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1、(10)申请公布号 CN 102732221 A (43)申请公布日 2012.10.17 CN 102732221 A *CN102732221A* (21)申请号 201110347238.8 (22)申请日 2009.10.13 200910070780.6 2009.10.13 C09K 5/04(2006.01) (71)申请人 天津大学 地址 300072 天津市南开区卫津路 92 号 (72)发明人 王怀信 张圣君 郭涛 陈晨 (74)专利代理机构 天津盛理知识产权代理有限 公司 12209 代理人 董一宁 (54) 发明名称 含有 HFO-1234yf(CF3CF=CH2) 的。
2、有机朗肯循 环混合工质 (57) 摘要 含有HFO-1234yf(CF3CFCH2)的有机朗肯循 环混合工质， 适合作为蒸发温度为 60-100的低 温有机朗肯循环系统的制冷剂。该组混合工质由 HFO-1234yf ； HFC-143 ； HFC-236fa 和 HFC-245fa 共 4 种物质按不同的质量比例组成的二元或三元 混合物。 其制备方法是， 将上述各种组元按指定的 配比在常温下进行物理混合， 得到相应的混合工 质。本发明工质不破坏臭氧层， 温室效应势较低， 符合环保要求 ； 热工参数适宜， 循环性能优良。在 设计工况下的朗肯循环效率为 9.5左右， 单位 质量输出净功基本在 18。
3、kJ/kg 以上。 (62)分案原申请数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 1/1 页 2 1.含有HFO-1234yf(CF3CFCH2， 2， 3， 3， 3-四氟-1-丙烯)的有机朗肯循环混合工质， 包括 HFC-143(1， 1， 2- 三氟乙烷 )， HFC-236fa(1， 1， 1， 3， 3， 3， - 六氟丙烷 )， HFC-245fa(1， 1， 1， 3， 3- 五氟丙烷 )， 其特征是混合工质由 HFO-1234yf(CF3CF CH2)、 HFC。
4、-236fa(1， 1， 1， 3， 3， 3- 六氟丙烷 ) 和 HFC-143(1， 1， 2- 三氟乙烷 ) 组成 ； 或由 HFO-1234yf、 HFC-236fa 和 HFC-245fa(1， 1， 2， 2， 3- 五氟丙烷 ) 组成 ； 或由 HFO-1234yf、 HFC-143(1， 1， 2- 三氟乙烷 ) 和 HFC-245fa 组成。 2. 按照权利要求 1 所述的含有 HFO-1234yf(CF3CF CH2， 2， 3， 3， 3- 四氟 -1- 丙烯 ) 的 有机朗肯循环混合工质， 其特征是上述各组元物质的质量百分比具体为 ： HFO-1234yf/HFC-23。
5、6fa /HFC-143 3-91/4-92/5-93， HFO-1234yf/HFC-236fa /HFC-245fa 5-45/2-93/2-93， HFO-1234yf/HFC-143/HFC-245fa 5-97/0-94/1-95， 以上每种混合工质的各组元物质质量百分数之和为 100。 权 利 要 求 书 CN 102732221 A 2 1/3 页 3 含有 HFO-1234yf(CF3CF CH2) 的有机朗肯循环混合工质 技术领域 0001 本发明属于热泵或空调系统中的制冷剂， 具体涉及到作为蒸发温度为 60-100的 低温有机朗肯循环系统中的工质。 背景技术 0002 低温。
6、资源(如低温地热能、 废热或太阳能)发电技术的研究， 对于减小化石能源消 耗和 CO2、 SO2、 NOx等温室气体和环境污染物的排放， 实现可持续发展具有重要意义。而制约 低温资源发电利用的主要技术因素之一就是系统经济性。中温资源发电技术实践表明， 以 有机朗肯循环为基础的发电技术经济性较好。 0003 近年来， 随着能源与环境问题带来的挑战的不断加大， 以及技术进步带来的发电 经济性的提升， 一直被认为不具备发电经济性的低温资源 ( 特别是 70-120温度范围 ) 的 利用开始得到关注。 低温资源之所以发电利用经济性较差， 其主要原因之一， 就是缺乏适合 的循环工质。目前用作低温有机朗肯。
7、循环的工质有 C5F12、 HC600 等， 它们或因温室效应势 (GWP)很大， 或因易燃易爆， 而限制了其推广应用。 因此开发一种环境友好、 热力性能优良的 新型工质， 对低温有机朗肯循环技术的发展至关重要。 发明内容 0004 本发明的目的是， 提供一种适用于低温有机朗肯循环的含有 HFO-1234yf 的混合 工质， 可作为蒸发温度为 60-100的低温地热资源， 或其它低品位 ( 如废热， 太阳能等 ) 热 源的有机朗肯循环系统中的工质。 0005 本发明提出的含有HFO-1234yf(CF3CFCH2)的有机朗肯循环混合工质共包括了4 种组元物质， 具体是 ： HFO-1234yf。
8、(CF3CFCH2)， HFC-143(1， 1， 2-三氟乙烷)， HFC-236fa(1， 1， 1， 3， 3， 3， - 六氟丙烷 )， HFC-245fa(1， 1， 1， 3， 3- 五氟丙烷 )。各组元物质的基本参数如表 1 所示。 0006 本发明提出的含有 HFO-1234yf 的有机朗肯循环混合工质， 具体组成为 ： 0007 由HFO-1234yf(CF3CFCH2)、 HFC-236fa(1， 1， 1， 3， 3， 3-六氟丙烷)和HFC-143(1， 1， 2- 三氟乙烷 ) 组成 ； 或由 HFO-1234yf、 HFC-236fa 和 HFC-245fa(1， 。
9、1， 2， 2， 3- 五氟丙烷 ) 组成 ； 或由 HFO-1234yf、 HFC-143(1， 1， 2- 三氟乙烷 ) 和 HFC-245fa 组成。 0008 HFO-1234yf/HFC-236fa/HFC-143 ； 3-91/4-92/5-93， 0009 HFO-1234yf/HFC-236fa/HFC-245fa ； 5-45/2-93/2-93， 0010 HFO-1234yf/HFC-143/HFC-245fa ； 5-97/0-94/1-95。 0011 以上每种混合工质的各组元物质质量百分数之和为 100。 0012 上述混合工质的制备方法是， 将各组元物质按其指定的。
10、质量配比在常温下进行物 理混合即可。 0013 本发明具有以下优点及有益效果 ： 0014 (1) 环境性能 ： 本发明的 ODP 等于零， 环境特性优良。(2) 热工参数 ： 在低温有机 说 明 书 CN 102732221 A 3 2/3 页 4 朗肯循环系统设计工况 ( 如蒸发温度 90、 冷凝温度 35、 过热度 5或乏气过热度 0下 的蒸发压力在 1500.0kPa 左右、 冷凝压力在 350.0kPa 左右、 膨胀比在 4.50 左右。(3) 循环 性能 ： 本发明在上述设计工况下的朗肯循环效率为 9.5左右、 单位质量输出净功基本在 18kJ/kg 以上 ( 在汽轮机等熵效率为 。
11、75的条件下 )， 循环性能优良。 0015 表 1 低温有机朗肯循环混合工质中所含组元的基本参数 0016 Tb： 正常沸点， Tc： 临界温度， Pc： 临界压力 0017 具体实施方式 0018 实施例 1 ： 取 32mass HFO-1234yf、 15mass HFC-236fa 和 53mass HFC-143， 在常温 下进行物理混合后作为制冷剂。 0019 实施例 2 ： 取 32mass HFO-1234yf、 10mass HFC-236fa 和 58mass HFC-245fa， 在常 温下进行物理混合后作为制冷剂。 0020 实施例 3 ： 取 35mass HFO-。
12、1234yf、 10mass HFC-143 和 55mass HFC-245fa， 在常温 下进行物理混合后作为制冷剂。 0021 以低温地热有机朗肯循环为例， 低温地热有机朗肯循环系统设计工况取为 ： 平均 蒸发温度为 90， 平均冷凝温度为 30， 蒸发过热度为 5 ( 对有些工质， 为保证避免膨胀 终了进入两相区， 取乏气过热度为 0， 在此条件下反算的蒸发过热度为 6-10 )， 膨胀过 程定熵效率以及工质泵效率为 75， 根据循环计算， 上述 3 个实施例的有关参数和循环性 能指标如表 2 所示。 0022 表 2 本发明实施例性能 0023 参数与性能 实施例 1 实施例 2 实。
13、施例 3 蒸发压力 MPa 1.6448 1.5982 1.5929 冷凝压力 MPa 0.3672 0.3437 0.3445 汽轮机进口比容 m3/kg 4.8819 5.2816 5.1786 膨胀比 4.4788 4.6489 4.6240 说 明 书 CN 102732221 A 4 3/3 页 5 单位质量输出净功 kJ/kg 27.041 21.8740 23.3880 循环效率 0.0979 0.0926 0.0938 蒸发温度滑移 5.5924 7.8610 8.1994 冷凝温度滑移 7.9096 12.2410 12.4650 说 明 书 CN 102732221 A 5 。