專利名稱：具有氟烯烴制冷劑的階式制冷系統(tǒng)的制作方法
具有氟烯烴制冷劑的階式制冷系統(tǒng)
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本公開涉及使包含氟烯烴的制冷劑循環(huán)通過的階式制冷系統(tǒng)。具體地，此類階式系統(tǒng)包括中溫回路和低溫回路以及可用于兩個回路中的任一個或兩者的氟烯烴制冷劑。
2.
背景技術(shù)：
階式制冷系統(tǒng)是本領(lǐng)域已知的，參見例如ICR07-B2-358，“CO2-DX Systemsfor Medium-and Low-Temperature Refrigeration in Supermarket Applications，，，T. Sienel, 0. Finckh, International Congress of Refrigeration (國際制冷大會)，2007年，北京。此類系統(tǒng)通常在中溫回路中使用制冷劑，例如1，1，1，2_四氟乙烷(R134a)或其與HFC-125及HFC-143a(即R404A)的共混物并在低溫回路中使用二氧化碳(CO2)以例如在超市中向展示柜提供冷卻。
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過去幾十年以來，制冷工業(yè)一直致力于尋找替代制冷劑以用于替代蒙特利爾議定書中規(guī)定將逐步淘汰的損耗臭氧層的氯氟烴(CFC)和氫氯氟烴(HCFC)。大多數(shù)冷凍劑制造商的解決方案都是將氫氟烴(HFC)冷凍劑商業(yè)化。目前應(yīng)用最廣泛的新型HFC制冷劑HFC-134a具有零臭氧損耗潛勢，因此不受當(dāng)前《蒙特利爾議定書》逐步淘汰規(guī)定的影響。其它環(huán)保法規(guī)可能最終導(dǎo)致全球性地逐步淘汰某些HFC制冷劑。目前，汽車業(yè)正面臨與用于移動空調(diào)的制冷劑的全球變暖潛勢有關(guān)的法規(guī)約束。因此，移動空調(diào)市場目前迫切需要找到降低全球變暖潛勢的新型制冷劑。如果對例如固定式空調(diào)和制冷系統(tǒng)的法規(guī)約束在將來更加廣泛實施，則對可用于制冷和空調(diào)產(chǎn)業(yè)所有領(lǐng)域的制冷劑的需求將感到甚至更迫切。目前提出的HFC_134a替代性制冷劑包括HFC_152a、純烴例如丁烷或丙烷、或“天然”制冷劑例如C02。這些建議的替代物中許多是有毒、易燃和/或低能效的。也提議使用HCFC-22、R404A、R407C和R410A等的新替代物。由于已發(fā)現(xiàn)這些替代品，人們正在尋找此類可供選擇的制冷劑的新用途以便利用它們低的或零臭氧損耗潛勢和更低的全球變暖潛勢。發(fā)明概沭本公開的目的是提供階式制冷系統(tǒng)，其使用具有獨特特征的制冷劑組合物以滿足與現(xiàn)有制冷劑相比低的或零臭氧損耗潛勢和更低的全球變暖潛勢的要求。除了更低的全球變暖潛勢的優(yōu)點以外，本發(fā)明的階式制冷系統(tǒng)可具有比當(dāng)前所用的階式制冷系統(tǒng)更高的能量效率和容量。因此，根據(jù)本發(fā)明提供了具有至少兩個制冷回路的階式制冷系統(tǒng)，每個回路使制冷劑循環(huán)通過，所述制冷系統(tǒng)包括(a)用于降低第一制冷劑液體的壓力和溫度的第一膨脹裝置；(b)具有入口和出口的蒸發(fā)器，其中來自第一膨脹裝置的第一制冷劑液體通過蒸發(fā)器入口進(jìn)入蒸發(fā)器并在蒸發(fā)器中蒸發(fā)以形成第一制冷劑蒸氣，從而產(chǎn)生冷卻，并循環(huán)至出口 ；(c)具有入口和出口的第一壓縮機(jī)，其中來自蒸發(fā)器的第一制冷劑蒸氣循環(huán)至第一壓縮機(jī)的入口并被壓縮，從而提高第一制冷劑蒸氣的壓力和溫度，并且壓縮的第一制冷劑蒸氣循環(huán)至第一壓縮機(jī)的出口；(d)階式換熱器系統(tǒng)，其包括(i)第一入口和第一出口，其中第一制冷劑蒸氣從第一入口循環(huán)至第一出口并在換熱器系統(tǒng)中被冷凝以形成第一制冷劑液體，從而排出熱量，和(ii)第二入口和第二出口，其中第二制冷劑液體從第二入口循環(huán)至第二出口并吸收由第一制冷劑排出的熱量，并且形成第二制冷劑蒸氣；(e)具有入口和出口的第二壓縮機(jī)，其中來自階式換熱器系統(tǒng)的第二制冷劑蒸氣 被吸入壓縮機(jī)中并被壓縮，從而提高第二制冷劑蒸氣的壓力和溫度；(f)具有入口和出口的冷凝器，其用于使第二制冷劑蒸氣循環(huán)通過，并用于從壓縮機(jī)中冷凝第二制冷劑蒸氣以形成第二制冷劑液體，其中第二制冷劑液體通過冷凝器出口離開冷凝器；和(g)第二膨脹裝置，其降低離開冷凝器并進(jìn)入階式換熱器系統(tǒng)的第二入口的第二制冷劑液體的壓力和溫度。第一制冷劑或第二制冷劑，或它們兩者，可包含氟烯烴。在一個特定實施方案中，階式換熱器系統(tǒng)可包括第一和第二階式換熱器，以及在第一和第二階式換熱器之間延伸的第二熱傳遞回路。在該實施方案中，第二制冷劑液體間接地吸收由第一制冷劑蒸氣通過熱傳遞流體排出的熱量，所述熱傳遞流體在第一階式換熱器和第二階式換熱器之間通過第二熱傳遞回路循環(huán)。第一階式換熱器具有第一入口和第一出口、以及第二入口和第二出口，其中第一制冷劑蒸氣從第一入口循環(huán)至第一出口并排出熱量并被冷凝，并且第二熱傳遞流體從第二入口循環(huán)至第二出口并吸收來自第一制冷劑蒸氣排出的熱量，并且循環(huán)至第二階式換熱器。第二階式換熱器具有第一入口和第一出口、以及第二入口和第二出口，其中熱傳遞流體從第一階式換熱器的第二出口循環(huán)至第二階式換熱器的第一入口并循環(huán)至第二階式換熱器的第一出口，并且排出從第一制冷劑吸收的熱量。第二制冷劑液體從第二入口循環(huán)至第二階式換熱器的第二出口，并吸收由熱傳遞流體排出的熱量，并且形成第二制冷劑蒸氣。在該實施方案中，第一和/或第二制冷劑可為但不必一定為氟烯烴。還根據(jù)本發(fā)明提供介于至少兩個制冷回路之間的熱量交換的方法，包括(a)在第一制冷回路中從要被冷卻的主體吸收熱量并將該熱量排放至第二制冷回路；以及(b)在第二制冷回路中吸收來自第一制冷回路的熱量并將該熱量排放至環(huán)境中，其中在至少一個制冷回路中的制冷劑包含氟烯烴。附圖
簡述結(jié)合以下附圖可以更好地理解本發(fā)明，其中圖I是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的階式制冷系統(tǒng)的示意圖。圖2是本發(fā)明的階式制冷系統(tǒng)的另一個實施方案的示意圖。圖3是本發(fā)明的另一個實施方案的示意圖，其顯示具有第二熱傳遞回路的階式制冷系統(tǒng)，該系統(tǒng)從較低溫度回路向較高溫度回路轉(zhuǎn)移熱量。圖4是本發(fā)明的階式制冷系統(tǒng)的另一個實施方案的示意圖，所述制冷系統(tǒng)具有多個低溫回路。圖5是冷卻容量和關(guān)于包含HF0_1234yf和HFC_134a的制冷劑組合物性能系數(shù)對所述組合物中HF0-1234yf重量百分比的圖。發(fā)明詳沭在提出下述實施方案詳情之前，先定義或闡明一些術(shù)語。制冷量(也稱為冷卻容量)是定義蒸發(fā)器中制冷劑焓變每單位質(zhì)量循環(huán)制冷劑的 語(體積容量)。制冷量是制冷劑或熱傳遞組合物制冷能力的量度。因此容量越高，對于給定制冷劑循環(huán)速率所產(chǎn)生的冷卻就越大。冷卻速率是指每單位時間內(nèi)由蒸發(fā)器內(nèi)的制冷劑移除的熱量。性能系數(shù)(COP)是從要被冷卻的主體移除的熱量的量除以在給定的時間間隔范圍用于操作所述循環(huán)所需的能量輸入。COP越高，能量效率就越高。COP與能量效率比率(EER)直接相關(guān)，所述能量效率比率為制冷設(shè)備或空調(diào)設(shè)備在一組具體內(nèi)溫和外溫下的效率等級。全球變暖潛勢(GWP)是大氣排放一千克具體溫室氣體與排放一千克二氧化碳相比而得的評估相對全球變暖影響的指數(shù)?？伤愠霾煌瑫r間范圍的GWP，其顯示指定氣體的大氣壽命效應(yīng)。100年時間范圍的GWP通常是參考值。就混合物而言，可根據(jù)每種組分的單獨GffP計算加權(quán)平均數(shù)。平流層臭氧損耗潛勢(ODP)是涉及由物質(zhì)造成的臭氧損耗量的數(shù)值。ODP是化學(xué)物質(zhì)對平流層臭氧的影響與相似量的CFC-Il (三氯氟甲烷)所產(chǎn)生影響相比較的比率。因此，CFC-Il的ODP被限定為1.0。其它CFC和HCFC具有在0.01-1. 0范圍內(nèi)的0DP。由于它們不包含氯，HFC具有零ODP。如本文所用，術(shù)語“包含”、“包括”、“具有”或它們的任何其它變型均旨在涵蓋非排他性的包括。例如，包含一系列元素的組合物、步驟、方法、制品或設(shè)備不必僅限于那些元素，而可以包括其它未明確列出的元素，或此類組合物、步驟、方法、制品或設(shè)備固有的元素。此外，除非有相反的明確說明，“或”是指包含性的“或”，而不是指排他性的“或”。例如，以下任何一種情況均滿足條件A或B :A是真實的(或存在的)且B是虛假的(或不存在的)，A是虛假的(或不存在的)且B是真實的(或存在的)，以及A和B都是真實的(或存在的)。連接短語“由…組成”不包括任何沒有指定的元素、步驟或成分。如果是在權(quán)利要求中，則此類詞限制權(quán)利要求以不包含除了通常與之伴隨的雜質(zhì)以外不是所述那些的物質(zhì)。當(dāng)短語“由…組成”出現(xiàn)在權(quán)利要求的主體的子句中，而非緊接前序時，其僅限制在該子句中提到的要素；其它要素不作為整體從權(quán)利要求中被排除。連接短語“基本上由…組成”用于限定組合物、方法或設(shè)備除了照字面公開的那些以外，還包括物質(zhì)、步驟、部件、組分或元素，前提條件是這些另外包括的物質(zhì)、步驟、部件、組分或元素確實在很大程度上影響受權(quán)利要求書保護(hù)的本發(fā)明的一個或更多個基本特征和新穎特征。術(shù)語‘基本上由…組成’居于“包含”和‘由…組成’之間。
當(dāng)申請人使用開放式術(shù)語(例如“包含”)來限定發(fā)明或其部分時，應(yīng)當(dāng)容易地理解到(除非另有指明)該說明應(yīng)被解釋為也使用了術(shù)語“基本上由…組成”或“由…組成”描述這一發(fā)明。同樣使用“一個”或“一種”來描述本文所述的要素和組分。這樣做僅是為了方便并對本發(fā)明的范圍提供一般性的意義。這種描述應(yīng)被理解為包括一個或至少一個，并且該單數(shù)也包括復(fù)數(shù)，除非很明顯地另指他意。除非另有定義，本文所用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語的含義均與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的一樣。雖然與本文所述的那些類似或等同的方法和材料均可用于所公開組合物實施方案的實踐或測試中，但是適宜的方法和材料是下文所述的。除非引用具體段落，本文提及的所有出版物、專利申請、專利以及其它參考文獻(xiàn)全文均以引用方式并入本文。如發(fā)生矛盾，以本說明書及其包括的定義為準(zhǔn)。此外，材料、方法和實施例僅是示例 性的，并不旨在進(jìn)行限制。根據(jù)本發(fā)明，提供了具有至少兩個制冷回路的階式制冷系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于使制冷劑循環(huán)通過每個回路。一般而言，圖I中以10示出此類階式系統(tǒng)。本發(fā)明的階式制冷系統(tǒng)具有至少兩個制冷回路，包括如圖I所示的第一或較低回路12，其為低溫回路；和如圖I所示的第二或較高回路14，其為中溫回路14。每個回路使制冷劑循環(huán)通過。如圖I所示，本發(fā)明的階式制冷系統(tǒng)包括第一膨脹裝置16。第一膨脹裝置具有入口 16a和出口 16b。第一膨脹裝置降低循環(huán)通過第一或低溫回路的第一制冷劑液體的壓力和溫度。本發(fā)明的階式制冷系統(tǒng)還包括如圖I所示的蒸發(fā)器18。蒸發(fā)器具有入口 18a和出口 18b。來自第一膨脹裝置的第一制冷劑液體通過蒸發(fā)器入口進(jìn)入蒸發(fā)器并在蒸發(fā)器中蒸發(fā)以形成第一制冷劑蒸氣。這在要被冷卻的主體例如低溫展示柜中的食物處在第一或低溫循環(huán)電路中產(chǎn)生冷卻。然后第一制冷劑蒸氣循環(huán)至蒸發(fā)器的出口。本發(fā)明的階式制冷系統(tǒng)還包括第一壓縮機(jī)20。第一壓縮機(jī)具有入口 20a和出口20b。來自蒸發(fā)器的第一制冷劑蒸氣循環(huán)至第一壓縮機(jī)的入口并被壓縮，從而提高第一制冷劑蒸氣的壓力和溫度。然后壓縮的第一制冷劑蒸氣循環(huán)至第一壓縮機(jī)的出口。本發(fā)明的階式制冷系統(tǒng)還包括階式換熱器系統(tǒng)22。換熱器具有第一入口 22a和第一出口 22b。來自第一壓縮機(jī)的第一制冷劑蒸氣進(jìn)入換熱器的第一入口并在換熱器中被冷凝以形成第一制冷劑液體，從而排放熱量。然后第一制冷劑液體循環(huán)至換熱器的第一出口。換熱器還包括第二入口 22c和第二出口 22d。第二制冷劑液體從第二入口循環(huán)至換熱器的第二出口并蒸發(fā)以形成第二制冷劑蒸氣，從而吸收由第一制冷劑排放的熱量(當(dāng)其被冷凝時)。該熱量被排放至環(huán)境中。然后第二制冷劑蒸氣循環(huán)至換熱器的第二出口。因此，在圖I的實施方案中，由第一制冷劑排放的熱量被第二制冷劑直接吸收并被排放至環(huán)境中。本發(fā)明的階式制冷系統(tǒng)還包括如圖I所示的第二壓縮機(jī)24。第二壓縮機(jī)具有入口24a和出口 24b。來自階式換熱器的第二制冷劑蒸氣通過入口被吸入壓縮機(jī)中并被壓縮，從而提高第二制冷劑蒸氣的壓力和溫度。然后第二制冷劑蒸氣循環(huán)至第二壓縮機(jī)的出口。本發(fā)明的階式制冷系統(tǒng)還包括具有入口 26a和出口 26b的冷凝器26。來自第二壓縮機(jī)的第二制冷劑從入口循環(huán)并在冷凝器中被冷凝以形成第二制冷劑液體。第二制冷劑液體通過出口離開冷凝器。
本發(fā)明的階式制冷系統(tǒng)還包括具有入口 28a和出口 28b的第二膨脹裝置28。第二制冷劑液體穿過第二膨脹裝置，所述第二膨脹裝置降低離開冷凝器的第二制冷劑液體壓力和溫度。該液體在該膨脹期間可為部分蒸發(fā)的。降低壓力和溫度的第二制冷劑液體從膨脹裝置循環(huán)至階式換熱器系統(tǒng)的第二入口。應(yīng)當(dāng)指出，在不脫離本發(fā)明的精神和范疇的情況下，可對如圖I所示的實施方案作出各種形式的修改。例如，其或許可能包括多個階式換熱器而不是一個階式換熱器，以及多個第一壓縮機(jī)而不是單個的第一壓縮機(jī)，如在公布的標(biāo)題為“Price Chopper RemodelFeatures Hill Phoenix Next Generation Refrigeration S ystem”(2008 年 5 月 5 日)的階式制冷系統(tǒng)圖表所示。此外，使用第二熱傳遞流體，例如二醇的第二熱傳遞回路，如在該圖表中所示，可與本發(fā)明的系統(tǒng)一起使用以從要被冷卻的主體(例如，超市的食品展示柜)傳遞熱量至高或低制冷回路或它們兩者。在此情況下，第二熱傳遞回路被用來從要被冷卻的主體傳遞熱量至制冷回路，而不是第二熱傳遞回路被用來在制冷回路之間傳遞熱量，如下針對圖3所述。根據(jù)本發(fā)明，在圖I的實施方案的階式系統(tǒng)中，第一制冷劑或第二制冷劑可包含氟烯烴。具體地講，至少第二制冷劑，即通過中溫回路循環(huán)的制冷劑包含氟烯烴。然而，在本發(fā)明的范疇內(nèi)的第一制冷劑，即在低溫回路中的制冷劑包含氟烯烴。此外第一和第二制冷劑均包含氟烯烴也在本發(fā)明的范疇內(nèi)。另外，在一些實施方案中，第一或第二制冷劑可為任何氟烯烴或氟烯烴的混合物或氟烯烴與附加的如本文所述的制冷劑的混合物。此類氟烯烴可選自⑴式E-或Z-R1CH = CHR2的氟烯烴，其中R1和R2獨立地為C1-C6全氟烷基；(ii)式環(huán)-[CX = CY(CZW)n-]的環(huán)狀氟烯烴，其中X、Y、Z和W獨立地為H或F，并且n為2-5的整數(shù)；以及(iii)選自以下的氟烯烴四氟乙烯(CF2 = CF2)、六氟丙烯(CF3CF = CF2)、1，2，3，3，3-五氟-I-丙烯(CHF = CFCF3)、1，1，3，3，3-五氟-I-丙烯(CF2 = CHCF3)、1，1，2，3，3-五氟-I-丙烯(CF2 = CFCHF2)、1，2，3，3-四氟-I-丙烯(CHF = CFCHF2)、2，3，3，3-四氟-I-丙烯(CH2 = CFCF3) >1,3, 3, 3-四氟-I-丙烯(CHF = CHCF3)、1，1，2，3-四氟-I-丙烯(CF2 = CFCH2F) ,1,1,3,3-四氟-I-丙烯(CF2 = CHCHF2)、1，2，3，3-四氟-I-丙烯(CHF =CFCHF2)、3，3，3-三氟-I-丙烯(CH2 = CHCF3)、2，3，3-三氟-I-丙烯(CHF2CF = CH2) ,1,1,2-三氟-I-丙烯(CH3CF = CF2)、1，2，3-三氟-I-丙烯(CH2FCF = CF2)、1，1，3-三氟-I-丙烯(CH2FCH = CF2)、1，3，3-三氟-I-丙烯(CHF2CH = CHF)、1，1，1，2，3，4，4，4-八氟-2-丁烯(CF3CF = CFCF3)、1，1，2，3，3，4，4，4-八氟-I-丁烯(CF3CF2CF = CF2)、1，1，1，2，4，4，4-七氟-2-丁烯(CF3CF = CHCF3)、1，2，3，3，4，4，4-七氟-I-丁烯(CHF = CFCF2CF3)、1，1，1，2，3，4，4_ 七氟-2-丁烯(CHF2CF = CFCF3)、1，3，3，3-四氟 _2_ (三氟甲基)-I-丙烯((CF3)2C=CHF)、1，1，3，3，4，4，4-七氟-I-丁烯(CF2 = CHCF2CF3)、1，1，2，3，4，4，4-七氟-I-丁烯(CF2 = CFCHFCF3)、1，1，2，3，3，4，4-七氟-I-丁烯(CF2 = CFCF2CHF2)、2，3，3，4，4，4-六氟-I-丁烯(CF3CF2CF = CH2)、1，3，3，4，4，4-六氟-I-丁烯(CHF = CHCF2CF3)、1，2，3，4，4,4-六氟-I-丁烯(CHF = CFCHFCF3)、1，2，3，3，4，4-六氟-I-丁烯(CHF = CFCF2CHF2)、1，1，2，3，4，4-六氟-2-丁烯(CHF2CF = CFCHF2)、1，1，1，2，3，4-六氟-2-丁烯(CH2FCF =CFCF3)、I，I，I，2，4，4-六氟-2- 丁烯(CHF2CH = CFCF3)、I，I，I，3，4，4-六氟-2- 丁烯(CF3CH=CFCHF2)、1，1，2，3，3，4-六氟-1-丁烯(CF2 = 0卩0卩2012卩)、1，1，2，3，4，4-六氟-1-丁烯 (CF2 =〇卩(冊(冊2)、3，3，3-三氟-2-(三氟甲基)-1-丙烯(CH2 = C(CF3)2)、1，1，1，2，4-五 氟-2-丁烯(CF2=CFCHFCHF2)、1，1，1，3，4-五氟-2-丁烯(CF3CH = CFCH2F)、3，3，4，4，4-5 氟-1- 丁烯(CF3CF2CH = CH2)、1，1，1，4，4-五氟-2- 丁烯(CHF2CH = CHCF3)、1，1，1，2，3-五 氟-2-丁烯(CH3CF =〇 〇&)、2，3，3，4，4-五氟-1-丁烯(CH2 = CFCF2CHF2)、1，1，2，4，4-五 氟-2- 丁烯(CHF2CF = CHCHF2)、1，1，2，3，3-五氟 _1_ 丁烯(CH3CF2CF = CF2)、1，1，2，3，4-五 氟-2-丁烯(CH2FCF = CFCHF2)、1，1，3，3，3-五氟-2-甲基 _1_ 丙烯(CF2 = C(CF3) (CH3))、 2_( 二氟甲基)-3，3，3_ 三氟-1-丙烯(CH2 = C(CHF2) (CF3))、2，3，4，4，4-五氟-1-丁烯 (CH2 =〇卩(冊0卩3)、1，2，4，4，4-五氟-1-丁烯(CHF = CFCH2CF3)、1，3，4，4，4-五氟-1-丁烯 (CHF = 01(冊〇卩3)、1，3，3，4，4-五氟-1-丁烯(CHF = CHCF2CHF2)、1，2，3，4，4-五氟-1-丁 烯(CHF = CFCHFCHF2)、3，3，4，4-四氟-1- 丁烯(CH2 = CHCF2CHF2)、1，1- 二氟 _2_( 二氟甲 基)_1_丙烯(CF2 = C(CHF2) (013))、1，3，3，3-四氟-2-甲基-1-丙烯(CHF = C(CF3) (CH3))、 3，3_ 二氟-2-( 二氟甲基)-1_ 丙烯(CH2 = C(CHF2)2)、1，1，1，2-四氟-2-丁烯(CF3CF = CHCH3)、1，1，1，3-四氟-2-丁 烯(CH3CF = CHCF3)、1，1，1，2，3，4，4，5，5，5-十氟-2-戊烯 (CF3CF = 0 0 20 3)、1，1，2，3，3，4，4，5，5，5-十氟-1-戊烯(CF2 = CFCF2CF2CF3)、1，1，1，4， 4,4-六氟-2-(三氟甲基)-2_ 丁烯((CF3)2C = CHCF3)、1，1，1，2，4，4，5，5，5-九氟-2-戊 烯(CF3CF = CHCF2CF3)、1，1，1，3，4，4，5，5，5-九氟 _2_ 戊烯(CF3CH = CFCF2CF3)、1，2，3，3， 4，4，5，5，5-九氟-1-戊烯(CHF = CFCF2CF2CF3)、1，1，3，3，4，4，5，5，5-九氟-1-戊烯(CF2 =CHCF2CF2CF3)、1，1，2，3，3，4，4，5，5-九氟 _1_ 戊烯(CF2 = CFCF2CF2CHF2)、1，1，2，3，4， 4，5，5，5-九氟-2-戊烯(CHF2CF = CFCF2CF3)、1，1，1，2，3，4，4，5，5-九氟-2-戊烯(CF3CF =CFCF2CHF2)、1，1，1，2，3，4，5，5，5-九氟-2-戊烯(CF3CF = CFCHFCF3)、1，2，3，4，4，4-六 氣 _3_ (二氣甲基)-1- 丁稀(CHF = CFCF (CF3) 2)、1，1，2,4,4,4-六氣-3- (二氣甲基)-1- 丁 烯(CF2 =〇卩01(〇卩3)2)、1，1，1，4，4，4-六氟-2-(三氟甲基)-2-丁烯(CF3CH = C(CF3)2)、 1，1，3，4，4，4-六氟-3-(三氟甲基)-1-丁烯(CF2 = CHCF(CF3)2)、2，3，3，4，4，5，5，5-A 氟-1-戊烯(CH2 = CFCF2CF2CF3) >1,2,3, 3,4,4，5，5-八氟-1-戊烯(CHF = CFCF2CF2CHF2)、 3，3，4，4，4-五氟-2-(三氟甲基)-1_ 丁烯(CH2 = C(CF3)CF2CF3)、1，1，4，4，4_ 五氟 _3_(三 氟甲基)-1_ 丁烯(CF2 = 001化&)2)、1，3，4，4，4-五氟-3-(三氟甲基)-1-丁烯(CHF = 00^(〇&)2)、1，1，4，4，4-五氟-2-(三氟甲基)-1-丁烯(CF2 = C(CF3)CH2CF3)、3，4，4，4-四 氟-3-(三氟甲基)-1-丁烯((CF3) 2CFCH = CH2)、3，3，4，4，5，5，5-七氟-1-戊烯(CF3CF2CF2CH =012)、2，3，3，4，4，5，5-七氟-1-戊烯(CH2 = CFCF2CF2CHF2)、1，1，3，3，5，5，5-七氟-1-丁 烯(CF2 = CHCF2CH2CF3)、1，1，1，2，4，4，4-七氟-3-甲基-2- 丁烯(CF3CF = C (CF3) (CH3))、 2，4,4,4_ 四氣-3_( 二 氣甲基)-1_ 丁 稀(CH2 = CFCH(CF3)2)、1，4,4,4_ 四氣-3_( 二氣 甲基)-1_ 丁烯(CHF = CHCH(CF3)2)、1，1，1，4-四氟-2-(三氟甲基)-2_ 丁烯(CH2FCH = C(CF3)2)、1，1，1，3-四氟 _2-(三氟甲基)-2_ 丁烯(CH3CF = C(CF3)2)、1，1，1-三氟 _2_(三 氟甲基)-2_ 丁烯((CF3)2C = 01013)、3，4，4，5，5，5-六氟-2-戊烯(CF3CF2CF = CHCH3)、1， 1，1，4，4，4_ 六氟-2-甲基-2-丁烯(CF3C(CH3) = CHCF3)、3，3，4，5，5，5-六氟-1-戊烯(CH2 =00^冊0卩3)、4，4，4-三氟-2-(三氟甲基)-1-丁烯(CH2 = C(CF3)CH2CF3)、1，1，2，3，3， 4，4，5，5，6，6，6_ 十二氟-1-己烯(CF3(CF2)3CF = CF2)、1，1，1，2，2，3，4，5，5，6，6，6-十二 氟-3-己烯(CF3CF2CF = CFCF2CF3)、1，1，1，4，4，4-六氟-2，3-雙(三氟甲基)-2- 丁烯((CF3)2C = C(CF3)2)、1，1，1，2，3，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-2-戊烯((CF3)2CFCF =CFCF3)、1，1，1，4，4，5，5，5-八氟-2-(三氟甲基)-2-戊烯((CF3) 2C = CHC2F5)、1，1，1，3，4，5，5，5-八氟-4-(三氟甲基)-2-戊烯((CF3)2CFCF = CHCF3)、3，3，4，4，5，5，6，6，6-九氟-I-己烯(CF3CF2CF2CF2CH = CH2) ,4,4,4-三氟 _3，3-雙(三氟甲基)- I- 丁烯(CH2 = CHC (CF3) 3)、1，1，1，4，4，4-六氟-3-甲基-2-(三氟甲基)-2-丁烯((CF3)2C = C(CH3) (CF3))、2，3，3，5，5，5-六氟-4-(三氟甲基)-1-戊烯(CH2 =〇卩〇匕01(〇&)2)、1，1，1，2，4，4，5，5，5-九氟-3-甲基-2-戊烯(CF3CF = C(CH3) CF2CF3)、1，1，1，5，5，5-六氟-4-(三氟甲基)-2-戊烯(CF3CH=CHCH(CF3)2)、3，4，4，5，5，6，6，6_ 八氟-2-己烯(CF3CF2CF2CF = CHCH3)、3，3，4，4，5，5，6，6_ 八氟-I-己烯(CH2 = CHCF2CF2CF2CHF2)、1，1，1，4，4-五氟-2-(三氟甲基)-2-戊烯((CF3)2C = CHCF2CH3)、4，4，5，5，5-五氟-2-(三氟甲基)-1-戊烯(CH2 = C(CF3) CH2C2F5)、3，3，4，4，5，5，5-七氟 _2_ 甲基-I-戊烯(CF3CF2CF2C(CH3) = CH2)、4，4，5，5，6，6，6-七氟-2-己烯(CF3CF2CF2CH = CHCH3)、4，4，5，5，6，6，6-七氟-I-己烯(CH2 = CHCH2CF2C2F5)、1，1，1，2，2，3，4_ 七氟-3-己烯(CF3CF2CF = CFC2H5)、4，5，5，5-四氟 _4_ (三氟甲基)-I-戊
烯(CH2 = CHCH2CF (CF3) 2)、I，I，I，2，5，5，5-七氟-4-甲基-2-戊烯(CF3CF = CHCH(CF3)(CH3)) >1,1,1,3-四氟-2-(三氟甲基)-2-戊烯((CF3)2C = CFC2H5)、1，1，1，2，3，4，4，5，5，6，6，7，7，7_ 十四氟-2-庚烯(CF3CF = CFCF2CF2C2F5)、1，1，1，2，2，3，4，5，5，6，6，7，7，7-十四氟-3-庚烯(CF3CF2CF = CFCF2C2F5)、1，1，1，3，4，4，5，5，6，6，7，7，7-十三氟-2-庚烯(CF3CH=CFCF2CF2C2F5)、1，1，1，2，4，4，5，5，6，6，7，7，7-十三氟-2-庚烯(CF3CF = CHCF2CF2C2F5)、1，1，1，2，2，4，5，5，6，6，7，7，7-十三氟-3-庚烯(CF3CF2CH = CFCF2C2F5)和 1，1，1，2，2，3，5，5，6，6，7，7，7-十三氟-3-庚烯(CF3CF2CF = CHCF2C2F5)。在一些實施方案中，氟烯烴是包含碳原子、氟原子和任選的氫或氯原子的化合物。在一個實施方案中，用于本發(fā)明組合物中的氟烯烴包括具有2-12個碳原子的化合物。在另一個實施方案中，氟烯烴包括具有3-10個碳原子的化合物，并且在另一個實施方案中，氟烯烴包括具有3-7個碳原子的化合物。代表性的氟烯烴包括但不限于表I、表2、以及表3中列出的所有化合物。在本發(fā)明的一個實施方案中，第一制冷劑選自具有式E-或Z-R1CH = CHR2 (式(i))的氟烯烴，其中R1和R2獨立地為C1-C6全氟烷基。R1和R2基團(tuán)的實例包括但不限于CF3，C2F5CF2CF2CF3, CF (CF3)2, CF2CF2CF2CF3, CF (CF3) CF2CF3, CF2CF (CF3)2, C(CF3)3, CF2CF2CF2CF2CF3,CF2CF2CF (CF3)2, C(CF3)2C2F5, CF2CF2CF2CF2CF2CF3, CF (CF3) CF2CF2C2F5,以及 C (CF3) 2CF2C2F5。在一個實施方案中，式(i)的氟烯烴在分子中具有至少4個碳原子。在另一個實施方案中，第一制冷劑選自分子中具有至少5個碳原子的式(i)的氟烯烴。在另一個實施方案中，第一制冷劑選自分子中具有至少6個碳原子的式(i)的氟烯烴。表I中示出了示例性的非限制性式⑴的化合物。表I
權(quán)利要求
1.具有至少兩個制冷回路的階式制冷系統(tǒng)，每個回路使制冷劑循環(huán)通過，所述制冷系統(tǒng)包括 (a)用于降低第一制冷劑液體的壓力和溫度的第一膨脹裝置； (b)具有入口和出口的蒸發(fā)器，其中來自所述第一膨脹裝置的第一制冷劑液體通過蒸發(fā)器入口進(jìn)入所述蒸發(fā)器并且在所述蒸發(fā)器中蒸發(fā)以形成第一制冷劑蒸氣，從而產(chǎn)生冷卻，并循環(huán)至所述出口 ； (C)具有入口和出口的第一壓縮機(jī)，其中來自所述蒸發(fā)器的第一制冷劑蒸氣循環(huán)至第一壓縮機(jī)的入口并被壓縮，從而提高所述第一制冷劑蒸氣的壓力和溫度，并且所述壓縮的第一制冷劑蒸氣循環(huán)至所述第一壓縮機(jī)的出口 ； (d)階式換熱器系統(tǒng)，其具有 (i)第一入口和第一出口，其中所述第一制冷劑蒸氣從第一入口循環(huán)至第一出口并在所述換熱器系統(tǒng)中被冷凝以形成第一制冷劑液體，從而排出熱量，和 ( )第二入口和第二出口，其中第二制冷劑液體從第二入口循環(huán)至第二出口并吸收由所述第一制冷劑排出的熱量，并且形成第二制冷劑蒸氣； (e)具有入口和出口的第二壓縮機(jī)，其中來自所述階式換熱器系統(tǒng)的第二制冷劑蒸氣被吸入所述壓縮機(jī)中并被壓縮，從而提高所述第二制冷劑蒸氣的壓力和溫度； (f)具有入口和出口的冷凝器，其用于使第二制冷劑蒸氣循環(huán)通過并且用于從所述壓縮機(jī)中冷凝所述第二制冷劑蒸氣以形成第二制冷劑液體，其中所述第二制冷劑液體通過所述出口離開所述冷凝器；和 (g)第二膨脹裝置，其用于降低離開所述冷凝器并進(jìn)入所述階式換熱器系統(tǒng)的第二入口的第二制冷劑液體的壓力和溫度； 其中所述第一和第二制冷劑中的至少一者包含氟烯烴。
2.權(quán)利要求I的系統(tǒng)，其中所述第二制冷劑包含選自HF0-1234yf、反式1234ze和E-1234ze的氟烯烴。
3.權(quán)利要求I的系統(tǒng)，其中所述第二制冷劑基本上由HF0-1234yf組成。
4.權(quán)利要求2的系統(tǒng)，其中所述第二制冷劑還包含R134a。
5.權(quán)利要求2的系統(tǒng)，其中所述第二制冷劑還包含HFC-32。
6.權(quán)利要求3的系統(tǒng)，其中所述第一制冷劑包含選自二氧化碳和一氧化二氮的組合物。
7.權(quán)利要求3的系統(tǒng)，其中所述第一制冷劑包含HF0-1234yf和HFC-32。
8.權(quán)利要求4的系統(tǒng)，其中所述第一制冷劑包含選自二氧化碳和一氧化二氮的組合物。
9.權(quán)利要求4的系統(tǒng)，其中所述第一制冷劑包含HF0-1234yf和HFC-32。
10.權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其中所述第二制冷劑包含HFO-1234yf。
11.權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其中所述第二制冷劑包含反式1234ze。
12.權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其中所述第一制冷劑包含二氧化碳或一氧化二氮。
13.權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其中所述第一制冷劑包含HFO-1234yf和HFC-32。
14.具有至少兩個制冷回路的階式制冷系統(tǒng)，每個回路使制冷劑循環(huán)通過，所述制冷系統(tǒng)包括第一制冷回路，其包括 (a)用于降低第一制冷劑液體的壓力和溫度的第一膨脹裝置； (b)具有入口和出口的蒸發(fā)器，其中來自所述第一膨脹裝置的第一制冷劑液體通過所述蒸發(fā)器入口進(jìn)入所述蒸發(fā)器并在所述蒸發(fā)器中蒸發(fā)以形成第一制冷劑蒸氣，從而產(chǎn)生冷卻，并循環(huán)至所述出口 ； (C)具有入口和出口的第一壓縮機(jī)，其中來自所述蒸發(fā)器的第一制冷劑蒸氣循環(huán)至所述第一壓縮機(jī)的入口并被壓縮，從而提高所述第一制冷劑蒸氣的壓力和溫度，并且所述壓縮的第一制冷劑蒸氣循環(huán)至所述第一壓縮機(jī)的出口； (d)階式換熱器系統(tǒng)，其包括 (i)第一階式換熱器，其具有 (A)第一入口和第一出口，其中來自所述蒸發(fā)器的第一制冷劑蒸氣從所述第一入口循環(huán)至所述第一出口并在所述第一換熱器中被冷凝以形成第一制冷劑液體，從而排出熱量，和 (B)第二入口和第二出口，其中來自所述第二入口的熱傳遞流體循環(huán)至所述第二出口，其中當(dāng)所述第一制冷劑蒸氣被冷凝時，由所述第一制冷劑蒸氣排放的熱量被所述熱傳遞流體吸收， ( )第二階式換熱器，其具有 (A)第一入口和第一出口，其中來自所述第一階式換熱器的熱傳遞流體從所述第一入口循環(huán)至所述第一出口并排放在所述第一階式換熱器中吸收的熱量，和 (B)第二入口和第二出口，其中第二制冷劑液體從所述第二入口循環(huán)至所述第二出口并吸收由所述熱傳遞流體排出的熱量，并且形成第二制冷劑蒸氣； (e)具有入口和出口的第二壓縮機(jī)，其中來自所述第二階式換熱器的第二制冷劑蒸氣被吸入所述壓縮機(jī)中并被壓縮，從而提高所述第二制冷劑蒸氣的壓力和溫度； (f)具有入口和出口的冷凝器，其用于使第二制冷劑蒸氣循環(huán)通過并用于從所述壓縮機(jī)中冷凝所述第二制冷劑蒸氣以形成第二制冷劑液體，其中所述第二制冷劑液體通過所述出口離開所述冷凝器；和 (g)第二膨脹裝置，其用于降低離開所述冷凝器并進(jìn)入所述第二階式換熱器的第二入口的第二制冷劑液體的壓力和溫度。
15.在至少兩個制冷回路之間交換熱量的方法，包括 (a)在第一制冷回路中從要被冷卻的主體吸收熱量并將該熱量排放至第二制冷回路；以及 (b)在所述第二制冷回路中吸收來自所述第一制冷回路的熱量并將該熱量排放至環(huán)境中，其中在至少一個所述制冷回路中的制冷劑包含氟烯烴。
全文摘要
本發(fā)明涉及在制冷系統(tǒng)中使包含氟烯烴的制冷劑循環(huán)通過的階式制冷系統(tǒng)。所述階式制冷系統(tǒng)包括低溫制冷回路和中溫制冷回路。所述氟烯烴通過任何一個回路，或兩個回路循環(huán)。在一個特定實施方案中，所述氟烯烴通過中溫回路循環(huán)。在階式制冷系統(tǒng)包括第一和第二階式換熱器和第二熱傳遞回路(其在第一和第二階式換熱器之間延伸)的特定實施方案中，第一和/或第二制冷劑可為但不必一定為氟烯烴。
文檔編號F25B7/00GK102686957SQ201080059978
公開日2012年9月19日 申請日期2010年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月3日
發(fā)明者B·H·米諾爾, K·康托馬里斯, T·J·萊克 申請人:納幕爾杜邦公司