié)排出壓力來控制。冷凝在冷凝器中發(fā)生。在冷凝中，冷凝器中的混^t/釋放或轉(zhuǎn)移熱，即熱以高級(jí)熱能(或至少較高級(jí)的，即高于蒸發(fā)器初始吸收的溫度)形式輸出。由壓縮機(jī)排出的高壓過熱蒸氣itA冷凝器中，并放熱形成高腿冷液體。在本發(fā)明中，發(fā)現(xiàn)可在不超過27barg(巴表ffi)壓力和90'C露點(diǎn)下，將40'C熱水轉(zhuǎn)化為80'C熱水。離開冷凝器后，高壓液體皿膨脹單元，因在該單元中發(fā)生壓力降，導(dǎo)致形成低壓液體。在膨脹期間，部分蒸氣由帶有熱量的液體轉(zhuǎn)移，使得液mt下降。優(yōu)選地，在膨脹期間，所述混合物的焓基本不變。若需要或必要，可將高壓液體在傳輸至膨脹單元前在再冷卻器中冷卻，以降低在突然膨脹時(shí)混合物表現(xiàn)出來的急劇蒸發(fā)度。在膨脹單元中膨脹后，低壓液俠和蒸氣)iax蒸發(fā)器，并再次循環(huán)。本發(fā)明的加熱7冷卻裝置可采取任意蒸氣壓縮加熱或冷卻裝置或本領(lǐng)域已知機(jī)器的形式。例子包括熱泵體系、冰箱、制冷器和冷卻器。本發(fā)明在熱泵體系中特別有用。雌的^i卩器為離心襯口器。以下為本發(fā)明的實(shí)施例，不應(yīng)將其解釋作限制本發(fā)明。除非另外說明，否則所有百分?jǐn)?shù)和份數(shù)均為重量。實(shí)施例制備本發(fā)明的工作流體例子，并在熱泵體系中評(píng)估其運(yùn)轉(zhuǎn)特性。將其運(yùn)轉(zhuǎn)特性與參考工作流體R114、R124和l-氯-U-二氟乙'鄉(xiāng)142b)對(duì)比。逸驗(yàn)設(shè)備為熱泵體系。該體系具有串連的壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹單元和蒸發(fā)器。該試驗(yàn)在以下條件下實(shí)施蒸發(fā)器中3(TC露點(diǎn)溫度、冷凝器中90。C露點(diǎn)>鵬、IO'C過熱、5。C過冷、59.3%等摘效率、在2.8-3范圍內(nèi)的理想加熱性能系數(shù)(COP)，和壓縮機(jī)中UO'C的排放溫度。數(shù)據(jù)在規(guī)定條件下采用NationalInstituteofStandardsandTechnology(N1ST)的Refyrop7.1軟件收集。R245fa、R236ea和R134a為實(shí)施例工作流體中的組分。所i^且分以其規(guī)定質(zhì)量百分?jǐn)?shù)在室溫下物理混合。組分的物理tW示于下表l中。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>Bara-巴,衝ODP-臭氧損耗潛力GWP-地球變暖潛力N-不可燃結(jié)果列于表2-6中。實(shí)施例以10質(zhì)量％(重量)增量列出。參考組分R114、R124和R142b因其相對(duì)較大體積容量和其非ODP性而被選擇用于性肖瀏比。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表3(實(shí)施例6-13)<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>表4(實(shí)施例14-21)<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>表5(實(shí)施例22-29)<table>complextableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>用于混合物實(shí)施例的飽和壓在9(TC露點(diǎn)溫度下介于19-27bara(巴絕對(duì)值)之間。這是期望的，因?yàn)樵摶旌衔锬軌蛉缭诂F(xiàn)有的商用壓縮機(jī)中一樣j頓，所述壓縮機(jī)因?yàn)槭褂肦22、R134a和R404A而被M,其還表現(xiàn)出類似的飽和壓。混合物實(shí)施例還在1巴絕對(duì)壓力下表現(xiàn)出低沸點(diǎn)。低沸點(diǎn)保證了熱泵體系不但在運(yùn)轉(zhuǎn)期間，而且在離線期間以及運(yùn)輸和存儲(chǔ)期間均能保持正壓。正體系壓防止了空氣和濕氣滲入熱泵體系中，并使得冷凝壓力能夠被適宜地控制。對(duì)于本發(fā)明的所有實(shí)施例，1巴下的沸點(diǎn)低于-5'C,從而在熱泵體系中于高溫制牛下售,持正壓。如果環(huán)境ME降到氏于混^tJ的露點(diǎn)(如在冬爭(zhēng)^IT)，則熱泵不應(yīng)在運(yùn)輸或存儲(chǔ)期間加入該混合物。實(shí)施例27、28和3卜36表明了在高露點(diǎn)冷凝^Jt下的有效性能和效率。應(yīng)理解上述記載僅是對(duì)本發(fā)明的解釋。各替代方案和改進(jìn)可由本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明下作出。因此，本發(fā)明應(yīng)包括落在附屬的權(quán)利要求書范圍內(nèi)的所有這些替代方案、和。權(quán)利要求1.一種用于加熱和冷卻的工作流體，包括約1質(zhì)量％-約98質(zhì)量％的1，1，1，3，3-五氟丙烷、約1質(zhì)量％-約98質(zhì)量％的1，1，1，2，3，3，-六氟丙烷和約1質(zhì)量％-約98質(zhì)量％的1，1，1，2-四氟乙烷的混合物，其中1，1，1，3，3-五氟丙烷、1，1，1，2，3，3-六氟丙烷和1，1，1，2-四氟乙烷占該混合物的約90質(zhì)量％或更高。2.權(quán)禾腰求l的工作流體，包括約2質(zhì)量％-約40質(zhì)量％的1，1,1,3,3-五氟丙烷、約2質(zhì)量％-約40質(zhì)量％的1,1,1,2，3,3-六氟丙烷和約10質(zhì)量％-約85質(zhì)量％的1，,1,2-四氟乙烷的混^。3.—種加掛冷卻裝置，包括在循環(huán)中串連的壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹單元和蒸發(fā)器,其中所述裝置進(jìn)一步包括約1質(zhì)量％-約98質(zhì)量％的U,l，3，3-五氟丙烷、約1質(zhì)量％-約98質(zhì)量％的1,1,1,2，3,3，-Am丙烷和約1質(zhì)量％-約98質(zhì)量％的1,1，1，2-四氟乙烷的混合物的工作流體，其中1,1,1,3,3-五氟丙烷、U,l,2，3,3-六氟丙烷和1,1，1,2-四氟乙烷占該混合物的約90質(zhì)量％或更高。4.權(quán)利要求3的裝置，其中工作流體為約2質(zhì)量％-約40質(zhì)量％的1,1,1,3,3-五氟丙烷、約2質(zhì)量％-約40質(zhì)量％的1，U,2,3,3-六氟丙烷和約10質(zhì)量％-約85質(zhì)量％的1,1，1,2-四氟乙烷的混合物。5.—種用于加撫冷卻的方法，包括(a)蒸發(fā)低壓液體形式的工作流體，形成低壓蒸氣；(b)壓縮低壓蒸氣至高壓蒸氣；(C)冷凝高壓蒸氣至高壓液體；(d)膨脹高壓液體至低壓液體；和(e)循環(huán)低壓液體至步驟a)，其中工作流體包括約1質(zhì)量％-約98質(zhì)量％的U，l,3,3-五氟丙烷、約1質(zhì)量％-約98質(zhì)量％的1,1,l又3,3-六氟丙烷和約1質(zhì)量％-約98質(zhì)量％的1，1，1，2-四氟乙烷的混合物。6.權(quán)禾腰求5的方法，其中工作流體為約2質(zhì)量％-約40質(zhì)量％的1,1，U3-五氟丙烷、約2質(zhì)量％-約40質(zhì)量％的1,1，1,2,3,3-六氟丙烷和約10質(zhì)量％-約85質(zhì)量％的1，1,1,2-四氟乙烷的混合物。7.權(quán)利要求5的方法，其中1，1，1,3，3-五氟丙烷、1，1,1,2,3,3-六氟丙烷和U,l,2-四氟乙烷占所述混合物的約90質(zhì)量％或更高。8.權(quán)利要求5的方法，其中所述混，進(jìn)一步包括最多約10質(zhì)量％的與Jl^不同的氫化氯，和/,化iUS。9.一種冷卻方法，包括蒸發(fā)約1質(zhì)量％-約98質(zhì)量％的1,1,1,3,3-五氟丙烷、約1質(zhì)量％-約98質(zhì)量％的1,1,1,2,3,3-六氟丙垸和約1質(zhì)量％-約98質(zhì)量。％的1,1,1，2-四氟乙烷的混合物，其中U,U3-五氟丙烷、1，U,2，3,3-六氟丙烷和1,1,1,2-四氟乙烷占所述混合物的90質(zhì)量％鞭高。10.—種加熱方法，包括冷;鏃勺1質(zhì)量％-約98質(zhì)量％的1,1,1,3，3-五氟丙烷、約1質(zhì)量％-約98質(zhì)量％的U,l,2，3,3-7^丙烷和約1質(zhì)量％-約98質(zhì)量％的1,1，1,2德乙烷的混合物，其中1,1，1,3，3-五氟丙烷、U,l,2,3,3，-六氟丙烷和UU-四氟乙烷占所述混合物的約90質(zhì)量％鞭高。全文摘要本發(fā)明涉及1，1，1，3，3-五氟丙烷、1，1，1，2，3，3-六氟丙烷和1，1，1，2-四氟乙烷混合物的工作流體及其使用方法和裝置。本發(fā)明提供一種用于加熱和冷卻的工作流體。該流體為約1質(zhì)量％-約98質(zhì)量％的1，1，1，3，3-五氟丙烷、約1質(zhì)量％-約98質(zhì)量％的1，1，1，2，3，3-六氟丙烷和約1質(zhì)量％-約98質(zhì)量％的1，1，1，2-四氟乙烷的混合物。所述1，1，1，3，3-五氟丙烷、1，1，1，2，3，3-六氟丙烷和1，1，1，2-四氟乙烷占所述混合物的約90質(zhì)量％或更高。還提供一種使用所述混合物的裝置，和使用該混合物加熱和冷卻的方法。文檔編號(hào)C09K5/04GK101372612SQ20081016116公開日2009年2月25日申請(qǐng)日期2008年8月19日優(yōu)先權(quán)日2007年8月20日發(fā)明者孫藹軍申請(qǐng)人:霍尼韋爾國(guó)際公司