專利名稱：含有異丁烷(R600a)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)明屬于熱泵或空調(diào)系統(tǒng)中的制冷劑，具體涉及到作為冷凝溫度為60-100° C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60-100° C)的用能緩解，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C02排放，還可以有效利用工業(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80-100° C)、高溫(冷凝溫度高于100° C)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，他們均為CFC類物質(zhì)，其臭氧層破壞勢(ODP)及溫室效應(yīng)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(yīng)用較多的是以HCFC22或其替代物R407C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° C，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60-100° C的中高溫熱泵系統(tǒng)應(yīng)用而研制的，也可用做離心式制冷、空調(diào)機組的工質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一組含有異丁烷(R600a)的適于中高溫熱泵機組應(yīng)用的新工質(zhì)，使其環(huán)境特性和環(huán)境性能俱佳。本發(fā)明內(nèi)容介紹根據(jù)優(yōu)勢互補的原則進行組元組合，篩選得到下述性能優(yōu)良的中高溫熱泵混合工質(zhì)。具體包括異丁烷(R600a)、l，I, 1，3，3-五氟丙烷(R245fa)、三氟碘甲烷(R13I1)、1，I- 二氟乙烷(R152a)、一氯-I, 2，2，2-四氟乙烷(R124)和一氯-I, I- 二氟乙燒(R142b)。各組元物質(zhì)的基本參數(shù)如表I所示。本發(fā)明提出的含有HC600a的中高溫熱泵混合工質(zhì)，由異丁烷(R600a)和I, I, I, 3，3-五氟丙烷(R245fa);或由I, I, I, 3，3-五氟丙烷(R245fa)和三氟碘甲烷(R13I1)組成;或由異丁烷(R600a)、l，I, I, 3，3-五氟丙烷(R245fa)和I, I-二氟乙烷(R152a)組成；或由異丁烷(R600a)、一氯-1，I-二氟乙烷(R142b)、一氯-1,2，2，2-四氟乙烷(R124)和
I,I, 1,3, 3-五氟丙烷(R245fa)組成；或由異丁烷(R600a)和一氯-1，I-二氟乙烷(R142b)組成；或由異丁烷(R600a)和三氟碘甲烷(R13I1)組成。上述各組元物質(zhì)的具體配比(質(zhì)量百分數(shù))為R600a/R245fa3-98/2-97%，R600a/R245fa/R13Il3-97/2-96/1-95%，R600a/R245fa/R152a3-93/4-94/3-93%，
R600a/R142b/R124/R245fa 2-94/2-94/3-95/1-93%，R600a/R142b2-97/3-98%，R600a/R13Il2-97/3-98%，以上每種混合工質(zhì)的各組元物質(zhì)質(zhì)量百分數(shù)之和為100%。上述混合工質(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(I)環(huán)境性能本發(fā)明的ODP等于零或者較低，環(huán)境特性優(yōu)良。
(2)熱工參數(shù)適宜在中高溫熱泵系統(tǒng)設(shè)計工況下，壓力水平不高于HFC134a在標準空調(diào)工況下的壓力水平，排溫低于HFC134a壓縮機的排氣溫度限制。因此，可以直接將本發(fā)明工質(zhì)灌注于HFC134a的空調(diào)壓縮機，無需為本發(fā)明工質(zhì)另行設(shè)計壓縮機。(3)循環(huán)性能優(yōu)良本發(fā)明在上述設(shè)計工況下的制熱COP為4左右、單位質(zhì)量供熱量基本在150kJ/kg以上，單位容積制熱量在3000kJ/m3以上，循環(huán)性能優(yōu)良。表I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
權(quán)利要求
1.含有異丁烷(R600a)的中高溫熱泵混合工質(zhì)，其特征是混合工質(zhì)由異丁烷(R600a)和I, I, 1,3, 3-五氟丙烷(R245fa);或由I, I, 1,3, 3-五氟丙烷(R245fa)和三氟碘甲烷(R13I1)組成；或由異丁烷(R600a)、l，I, 1,3, 3-五氟丙烷(R245fa)和1，I-二氟乙烷(R152a)組成；或由異丁烷(R600a)、一氯-I, I- 二氟乙烷(R142b)、一氯-I, 2，2，2-四氟乙烷(R124)和I, I, 1,3, 3-五氟丙烷(R245fa)組成;或由異丁烷(R600a)和一氯-1，I-二氟乙烷(R142b)組成；或由異丁烷(R600a)和三氟碘甲烷(R13I1)組成。
2.按照權(quán)利要求I所述的含有異丁烷(R600a)的中高溫熱泵混合工質(zhì)，其特征是所述各組元物質(zhì)的具體配比(質(zhì)量百分數(shù))為 R600a/R245fa3-98/2-97%， R600a/R245fa/R13Il3-97/2-96/1-95%， R600a/R245fa/R152a3-93/4-94/3-93%， R600a/R142b/R124/R245fa2-94/2-94/3-95/1-93%， R600a/R142b2-97/3-98%， R600a/R13Il2-97/3-98%， 以上每種混合工質(zhì)的各組元物質(zhì)質(zhì)量百分數(shù)之和為100%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一組含有異丁烷(R600a)的中高溫熱泵混合工質(zhì)，適合作為蒸發(fā)溫度為60-100°C的低溫有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)的制冷劑。該組混合工質(zhì)由R600a、R245fa、R13I1、R152a、R124和R142b共6種物質(zhì)按不同的質(zhì)量比例組成二元、三元或四元混合物。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(yīng)的混合工質(zhì)。本發(fā)明工質(zhì)不破壞臭氧層，溫室效應(yīng)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，可以直接將本發(fā)明工質(zhì)灌注于HFC134a的空調(diào)壓縮機，無需為本發(fā)明工質(zhì)另行設(shè)計壓縮機。設(shè)計工況下的COP為4左右，單位質(zhì)量輸出凈功在150kJ/kg以上。
文檔編號C09K5/04GK102911642SQ20121035368
公開日2013年2月6日 申請日期2010年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月9日
發(fā)明者王懷信, 張圣君, 郭濤, 陳清瑩 申請人:天津大學