CN101434831A - 含有n2o的复叠制冷***低温级混合工质及其制备方法 - Google Patents

含有n2o的复叠制冷***低温级混合工质及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101434831A
CN101434831A CNA2008102325888A CN200810232588A CN101434831A CN 101434831 A CN101434831 A CN 101434831A CN A2008102325888 A CNA2008102325888 A CN A2008102325888A CN 200810232588 A CN200810232588 A CN 200810232588A CN 101434831 A CN101434831 A CN 101434831A
Authority
CN
China
Prior art keywords
low temperature
low
temperature
temperature level
cascade refrigeration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2008102325888A
Other languages
English (en)
Inventor
冯永斌
晏刚
钱文波
陶锴
张敏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Jiaotong University
Original Assignee
Xian Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Jiaotong University filed Critical Xian Jiaotong University
Priority to CNA2008102325888A priority Critical patent/CN101434831A/zh
Publication of CN101434831A publication Critical patent/CN101434831A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Lubricants (AREA)

Abstract

本发明涉及适用于180～220K温区的含有N2O的复叠制冷***低温级混合工质及其制备方法，该低温级混合制冷剂含低沸点工质N2O(R744A)和乙烷(R170)、三氟甲烷(R23)、六氟乙烷(R116)、氟甲烷(R41)、二氧化碳(R744)中的一种或两种，在常温下物理混合而成。本发明不破坏臭氧层，温室效应势低，符合环保要求；其热工参数适宜，循环性能优良，可采用现有的复叠低温级压缩机优化设计新工质***。该混合制冷剂可作为现有复叠制冷低温级***中的替代制冷剂。

Description

含有N2O的复叠制冷***低温级混合工质及其制备方法
技术领域
本发明属于利用复叠***制冷的技术领域，具体涉及一种含有N2O(R744A)的复叠制冷***低温级混合工质。
背景技术
单级蒸汽压缩制冷循环所达到的最低制冷温度一般为230K，当冷凝压力一定时，要想达到较低的蒸发温度，导致***压比增大，输气系数降低，冷量减少，且使得实际压缩机的效率降低，耗功增大，排气温度升高，运行条件恶化。为了达到降低的温度可以采用多级压缩制冷循环***和外复叠制冷循环***，而多级压缩***需要专门的压缩机，且制冷***复杂化，效率不高、成本高、可靠性低。外复叠制冷***在工业以及商业制冷领域因可以持续的满足低温大冷量的需求而得到了广泛的应用。目前采用较多的复叠制冷***的工质为R134a/R23，但是其温室效应潜能值(GWP)较高，且充灌量较大，容积制冷较低。为了满足环保和大冷量需求，复叠制冷循环***工质向着环保型天然工质方向发展。制约复叠制冷循环技术发展的关键问题之一，就是适宜的循环工质。开发环境友好，热力性能优良的新型低温级工质，对于复叠制冷循环技术的发展至关重要。
复叠混合工质的组成与实现制冷的硬件及这些硬件的构成***的形式是密切相关的，因此混合工质作为冷量传递的载体，其固有性能是决定制冷***性能的最根本因素。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于180～220K温区含有N2O(R744A)的复叠制冷***低温级混合工质。在具体浓度配比方面充分考虑高低温级压缩机适宜的运行压比范围，使其环境特性和循环性能最佳。
以下对本发明的各组元和组分进行介绍。适用于180～220K温区含有N2O(R744A)的复叠循环***低温级混合工质，含一氧化二氮(R744A)和乙烷(R170)、三氟甲烷(R23)、六氟乙烷(R116)、氟甲烷(R41)、二氧化碳(R744)中的一种或两种的混合物。各组元物质的基本参数如表1所示。
适用于180～220K温区含有N2O(R744A)的复叠循环***低温级混合工质，可以由含一氧化二氮(R744A)和乙烷(R170)、三氟甲烷(R23)、六氟乙烷(R116)、氟甲烷(R41)、二氧化碳(R744)中的一种或两种组成。
上述各组元物质的具体配比(质量百分数)为：
R744A/R170/R23     2-98/2-98/0-96％或2-98/0-96/2-98％；
R744A/R170/R116    2-98/2-98/0-96％或2-98/0-96/2-98％；
R744A/R170/R41     2-98/2-98/0-96％或2-98/0-96/2-98％；
R744A/R170/R744    2-98/2-98/0-96％或2-98/0-96/2-98％；
R744A/R23/R116     2-98/2-98/0-96％或2-98/0-96/2-98％；
R744A/R23/R41      2-98/2-98/0-96％或2-98/0-96/2-98％；
R744A/R23/R744     2-98/2-98/0-96％或2-98/0-96/2-98％；
R744A/R116/R41     2-98/2-98/0-96％或2-98/0-96/2-98％；
R744A/R116/R744    2-98/2-98/0-96％或2-98/0-96/2-98％；
R744A/R41/R744     2-98/2-98/0-96％或2-98/0-96/2-98％；
以上每组混合工质的质量百分比之和为100％。
含有N2O的复叠制冷***低温级混合工质的制备方法，将一氧化二氮(R744A)和乙烷(R170)、三氟甲烷(R23)、六氟乙烷(R116)、氟甲烷(R41)、二氧化碳(R744)中的一种或两种在液相状态下进行物理混合得到。
本发明具有以下优点和有益效果
(1)环境性能：表1给出了本发明混合工质的组元与传统复叠式低温级工质R23的环境性能的比较，可以看出，本发明的臭氧层破坏潜能(ODP)和R23一样，均为零，不会破坏大气臭氧层；但是含有N2O(R744A)的复叠制冷***低温级混合工质，其温室效应潜能值(GWP)较R23小，完全符合新型制冷剂的环保要求。可以减少温室气体的排放；(2)热工参数：在180～220K温区设计工况下，复叠***的高低温级蒸发压力、冷凝压力、排气温度以及运行压比均满足复叠***安全运行范围；本发明除了含有R170(乙烷)的混合工质外，其余混合工质滑移温度很小，是近共沸混合物，泄露对组元成分及性能的影响非常小。(3)循环性能：在本发明的设计工况下，***的COP几乎和传统工质R134a/R23接近，单位质量制冷量和容积制冷量均高于传统工质R134a/R23，可减少***制冷剂的充灌量，具有更快的降温速度，且能较大的满足负荷要求。
表1 混合工质中各组元的基本参数a)
Figure A200810232588D00051
a)Thermophysical properties are based on REFPROP(Lemmon et al.，2007)；b)Refrigerantdata summary(J.M.Calm et al.，2001)
具体实施方式
实施例1：按质量分数取60％的R744A和40％的R170，在常温下进行物理混合后得到制冷剂。
实施例2：按质量分数取50％的R744A、35％的R170和15％的R23，在常温下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例3：按质量分数取35％的R744A、20％的R170和45％的R41，在常温下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例4：按质量分数取30％的R744A、45％的R170和25％的R116，在常温下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例5：按质量分数取50％的R744A、35％的R170和15％的R744，在常温下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例6：按质量分数取35％的R744A和65％的R23，在常温下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例7：按质量分数取45％的R744A、20％的R23和35％的R41，在常温下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例8：按质量分数取25％的R744A、65％的R23和10％的R116，在常温下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例9：按质量分数取15％的R744A、35％的R23和50％的R744，在常温下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例10：按质量分数取85％的R744A和15％的R116，在常温下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例11：按质量分数取45％的R744A、15％的R116和40％的R41，在常温下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例12：按质量分数取65％的R744A、10％的R116和25％的R744，在常温下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例13：按质量分数取15％的R744A和85％的R41，在常温下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例14：按质量分数取45％的R744A、25％的R41和30％的R744，在常温下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例15：按质量分数取85％的R744A和15％的R744，在常温下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例16：按质量分数取2％的R744A和98％的R744，在常温下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例17：按质量分数取98％的R744A和2％的R41，在常温下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例18：按质量分数取2％的R744A、96％的R744和2％的R41，在常温下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例19：按质量分数取5％的R744A、2％的R170和93％的R41，在常温下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例20：按质量分数取2％的R744A、1％的R170和97％的R41，在常温下进行物理混合后作为制冷剂。
若复叠式制冷循环的设计工况取为：高温级的冷凝温度为40℃，吸气过热度为5℃，过冷度为5℃，冷凝蒸发器的传热温差为5℃，本发明的高温级制冷剂以R134a制冷工质为基准(也可选用其余适宜的环保型工质作为高温级制冷剂)；低温级的蒸发温度取不同的制备温区下的平均蒸发温度，且带回热器，其过冷度设为5℃；高低温级压缩过程定熵效率均为75％。根据循环模拟计算，现以制备190K和210K温区含有N2O(R744A)的复叠循环***低温级混合工质为例，其低温级运行有关参数和整个复叠***循环性能指标如下：
表2.190K温区低温级运行参数及***性能
 
参数与性能 传统工质 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
制冷剂组成 R23 R744A/R170   R744A/R170/R23 R744A/R170/R41 R744A/R170/R116 R744A/R170/R744
蒸发压力/MPa 0.113 0.295 0.296 0.195 0.245 0.280
冷凝压力/MPa 1.190 2.487 2.615 1.967 2.118 2.443
压比 10.46 8.41 8.84 10.09 8.67 8.74
排气温度/℃ 68 74 76 104 59 80
COP 0.9542 0.9385 0.9305 0.9413 0.9320 0.9389
制冷量/kJ/kg   179 251 230 307 225 255
单位容积制冷量/kJ/m3     873 1713 1673 1297 1428 1663
滑移温度/℃ 0 0.61 1.12 9.13 4.51 1.08
表3.190K温区低温级运行参数及***性能
 
参数与性能 传统工质 实施例6 实施例7 实施例8 实施例9 实施例10
制冷剂组成 R23 R744A/R23    R744A/R23/R41 R744A/R23/R116 R744A/R23/R744 R744A/R116  
蒸发压力/MPa 0.113 0.147 0.131 0.145 0.158 0.162
冷凝压力/MPa 1.190 1.567 1.421 1.544 1.740 1.653
压比 10.46 10.67 10.85 10.62 11.02 10.23
排气温度/℃ 68 88 111 76 110 97
COP 0.9542 0.9509 0.9505 0.9502 0.9450 0.9473
制冷量/kJ/kg 179 206 292 184 244 245
单位容积制冷量/kJ/m3           873 1072 995 1040 1179 1178
滑移温度/℃ 0 0.53 1.15 0.66 0 0
表4.190K温区低温级运行参数及***性能
 
参数与性能 传统工质 实施例11 实施例12 实施例13 实施例14 实施例15
制冷剂组成 R23 R744A/R116/R41 R744A/R116/R744 R744A/R41 R744A/R41/R744 R744A/R744  
蒸发压力/MPa 0.113 0.128 0.163 0.102 0.143 0.163
冷凝压力/MPa 1.190 1.382 1.719 1.158 1.565 1.714
压比 10.46 10.78 10.52 11.40 10.93 10.49
排气温度/℃ 68 103 108 123 122 118
COP 0.9542 0.9516 0.9448 0.9533 0.9454 0.9446
制冷量/kJ/kg 179 286 259 371 308 281
单位容积制冷量/kJ/m3         873 969 1207 809 1094 1217
滑移温度/℃ 0 1.18 0 0.81 0.71 0
表5.190K温区低温级运行参数及***性能
 
参数与性能 传统工质 实施例16 实施例17 实施例18 实施例19 实施例20
制冷剂组成 R23 R744A/R744   R744A/R41    R744A//R744/R41 R744A/R170/R41 R744A/R170/R41
蒸发压力/MPa 0.113 0.162 0.163 0.160 0.101 0.096
冷凝压力/MPa 1.190 1.523 1.733 1.608 1.109 0.988
压比 10.46 9.43 10.66 10.07 11.00 10.27
排气温度/℃ 68 115 118 122 118 112
COP 0.9542 0.9369 0.9447 0.9383 0.9466 0.9483
制冷量/kJ/kg   179 303 278 301 385 394
单位容积制冷量/kJ/m3     873 1292 1199 1260 813 791
滑移温度/℃ 0 0 0.03 0.06 1.50 0.76
表6.210K温区低温级运行参数及***性能
 
参数与性能 传统工质 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
制冷剂组成 R23 R744A/R170   R744A/R170/R23 R744A/R170/R41 R744A/R170/R116 R744A/R170/R744
蒸发压力/MPa 0.311 0.694 0.715 0.488 0.573 0.671
冷凝压力/MPa 1.885 3.310 3.386 2.663 2.823 3.259
压比 6.05 4.77 4.74 5.45 4.93 4.85
排气温度/℃ 59 60 58 80 50 63
COP 1.3059 1.2897 1.2978 1.2889 1.2719 1.2937
制冷量/kJ/kg   165 236 215 291 212 239
单位容积制冷量/kJ/m3         2090 3600 3653 2940 3017 3585
滑移温度/℃ 0 0.67 0 8.05 4.44 0.16
表7.210K温区低温级运行参数及***性能
 
参数与性能 传统工质 实施例6 实施例7 实施例8 实施例9 实施例10
制冷剂组成 R23 R744A/R23    R744A/R23/R41 R744A/R23/R116 R744A/R23/R744 R744A/R116  
蒸发压力/MPa 0.311 0.390 0.349 0.385 0.426 0.422
冷凝压力/MPa 1.885 2.291 2.083 2.257 2.552 2.399
压比 6.05 5.88 5.97 5.86 5.98 5.69
排气温度/℃ 59 71 88 62 87 78
COP 1.3059 1.2985 1.3001 1.2976 1.2932 1.2938
制冷量/kJ/kg 165 193 277 172 229 232
单位容积制冷量/kJ/m3           2090 2524 2375 2442 2819 2742
滑移温度/℃ 0 0.47 1.15 0.53 0.12 0
表8.210K温区低温级运行参数及***性能
 
参数与性能 传统工质 实施例11 实施例12 实施例13 实施例14 实施例15
制冷剂组成 R23 R744A/R116/R41 R744A/R116/R744 R744A/R41 R744A/R41/R744 R744A/R744  
蒸发压力/MPa 0.311 0.341 0.432 0.276 0.384 0.432
冷凝压力/MPa 1.885 2.204 2.503 1.712 2.295 2.497
压比 6.05 5.94 5.79 6.21 5.98 5.78
排气温度/℃ 59 82 85 96 96 93
COP 1.3059 1.3014 1.2920 1.3067 1.2945 1.2915
制冷量/kJ/kg 165 271 244 353 291 265
单位容积制冷量/kJ/m3         2090 2305 2840 1975 2617 2870
滑移温度/℃ 0 1.19 0 0.83 0.78 0
表9.210K温区低温级运行参数及***性能
 
参数与性能 传统工质 实施例16 实施例17 实施例18 实施例19 实施例20
制冷剂组成 R23 R744A/R744   R744A/R41    R744A//R744/R41 R744A/R170/R41 R744A/R170/R41
蒸发压力/MPa 0.311 0.444 0.427 0.439 0.274 0.262
冷凝压力/MPa 1.885 2.718 2.445 2.689 1.682 1.608
压比 6.05 6.12 5.73 6.13 6.13 6.13
排气温度/℃ 59 104 90 104 94 93
COP 1.3059 1.2855 1.2933 1.2846 1.3023 1.3063
制冷量/kJ/kg   165 273 265 275 365 370
单位容积制冷量/kJ/m3     2090 3013 2828 2983 1978 1908
滑移温度/℃ 0 0 0.03 0.08 1.64 0.80

Claims (3)

1、含有N2O的复叠制冷***低温级混合工质，其特征在于：该低温级混合工质含一氧化二氮(R744A)和乙烷(R170)、三氟甲烷(R23)、六氟乙烷(R116)、氟甲烷(R41)、二氧化碳(R744)中的一种或两种。
2、根据权利要求1所述的含有N2O的复叠制冷***低温级混合工质，其特征在于：低温级混合工质中各物质的质量分数为：
R744A/R170/R23         2-98/2-98/0-96％或2-98/0-96/2-98％；
R744A/R170/R116        2-98/2-98/0-96％或2-98/0-96/2-98％；
R744A/R170/R41         2-98/2-98/0-96％或2-98/0-96/2-98％；
R744A/R170/R744        2-98/2-98/0-96％或2-98/0-96/2-98％；
R744A/R23/R116         2-98/2-98/0-96％或2-98/0-96/2-98％；
R744A/R23/R41          2-98/2-98/0-96％或2-98/0-96/2-98％；
R744A/R23/R744         2-98/2-98/0-96％或2-98/0-96/2-98％；
R744A/R116/R41         2-98/2-98/0-96％或2-98/0-96/2-98％；
R744A/R116/R744        2-98/2-98/0-96％或2-98/0-96/2-98％；
R744A/R41/R744         2-98/2-98/Q-96％或2-98/0-96/2-98％；
以上每组混合工质的质量百分比之和为100％。
3、一种如权利要求1所述的含有N2O的复叠制冷***低温级混合工质的制备方法，其特征在于：将一氧化二氮(R744A)和乙烷(R170)、三氟甲烷(R23)、六氟乙烷(R116)、氟甲烷(R41)、二氧化碳(R744)中的一种或两种在液相状态下进行物理混合得到。
CNA2008102325888A 2008-12-05 2008-12-05 含有n2o的复叠制冷***低温级混合工质及其制备方法 Pending CN101434831A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNA2008102325888A CN101434831A (zh) 2008-12-05 2008-12-05 含有n2o的复叠制冷***低温级混合工质及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNA2008102325888A CN101434831A (zh) 2008-12-05 2008-12-05 含有n2o的复叠制冷***低温级混合工质及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101434831A true CN101434831A (zh) 2009-05-20

Family

ID=40709471

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2008102325888A Pending CN101434831A (zh) 2008-12-05 2008-12-05 含有n2o的复叠制冷***低温级混合工质及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101434831A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014134821A1 (en) * 2013-03-08 2014-09-12 Honeywell International Inc. Low gwp heat transfer compositions including co2
US20160178246A1 (en) * 2013-09-27 2016-06-23 Panasonic Healthcare Holdings Co., Ltd. Refrigeration apparatus
WO2016120645A1 (en) * 2015-01-30 2016-08-04 Mexichem Fluor S.A. De C.V. Compositions comprising 1,1-difluoroethene, trifluoromethane and a third component
CN113801635A (zh) * 2021-09-02 2021-12-17 上海交通大学 用于新能源汽车热泵的二元近共沸制冷剂混合物

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014134821A1 (en) * 2013-03-08 2014-09-12 Honeywell International Inc. Low gwp heat transfer compositions including co2
CN105164226A (zh) * 2013-03-08 2015-12-16 霍尼韦尔国际公司 包括co2的低gwp传热组合物
US20160178246A1 (en) * 2013-09-27 2016-06-23 Panasonic Healthcare Holdings Co., Ltd. Refrigeration apparatus
WO2016120645A1 (en) * 2015-01-30 2016-08-04 Mexichem Fluor S.A. De C.V. Compositions comprising 1,1-difluoroethene, trifluoromethane and a third component
KR20170110074A (ko) * 2015-01-30 2017-10-10 멕시켐 플루어 소시에다드 아노니마 데 카피탈 바리아블레 1,1-다이플루오로에텐, 트라이플루오로메탄 및 제3 성분을 포함하는 조성물
US11084962B2 (en) 2015-01-30 2021-08-10 Mexichem Fluor S.A. De C.V. Compositions comprising 1,1-difluoroethene, trifluoromethane and a third component
US11560502B2 (en) 2015-01-30 2023-01-24 Mexichem Fluor S.A.De C.V. Compositions
KR102569491B1 (ko) 2015-01-30 2023-08-22 멕시켐 플루어 소시에다드 아노니마 데 카피탈 바리아블레 1,1-다이플루오로에텐, 트라이플루오로메탄 및 제3 성분을 포함하는 조성물
KR20230128385A (ko) * 2015-01-30 2023-09-04 멕시켐 플루어 소시에다드 아노니마 데 카피탈 바리아블레 1,1-다이플루오로에텐, 트라이플루오로메탄 및 제3성분을 포함하는 조성물
KR102677533B1 (ko) 2015-01-30 2024-06-24 멕시켐 플루어 소시에다드 아노니마 데 카피탈 바리아블레 1,1-다이플루오로에텐, 트라이플루오로메탄 및 제3 성분을 포함하는 조성물
CN113801635A (zh) * 2021-09-02 2021-12-17 上海交通大学 用于新能源汽车热泵的二元近共沸制冷剂混合物

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1045983C (zh) 制冷剂组合物及其应用方法
CN1789367A (zh) 适用于单机蒸气压缩式制冷装置制取双温的多元混和工质
JPWO2014156190A1 (ja) 二元冷凍装置
CN107987797A (zh) 一种替代hcfc-22的环保混合制冷剂
CN101864276A (zh) 环保型制冷剂
CN109971433B (zh) 一种多元混合制冷剂
CN101434831A (zh) 含有n2o的复叠制冷***低温级混合工质及其制备方法
CN101445718A (zh) 自复叠循环***中含有n2o的混合工质
CN106147716A (zh) 一种环保型制冷组合物
CN101270275B (zh) 一种混合制冷剂
CN101735774A (zh) 一种替代r410a的环保制冷剂
CN102229793A (zh) 一种低gwp值的制冷剂
CN102241962A (zh) 一种低gwp值的组合物
CN101020812B (zh) 一种环保制冷剂组合物
CN102676119B (zh) 一种低gwp制冷剂及其制备方法
CN102229794A (zh) 一种低gwp值的制冷剂组合物
CN102516946A (zh) 绿色混合制冷剂
CN101486893B (zh) 适用于高温环境制冷空调装置的混合制冷剂
KR101133095B1 (ko) 알170과 알1270으로 구성된 2원 혼합냉매
CN101775268A (zh) 一种替代r410a的制冷剂组合物
CN104974717B (zh) 一种环保节能型冰箱制冷剂
WO2022003827A1 (ja) 熱媒体
CN113801635A (zh) 用于新能源汽车热泵的二元近共沸制冷剂混合物
CN101235274A (zh) 适用于单级压缩制冷***中的三元近共沸混合制冷剂
CN114507508B (zh) 一种热泵混合工质的应用

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Open date: 20090520