一种含三氟碘甲烷的混合制冷剂.pdf

本发明涉及一种含三氟碘甲烷的混合制冷剂，其由下述经过物理混合的组份1、组份2和组份3组成：组份1为具有抑燃抑爆作用的三氟碘甲烷；组份2包括1，1，1，2-四氟乙烷、1，1，2，2-四氟乙烷或它们的混合物；组份3包括丙烷、丙烯或它们的混合物；在混合制冷剂中，组份1含量为1-10wt％，组份2含量为20-40wt％，组份3含量为50-75wt％；其具有ODP值为零，GWP值远小于常规HFCs类工质，并具有良好的润滑油互溶性，可直接替代R22工质而无需对制冷系统中做大的改动；还由于成分中具有抑燃组份，制冷剂可燃性大为降低甚至完全不可燃，使得制冷系统安全性大为提高。

权利要求书
1.  一种含三氟碘甲烷的混合制冷剂，其由下述经过物理混合的组份1、组份2和组份3组成：
所述组份1为具有抑燃抑爆作用的三氟碘甲烷；
所述组份2包括1，1，1，2-四氟乙烷、1，1，2，2-四氟乙烷或它们的混合物；
所述组份3包括丙烷、丙烯或它们的混合物；
在所述混合制冷剂中，所述组份1含量为1-10wt％，所述组份2含量为20-40wt％，所述组份3含量为50-75wt％。

2.  按照权利要求1所述的含三氟碘甲烷的混合制冷剂，其特征在于：在所述混合制冷剂中，所述组份2中还包括1，1-二氟乙烷。

3.  按照权利要求1所述的含三氟碘甲烷的混合制冷剂，其特征在于：在所述混合制冷剂中，所述组份2中还包括二甲醚。

说明书一种含三氟碘甲烷的混合制冷剂
技术领域
本发明属于制冷剂领域，特别涉及一种含三氟碘甲烷的混合制冷剂。
背景技术
R22(HCFC22，CHF2Cl)是一种在空调系统中广泛应用的制冷剂，具有非常好的热工性能，并且具有较高的效率。但是随着臭氧层破坏机理和温室效应问题的发现，R22由于具有ODP(臭氧耗损潜值)值和较高的GWP(全球变暖潜值)值而被列入逐步淘汰的行列。
现在R22的替代工质主要有两类：一类是天然工质，如烃类物质(HCs)，ODP为零，GWP非常低，但是其本身具有很强的可燃性；一类是合成物质氢氟烃(HFCs)，如R134a等，ODP为零，可燃性不如HCs，部分HFCs具有阻燃作用，但是GWP较高，而且存在润滑油溶解性问题。纯工质中已很难寻找到完全符合要求的R22替代制冷剂，在这种情况下，混合制冷剂成为R22替代物的研究热点。
目前应用较广泛的混合替代工质是R410A和R407C，二者的ODP值均为零，满足了对臭氧层的保护要求，但是GWP值却很高。在制冷效率(COP)方面，不做优化匹配时二者为R22的0.9～1.0倍。在替代性能方面，二者的工作压力均高于R22，其中R410A的冷凝压力比R22高了约57％，不适合在使用R22的系统中直接充注。
发明内容
本发明的目的在于依据R22替代制冷剂的基本要求和混合制冷剂的筛选原则，提出一种含三氟碘甲烷的混合制冷剂，该混合制冷剂具有安全、环保和润滑油具有良好互溶性等优点。
本发明的技术方案如下：
本发明提供的含三氟碘甲烷的混合制冷剂，其由下述经过物理混合的组份1、组份2和组份3组成：
所述组份1为具有抑燃抑爆作用的三氟碘甲烷(R13I1)；
所述组份2包括1，1，1，2-四氟乙烷(R134a)、1，1，2，2-四氟乙烷(R134)或它们的混合物；
所述组份3包括丙烷(R290)、丙烯(R1270)或它们的混合物；
在所述混合制冷剂中，所述组份1含量为1-10wt％，所述组份2含量为20-40wt％，所述组份3含量为50-75wt％；
在所述混合制冷剂中，所述组份2中还可以包括1，1-二氟乙烷；
在所述混合制冷剂中，所述组份2中还可以包括二甲醚。
本发明提供的含三氟碘甲烷的混合制冷剂为一种安全环保的混合制冷剂，其具有以下诸多优点：ODP值为零，长期使用不会对臭氧层造成破坏；三氟碘甲烷、丙烷、丙烯、二甲醚和1，1-二氟乙烷的GWP值都很低，因此本发明含三氟碘甲烷的混合制冷剂的GWP远小于R22及现在广泛使用的R410A和R407C；工作压力与R22相当，无需对现有制冷系统做大的改动；还由于本发明的含三氟碘甲烷的混合制冷剂含有阻燃成分，可降低制冷剂的可燃性，使得制冷系统的安全性得到提高。
具体实施方式：
实施例1：
取三氟碘甲烷、1，1，1，2-四氟乙烷和丙烷在常温下进行物理混合，获得一种安全环保的混合制冷剂，在该混合制冷剂中，三氟碘甲烷浓度为1wt％，1，1，1，2-四氟乙烷浓度为40wt％，丙烷浓度为59wt％。
实施例2：
取三氟碘甲烷、1，1，2，2-四氟乙烷和丙烯在常温下进行物理混合，获得一种安全环保的混合制冷剂，在该混合制冷剂中，三氟碘甲烷浓度为1wt％，1，1，2，2-四氟乙烷浓度为24wt％，丙烯浓度为75wt％。
实施例3：
取三氟碘甲烷、1，1，2，2-四氟乙烷和丙烷在常温下进行物理混合，获得一种安全环保的混合制冷剂，在该混合制冷剂中，三氟碘甲烷浓度为10wt％，1，1，2，2-四氟乙烷浓度为20wt％，丙烷浓度为70wt％。
实施例4：
取三氟碘甲烷、1，1，1，2-四氟乙烷和丙烯在常温下进行物理混合，获得一种安全环保的混合制冷剂，在该混合制冷剂中，三氟碘甲烷浓度为10wt％，1，1，1，2-四氟乙烷浓度为15wt％，丙烯浓度为75wt％。
实施例5：
取三氟碘甲烷、1，1，1，2-四氟乙烷、1，1-二氟乙烷和丙烷在常温下进行物理混合，获得一种安全环保的混合制冷剂，在该混合制冷剂中，三氟碘甲烷浓度为10wt％，1，1，1，2-四氟乙烷浓度为30wt％，1，1-二氟乙烷浓度为10wt％，丙烷浓度为50wt％。
实施例6：
取三氟碘甲烷、1，1，2，2-四氟乙烷、二甲醚和丙烯在常温下进行物理混合，获得一种安全环保的混合制冷剂，在该混合制冷剂中，三氟碘甲烷浓度为10wt％，1，1，1，2-四氟乙烷浓度为15wt％，1，1-二氟乙烷浓度为5wt％，丙烯浓度为70wt％。
实施例7：
取三氟碘甲烷、1，1，2，2-四氟乙烷、丙烷和丙烯在常温下进行物理混合，获得一种安全环保的混合制冷剂，在该混合制冷剂中，三氟碘甲烷浓度为5wt％，1，1，2，2-四氟乙烷浓度为25wt％，丙烷浓度为50wt％，丙烯浓度为20wt％。
实施例8：
取三氟碘甲烷、1，1，2，2-四氟乙烷、1，1-二氟乙烷、丙烷和丙烯在常温下进行物理混合，获得一种安全环保的混合制冷剂，在该混合制冷剂中，三氟碘甲烷浓度为5wt％，1，1，2，2-四氟乙烷浓度为10wt％，1，1-二氟乙烷浓度为30wt％，丙烷浓度为30wt％，丙烯浓度为25wt％。
实施例9：
取三氟碘甲烷、1，1，2，2-四氟乙烷、二甲醚、1，1-二氟乙烷、丙烷和丙烯在常温下进行物理混合，获得一种安全环保的混合制冷剂，在该混合制冷剂中，三氟碘甲烷浓度为5wt％，1，1，2，2-四氟乙烷浓度为15wt％、二甲醚浓度为10wt％，1，1-二氟乙烷浓度为15wt％，丙烷浓度为30wt％，丙烯浓度为25wt％。
实施例10：
取三氟碘甲烷、1，1，1，2-四氟乙烷和丙烷在常温下进行物理混合，获得一种安全环保的混合制冷剂，在该混合制冷剂中，三氟碘甲烷浓度为5wt％，1，1，1，2-四氟乙烷浓度为25wt％，丙烷浓度为70wt％。
实施例11：
取三氟碘甲烷、1，1，2，2-四氟乙烷和丙烷在常温下进行物理混合，获得一种安全环保的混合制冷剂；在该混合制冷剂中，三氟碘甲烷浓度为7wt％，1，1，2，2-四氟乙烷浓度为23wt％，丙烷浓度为70wt％。
实施例12：
取三氟碘甲烷、1，1，2，2-四氟乙烷、二甲醚和丙烷在常温下进行物理混合，获得一种安全环保的混合制冷剂；在该混合制冷剂中，三氟碘甲烷浓度为9wt％，1，1，2，2-四氟乙烷浓度为10wt％，、二甲醚浓度为21wt％，丙烷浓度为60wt％。
实施例13：
取三氟碘甲烷、1，1，1，2-四氟乙烷和丙烯在常温下进行物理混合，获得一种安全环保的混合制冷剂；在该混合制冷剂中，三氟碘甲烷浓度为9wt％，1，1，1，2-四氟乙烷浓度为30wt％，丙烯浓度为61wt％。
实施例14：
取三氟碘甲烷、1，1，1，2-四氟乙烷，1，1-二氟乙烷和丙烷在常温下进行物理混合，获得一种安全环保的混合制冷剂；在该混合制冷剂中，三氟碘甲烷浓度为5wt％，1，1，1，2-四氟乙烷浓度为5wt％，1，1-二氟乙烷浓度为30wt％，丙烷浓度为60wt％。
在制冷机的设计工况取为蒸发温度7.2℃，冷凝温度54.4℃，过冷度8.3℃，过热度11.1℃，压缩机等熵效率0.75，根据循环性能计算，上述实施例与现有制冷剂的性能对比列于下表中，其中相对制冷量和相对COP均是以R22为基准的对比值。
实施例性能计算及与现有制冷剂性能比较结果
  实施例  冷凝压力  /kPa  蒸发压力  /kPa  压比  排气温度  /K  相对容积  制冷量  相对COP  1  2242.6  701.0  3.20  69.6  0.965  0.963  2  2319.3  736.3  3.15  73.7  1.027  0.974  3  1999.6  654.4  3.06  67.4  0.922  1.023  4  2256.4  723.0  3.12  73.6  1.016  0.988
  实施例  冷凝压力  /kPa  蒸发压力  /kPa  压比  排气温度  /K  相对容积  制冷量  相对COP  5  2120.5  670.1  3.16  69.3  0.940  0.988  6  2252.1  712.4  3.16  74.0  1.009  0.982  7  2144.4  693.1  3.09  69.3  0.964  0.999  8  2140.9  668.7  3.20  72.4  0.959  0.990  9  2096.7  659.4  3.18  71.6  0.952  1.001  10  2126.5  669.8  3.17  69.3  0.937  0.985  11  2029.0  663.9  3.06  67.4  0.931  1.021  12  1902.7  594.8  3.20  69.6  0.874  1.015  13  2296.7  728.9  3.15  73.1  1.020  0.979  14  2034.4  630.1  3.23  70.9  0.905  0.988  R22  2146.2  625.4  3.43  97.0  1.000  1.000  R407C*  2316.6  632.0  3.67  96.8  0.994  1.030  R410A*  3350.8  996.1  3.36  102.9  1.420  0.920
*R407C和R410A的数据引自“制冷剂使用手册，曹德胜、史琳编著，北京，冶金工业出版社，2003年”。
由以上可知，本发明提供的含三氟碘甲烷的混合制冷剂的绝大部分实施例具有与R22相当的冷凝压力、蒸发压力、容积制冷量和效率，且压比和排气温度相对于R22、R407C和R410A都有较大程度的降低，这有利于压缩机的正常运行。
本发明提供的含三氟碘甲烷的混合制冷剂具有良好的环保特性，下表给出了3个实施例与现有制冷剂的臭氧损耗潜值ODP和全球变暖潜值GWP的比较，可以看出本发明提出的混合制冷剂不但ODP值为零，且GWP值显著减小。

*现有制冷剂及纯质数据引自“制冷剂使用手册，曹德胜、史琳编著，北京，冶金工业出版社，2003年”；
**根据纯组分ODP值按照质量浓度加权计算所得。