CN101611113A - 氟化组合物以及使用此类组合物的*** - Google Patents
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Abstract
公开了制冷剂组合物，所述组合物包含以重量百分比表示的下列组分，并且使得包括任何添加剂在内总数加起来等于100％。7.0－9.0重量％的R32[二氟甲烷，CH2F2，常态沸点为－51.7℃]；39.0－50.0重量％的R125[五氟乙烷，CF3CHF2，常态沸点为－48.5℃]；39.0－50.0重量％的R134a[1，1，1，2－四氟乙烷，CF3CHF2，常态沸点为－26.1℃]；1.9至2.5重量％的烃，所述烃基本上由1.5－1.8重量％的R600[正丁烷，CH3CH2CH2CH3，常态沸点为－0.5℃]，和0.4－0.7重量％的R601a[异戊烷，((CH3l)2lCHCH2CH3，常态沸点为+27.8℃]或R601[正戊烷(CH3CH2CH2CH2CH3，常态沸点为+36℃]组成。还公开了使用本文所述组合物作为设备中的至少一种热传递组合物的冷藏机、冷冻机、空调、水冷冷却器和热力泵。
Description
发明领域
本发明涉及包含二氟甲烷、五氟乙烷和1，1，1，2-四氟乙烷以及正丁烷和异戊烷的混合物的组合物。
发明背景
氟化烃具有许多用途，其中之一是作为用于空调、热力泵、水冷冷却器和制冷器应用中的热传递组合物。
完全和部分卤化的氯氟烃(例如广泛使用的二氟一氯甲烷，R22)已经与各种臭氧层破坏问题有关。因此它们的用途和制备受到限制。
因此，需要具有零臭氧损耗潜势同时在根据R22设计的制冷器、空调、水冷冷却器和热力泵应用中仍可取得可接受性能的热传递组合物。
除了具有任何热传递组合物的热传递特性和环境特性以外，所期望的组合物还应与常见压缩机润滑剂例如通常用作氯氟烃(CFC)基和/或氢氟氯烃(HCFC)基制冷***中的润滑剂的矿物油(例如Sunoco的Suniso3GS油等设计用于润滑压缩机的油)和烷基苯具有适宜的相容性。
然而，由于这些润滑剂在替代的无臭氧损耗的氢氟烃(HFC)制冷剂中缺乏溶解性，因此妨碍了对HFC的使用，从而引发了开发和使用用于HFC热传递组合物的替代性润滑剂的必要性。替代润滑剂主要基于聚亚烷基二醇(PAG)和多元醇酯(POE)。虽然PAG和POE是HFC基热传递组合物的适宜的润滑剂，但是许多PAG和POE是极其吸湿的，并且当与潮湿空气接触时，可吸收几千ppm(份每一百万份)的水。这种吸收的水分导致设备出现问题，诸如形成酸，其致使设备组件腐蚀并且形成难处理的淤积物。
与POE和PAG相比，矿物油和烷基苯的吸湿性要低得多，并且具有低的、小于100ppm的水溶性。因此，需要可使用矿物油和烷基苯润滑剂的HFC组合物。
此外，在一些设备中，热传递组合物可能在设备操作期间经由轴密封件、软管连接、焊接接头和折缝线中的渗漏而损失，或在设备维修和保养期间损失，致使热传递组合物被释放到大气中。如果设备中的热传递组合物不是纯组分、共沸组合物或类共沸组合物，则当从所述设备渗漏或排放到大气中时，所述热传递组合物可能会变化。组成的改变会致使所述热传递组合物变得易燃，或制冷量降低。除了具有如前所述的性能以外，所期望的热传递组合物还应具有以下特点：能够成为需要最小程度设备改变的R22的替代制冷剂；行为上至少是类共沸的；具有可接受的全球变暖潜势；毒性足够低；具有足够的与矿物油的相容性；使用时具有良好的回油性能；具有可接受的能效，同时保持与R22相当的制冷量。
发明详述
公开了具有下列组分的组合物，所述组分按重量百分比表示，并且使得包括任何添加剂在内总数加起来等于100％。
7.0-9.0重量％的R32[二氟甲烷，CH2F2，常态沸点为-51.7℃]；
39.0-50.0重量％的R125[五氟乙烷，CF3CHF2，常态沸点为-48.5℃]；
39.0-50.0重量％的R134a[1，1，1，2-四氟乙烷，CF3CHF2，常态沸点为-26.1℃]；
1.9至2.5重量％的烃，所述烃基本上由
1.5-1.8重量％的R600[正丁烷，CH3CH2CH2CH3，常态沸点为-0.5℃]，和
0.4-0.7重量％的R601a[异戊烷，((CH3)2CHCH2CH3，常态沸点为+27.8℃]或R601[正戊烷，(CH3CH2CH2 CH2CH3)，常态沸点为+36℃]组成。这些组合物的计算出的全球变暖潜势(GWP)为约1800至约2000。
在一些实施方案中，所述组合物具有下列组分，所述组分以重量百分比表示。
7.0-9.0重量％的R32；
42.0-49.0重量％的R125；
42.0-49.0重量％的R134a；
1.9-2.5重量％的烃，所述烃基本上由1.5-1.8重量％的R600和0.4-0.7重量％的R601a或0.4-0.7重量％的R601组成。
在一些实施方案中，所述组合物具有下列组分，所述组分以重量百分比表示。
7.0-9.0重量％的R32；
43.5-47.5重量％的R125；
42.7-45.7重量％的R134a；
1.9-2.5重量％的烃，所述烃基本上由1.5-1.8重量％的R600和0.4-0.7重量％的R601a或0.4-0.7重量％的R601组成。
在一些实施方案中，所述组合物具有下列组分，所述组分以重量百分比表示。
7.0-9.0重量％的R32；
43.5-47.5重量％的R125；
42.7-45.7重量％的R134a；
2.1-2.5重量％的烃，所述烃基本上由
1.5-1.8重量％的R600和0.4-0.7重量％的R601a或0.4-0.7重量％的R601组成。
此外，上文公开的组合物可用于满液蒸发式冷却器中，其中所述液体组合物存在于蒸发器中，并且此类冷却器具有如下表示的循环蒸汽组成：
10.0-17.0重量％的R32；
54.0-61.0重量％的R125；
23.0-30.0重量％的R134a；
2.3-3.1重量％的烃，所述烃基本上由
2.0-2.5重量％的R600和0.3-0.6重量％的R601a或0.3-0.6重量％的R601。
这些组合物的计算出的全球变暖潜势(GWP)为约1900至约2100。
在一些实施方案中，所述组合物可用作热传递***中的热传递介质。在一些实施方案中，本文所公开的新型组合物尤其可用于采用喷射冷却的***中。
还公开了使用本文所述组合物作为设备中至少一种热传递组合物的冷藏机、冷冻机、空调、水冷冷却器和热力泵。
还公开了通常具有传感元件的冷藏机、冷冻机、空调、水冷冷却器和热力泵，当在冷凝器至蒸发器回路中使用R22，并且使用上述组合物之一作为***中冷凝器至蒸发器回路内的循环热传递组合物时，所述传感元件具有适用于所述传感元件中的流体。在传感元件的一些实施方案中，当在冷凝器至蒸发器回路中使用R22时，适用于所述传感元件中的流体是压力等于或低于R22的流体或流体混合物。在传感元件的一些实施方案中，当在冷凝器至蒸发器回路中使用R22时，适用于所述传感元件中的流体是压力等于或高于R22的流体或流体混合物。在一些实施方案中，其中在所述至少一种传感元件中的流体是经选择可在R22存在于冷凝器至蒸发器回路中时工作的流体或流体混合物，所述流体具有基本上不同于R22的压力/温度关系斜率。在一些实施方案中，经选择可在R22存在于冷凝器至蒸发器回路中时工作的传感元件中的流体是R22。在一些实施方案中，将一种上述组合物用于冷凝器至蒸发器回路中。在一些实施方案中，将一种上述组合物用于传感元件中，并且将一种上述组合物用于冷凝器至蒸发器回路中。
当前，许多制冷和空调***在连接到膨胀阀的传感元件中以及制冷和空调***中的“冷凝器至蒸发器回路”中均使用R22。术语“冷凝器至蒸发器回路”是用于描述热传递***的一部分的术语，所述部分包括自膨胀阀至蒸发器直至冷凝器的相互流体连通的所有***元件和组件，以及膨胀阀和冷凝器之间的流体连通的所有导管和其他元件。然而，术语“冷凝器至蒸发器回路”不包括传感元件。
可任选加入的添加剂包括以下那些，诸如润滑剂、阻蚀剂、表面活性剂、消泡剂(例如Dow 200)、溶剂(例如Exxon的Isopar H)稳定剂、回油剂(包括聚合回油剂)、染料以及其他可加入到所述组合物中的适宜材料。
本文公开的组合物还可包含至少一种润滑剂，所述润滑剂选自聚亚烷基二醇、多元醇酯、聚乙烯醚、矿物油、烷基苯、合成石蜡、合成环烷烃和聚(α)烯烃。
本发明的润滑剂包括适于与制冷或空调设备一起使用的那些。在这些润滑剂中包括通常用于采用氯氟烃制冷剂的蒸汽压缩制冷设备中的润滑剂。此类润滑剂和它们的性质论述于1990年ASHRAE手册“RefrigerationSystems and Applications”第8章标题为“Lubricants inRefrigeration Systems”的第8.1页至8.21页中，所述文献以引用方式并入本文。本发明的润滑剂可包括在压缩制冷润滑油领域中通常称为“矿物油”的那些。矿物油包括石蜡(即直碳链和支碳链的饱和烃)、环烷烃(即环状石蜡)和芳烃(即包含一个或多个特征在于交错双键的环的不饱和环状烃)。本发明的润滑剂还可包括在压缩制冷润滑油领域中通常称为“人造油”的那些润滑油。人造油包括烷基芳烃(即直链和支链烷基烷基苯)、合成石蜡和环烷烃、以及聚(α-烯烃)。本发明的代表性常规润滑剂是可商购获得的BVM 100N(由BVA Oils销售的石蜡类矿物油)、Suniso
3GS和Suniso
5GS(由Crompton Co.销售的环烷类矿物油)、Sontex372LT(由Pennzoil销售的环烷类矿物油)、Calumet
RO-30(由Calumet Lubricants销售的环烷类矿物油)、Zerol
75、Zerol
150和Zerol
500(由Shrieve Chemicals销售的直链烷基苯)和HAB 22(由Nippon Oil销售的支链烷基苯)。
本发明的润滑剂还包括设计与氢氟烃制冷剂一起使用并且可在压缩制冷和空调设备操作条件下与本发明的制冷剂混溶的那些润滑剂。此类润滑剂以及它们的性能论述于“Synthetic Lubricants and High-PerformanceFluids”(R.L.Shubkin编辑，Marcel Dekker，1993)中。此类润滑剂包括但不限于多元醇酯(POE)诸如Castrol
100(Castrol，UnitedKingdom)、聚亚烷基二醇(PAG)诸如得自Dow(Dow Chemical，Midland，Michigan)的RL-488A、聚乙烯醚(PVE)、和聚碳酸酯(PC)诸如得自Mitsui的MA2320F。
通过考虑指定压缩机的要求以及润滑剂将接触的环境来选择本发明的润滑剂。
在一些实施方案中，所述组合物还包含一种或多种添加剂(例如增容剂或UV染料)，其量按上述组合物的重量计为最多10％。在其他实施方案中，一种或多种添加剂存在于上述组合物中，其在所述组合物中的量小于500ppm。在其他实施方案中，一种或多种添加剂存在于上述组合物中，其在所述组合物中的量小于250ppm。在其他实施方案中，一种或多种添加剂存在于上述组合物中，其在所述组合物中的量小于200ppm。
在其他实施方案中，一种或多种添加剂存在于所述组合物中，其量为0.1至3重量％。在其他实施方案中，一种或多种添加剂存在于所述组合物中，其量为0.01至1.5重量％。
在一些实施方案中，本发明提供全氟聚醚作为添加剂，其可与氢氟烃和烃制冷剂或热传递流体混溶。全氟聚醚的共同特征是存在全氟烷基醚部分。全氟聚醚与全氟聚烷基醚同义。常用的其他同义术语包括“PFPE”、“PFAE”、“PFPE油”、“PFPE流体”、和“PFPAE”。例如，得自DuPont的KRYTOX是具有式CF3-(CF2)2-O-[CF(CF3)-CF2-O]j’-R’f结构的全氟聚醚。在所述式中，j’为2-100，包括端点在内，并且R’f为CF2CF3、C3至C6全氟烷基、或它们的组合。
还可使用其他PFPE，包括得自Ausimont(Milan，Italy)并且可由全氟烯烃光致氧化制备的FOMBLIN和GALDEN流体。FOMBLIN-Y可具有式CF3O(CF2CF(CF3)-O-)m’(CF2-O-)n’-R1f结构。同样适宜的是CF3O[CF2CF(CF3)O]m’(CF2CF2O)o’(CF2O)n’-R1f。在所述式中，R1f为CF3、C2F5、C3F7，或其中两种或更多种的组合；(m’+n’)为8-45，包括端点在内；并且m/n为20-1000，包括端点在内；o’为1；(m’+n’+o’)为8-45，包括端点在内；m’/n’为20-1000，包括端点在内。
FOMBLIN-Z可具有式CF3O(CF2CF2-O-)p’(CF2-O)q’CF3结构，其中(p’+q’)为40-180，并且p’/q’为0.5-2，均包括端点在内。
还可使用DEMNUM流体，它是另一类PFPE，得自Daikin Industries(Japan)。它可通过2，2，3，3-四氟氧杂环丁烷的连续低聚和氟化来制备，获得式F-[(CF2)3-O]t’-R2f，其中R2f为CF3、C2F5、或它们的组合，并且t’为2-200，包括端点在内。
可独立地将全氟聚醚的两个端基官能化或非官能化。在非官能化全氟聚醚中，所述端基可以是支链或直链的全氟烷基端基。此类全氟聚醚的实例可具有式Cr’F(2r’+1)-A-Cr’F(2r’+1)结构，其中每个r’独立地为3至6；A可以是O-(CF(CF3)CF2-O)w’、O-(CF2-O)x’(CF2CF2-O)y’、O-(C2F4-O)w’、O-(C2F4-O)x’(C3F6-O)y’、O-(CF(CF3)CF2-O)x’(CF2-O)y’、O-(CF2CF2CF2-O)w’、O-(CF(CF3)CF2-O)x’(CF2CF2-O)y’-(CF2-O)z’，或其中两种或更多种的组合；A优选为O-(CF(CF3)CF2-O)w’、O-(C2F4-O)w’、O-(C2F4-O)x’(C3F6-O)y’、O-(CF2CF2CF2-O)w’，或其中两种或更多种的组合；w’为4至100；x’和y’分别独立地为1至100。具体实例包括但不限于F(CF(CF3)-CF2-O)9-CF2CF3、F(CF(CF3)-CF2-O)9-CF(CF3)2，以及它们的组合。在此类PFPE中，最多30％的卤素原子可以是不同于氟的卤素，诸如氯原子。
还可独立地将全氟聚醚的两个端基官能化。典型的官能化端基选自酯、羟基、胺、酰胺、腈、羧酸和磺酸。
代表性的酯端基包括-COOCH3、-COOCH2CH3、-CF2COOCH3、-CF2COOCH2CH3、-CF2CF2COOCH3、-CF2CF2COOCH2CH3、-CF2CH2COOCH3、-CF2CF2CH2COOCH3、-CF2CH2CH2COOCH3、-CF2CF2CH2CH2COOCH3。
代表性的羟基端基包括-CF2OH、-CF2CF2OH，-CF2CH2OH、-CF2CF2CH2OH、-CF2CH2CH2OH、-CF2CF2CH2CH2OH。
代表性的胺端基包括-CF2NR1R2、-CF2CF2NR1R2、-CF2CH2NR1R2、-CF2CF2CH2NR1R2、-CF2CH2CH2NR1R2、-CF2CF2CH2CH2NR1R2，其中R1和R2独立地为H、CH3或CH2CH3。
代表性的酰胺端基包括-CF2C(O)NR1R2、-CF2CF2C(O)NR1R2、-CF2CH2C(O)NR1R2、-CF2CF2CH2C(O)NR1R2、-CF2CH2CH2C(O)NR1R2、-CF2CF2CH2CH2C(O)NR1R2，其中R1和R2独立地为H、CH3或CH2CH3。
代表性的腈端基包括-CF2CN、-CF2CF2CN、-CF2CH2CN、-CF2CF2CH2CN、-CF2CH2CH2CN、-CF2CF2CH2CH2CN。
代表性的羧酸端基包括-CF2COOH、-CF2CF2COOH、-CF2CH2COOH、-CF2CF2CH2COOH、-CF2CH2CH2COOH、-CF2CF2CH2CH2COOH。
代表性的磺酸端基包括-S(O)(O)OR3、-S(O)(O)R4、-CF2O S(O)(O)OR3、-CF2CF2O S(O)(O)OR3、-CF2CH2O S(O)(O)OR3、-CF2CF2CH2O S(O)(O)OR3、-CF2CH2CH2O S(O)(O)OR3、-CF2CF2CH2CH2O S(O)(O)OR3、-CF2 S(O)(O)OR3、-CF2CF2 S(O)(O)OR3、-CF2CH2 S(O)(O)OR3、-CF2CF2CH2S(O)(O)OR3、-CF2CH2CH2 S(O)(O)OR3、-CF2CF2CH2CH2 S(O)(O)OR3、-CF2OS(O)(O)R4、-CF2CF2O S(O)(O)R4、-CF2CH2O S(O)(O)R4、-CF2CF2CH2O S(O)(O)R4、-CF2CH2CH2O S(O)(O)R4、-CF2CF2CH2CH2O S(O)(O)R4，其中R3为H、CH3、CH2CH3、CH2CF3、CF3、或CF2CF3，R4为CH3、CH2CH3、CH2CF3、CF3或CF2CF3。
本发明的制冷剂-全氟聚醚添加剂组合可在一个或多个方面改善制冷、空调和热传递***的性能。在一个方面，它通过防止油积聚在热交换器旋管中而能够使足量的油返回至压缩机，使得油量保持在适当的操作水平。在另一方面，制冷剂-全氟聚醚还可改善矿物油和合成润滑剂油的润滑性能。在又一方面中，所述制冷剂-全氟聚醚还可改善热传递效率，从而改善能量效率。所述制冷剂-全氟聚醚还显示可降低边界润滑时的摩擦和磨损，预计这会致使压缩机寿命更长。上述优点不旨在穷举。
本专利申请涉及的“全氟聚醚的有效量”是指使足够的油返回至压缩机以保持或改善润滑性能或能量效率性能或二者的全氟聚醚添加剂的量，其中所述全氟聚醚的量可由普通技术人员调节至适于单独制冷/热传递***(旋管、压缩机等)和所用制冷剂的量。
在本发明的一个实施方案中，全氟聚醚的量按相对于所述制冷剂或热传递流体的重量计小于40％。在另一个实施方案中，全氟聚醚添加剂的量相对于所述制冷剂或热传递流体为小于约20-30重量％。在另一个实施方案中，所述全氟聚醚添加剂的量相对于所述制冷剂或热传递流体为小于约10重量％。在另一个实施方案中，全氟聚醚添加剂的量相对于所述制冷剂或热传递流体的重量计为小于约1至约2重量％。在另一个实施方案中，全氟聚醚添加剂的量相对于所述制冷剂或热传递流体为约0.01重量％至约1.0重量％。在另一个实施方案中，全氟聚醚添加剂的量相对于所述制冷剂或热传递流体的重量计为约0.03至0.80重量％。
此外，在一些实施方案中，可加入聚合回油剂诸如ZonylPHS(其可购自E.I.du Pont de Nemours and Company)，其可溶解或分散矿物润滑剂或合成润滑剂。
本文所述的组合物可用作制冷剂，并且具体地讲，可用作R22替代物。它们还可被用作泡沫膨胀剂(例如，用于聚烯烃和聚氨酯泡沫)、溶剂、清洁剂、气溶胶推进剂、热传递介质、气态电介质、粉末循环工作流体、聚合反应介质、颗粒移除组合物、载体流体、缓冲研磨剂和替代干燥剂。
在一些实施方案中，所述组合物被认为是基本恒沸的类共沸组合物。“共沸温度”是指在指定压力的平衡状态下，共混物中液相和蒸汽相含有相同摩尔份数的各组分时的温度。
“类共沸”组合物是指行为如同单一物质的两种或更多种物质的恒沸或基本上恒沸的液体混合物。表征类共沸组合物的一种方法是，由液体部分蒸发或蒸馏产生的蒸汽与从其中蒸发或蒸馏的液体具有基本上相同的组成，即所述混合物蒸馏/回流，而基本组成无变化。表征类共沸组合物的另一种方法是，在具体温度下组合物的泡点蒸汽压和露点蒸汽压基本上相同。
在一些实施方案中，类共沸组合物的特征在于，当以绝对单位测量时，通过诸如蒸发或沸腾移除50重量％的组合物后，原组合物与50重量％原组合物被移除后的剩余组合物之间的蒸汽压差小于约10％。绝对单位是指，压力以例如磅每平方英寸、千帕、大气压、巴、托、达因每平方厘米、毫米汞柱、英寸水柱以及本领域熟知的其他等同术语度量。如果存在共沸物，则原组合物与50重量％原组合物被移除后的剩余组合物之间的蒸汽压没有差别。
如本文所用，增容剂是可改善氢氟烃制冷剂在常规制冷润滑剂中的溶解度从而改善向压缩机的回油性的化合物。
如本文所用，“紫外”染料定义为可吸收电磁波频谱紫外或“近”紫外区域内的光的紫外荧光组合物。可检测到在紫外光照射下由紫外荧光染料产生的荧光，所述紫外光可发出波长为约10纳米至约750纳米的辐射。
在一些实施方案中，当在蒸发器或冷凝器中测量时，本文所述的组合物具有约6至约9℉(3-5℃)的温度滑移。在一些实施方案中，在蒸发器中测得的温度滑移为约5.8至约6.3℉(3.2-3.5℃)。温度滑移是用于定义排除任何过冷或过热、***的组件中的热传递组合物导致的相变过程中起始温度与最终温度间的绝对差值(通常在蒸发器或冷凝器处测定)的术语。在一个实施方案中，所述组合物在具有约+20℉平均蒸发器温度的***中具有约40psig的饱和蒸汽压。
如本文所用，移动式制冷设备或移动式空调设备是指合并到公路、铁路、海路或航空运输单元中的任何制冷设备或空调设备。此外，本发明中包括被称为“联合运输”***的设备，所述设备旨在向独立于任何移动载体的***提供制冷或空调效果。此类联合运输***包括“容器”(结合海路/陆路运输)以及“交换体”(结合公路和铁路运输)。本文所公开的组合物可用于移动应用中，包括列车乘客室空调、运输空调或制冷器、快速交通(地铁)和公共汽车空调。
如本文所用，热传递组合物是用于将热从一个空间、场所、物体或主体通过辐射、传导或对流而转移、迁移或转运到不同空间、场所、物体或主体的组合物。热传递组合物可以是液态或气态流体，并且通过提供用于从远程制冷(或加热)***供冷(或供热)的转移方式而可用作第二冷却剂。在一些***中，热传递组合物可在整个转移过程中保持恒定状态(即不气化或液化)。作为另外一种选择，蒸发冷却工艺也可使用热传递流体。
如本文所用，热源可被定义为希望从此处转移、迁移或转运热量的任何空间、场所、物体或主体。热源的实例可以是需要制冷或冷却的空间(开放或密闭的)，诸如超级市场内的冷藏机和冷冻机柜、需要空调的建筑空间、或需要空调的汽车乘客室。散热器可被定义为能够吸热的任何空间、场所、物体或主体。蒸汽压缩制冷***是此类散热器的一个实例。
如本文所用，术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或它们的任何其他变型均旨在覆盖非排他性的包括。例如，包括要素列表的工艺、方法、制品或设备不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的或该工艺、方法、制品或设备所固有的其他要素。此外，除非另外特别说明，否则“或”是指包含性的或，而不是指排他性的或。例如，以下任何一种情况均满足条件A或B：A是真的(或存在的)且B是假的(或不存在的)、A是假的(或不存在的)且B是真的(或存在的)、以及A和B都是真的(或存在的)。
同样，使用“一个”或“一种”来描述本文所描述的要素和组分。这样做仅仅是为了方便，并且对本发明的范围提供一般性的意义。这种描述应被理解为包括一个或至少一个，并且该单数也包括复数，除非很明显地另指他意。
在一些实施方案中，上述组合物还可用于制冷过程中，包括在待冷却主体附近蒸发上述组合物，然后远离待冷却主体冷凝所述组合物。此外，上述组合物还可通过在待加热主体附近冷凝上述组合物，然后远离待加热主体蒸发所述组合物来用于制热。
使用上述组合物的***：
对于本文所述的热传递***，使用以下定义来限定术语。
控温区域是指用于将热从一个空间、场所、物体或主体通过辐射、传导或对流以及它们的组合而转移、迁移或转运到不同空间、场所、物体或主体的空间。例如，在一些实施方案中，所述控温区域为壳体、橱柜、室、密封式机罩或半密封式机罩。此类控温区域的温度可为典型的制冷机、冷冻机、制冷机、冷却器、冷藏机或经由空调或热力泵加热的房间或办公室具有的温度。
在一些实施方案中，所述控温区域选自冷藏柜、冷冻柜、橱柜、水冷冷却器、饮料冷却器、葡萄酒冷却器、熟食柜、饼柜、产品展示柜，以及它们的组合。在一些实施方案中，所述产品展示柜具有水雾化器，并且在其他实施方案中，所述产品展示柜不具有水雾化器。在一些实施方案中，所述控温区域为房间、仓库、实验室、工业生产区域(例如，计算机设备或化学反应)或简单的封闭空间(例如里面具有冷气或热气的大帐篷)，以及它们的组合。
在一些实施方案中，所述控温区域为具有至少一个可从顶部打开的门的壳体、室、腔室或橱柜(诸如冷冻柜)。在一些实施方案中，所述壳体、室、腔室或橱柜具有至少一个可从其一侧或多侧打开的门，包括一个或多个门(诸如超级市场或便利店的具有多个门的展示柜)。在一些实施方案中，所述***中具有一个以上的控温区域。在一些实施方案中，多个区域具有相同或不同的目标温度。
术语“目标”是用于描述目标值或设定值的术语，并且根据以下事实使用：当***在运转中时，***组件诸如控温区域、蒸发器或压缩机的实际温度可因许多原因而随时间变化，包括能量断供、设备故障、启动和关闭程序、任何时刻放置在此类控温区域中的内容物的量和温度。
低温冷却是用于定义液体组合物被冷却至其饱和温度以下的程度的术语。
过热是用于定义蒸汽组合物被加热至其饱和蒸汽温度以上的程度的术语。
静态过热是用于定义开启膨胀阀以使液体制冷剂流动通过阀塞所需的过热量的术语。
制冷(热)量是用于描述可随时间转移、移动、移除或排出的热量的术语。制冷(热)量的一个度量单位是英热单位(“BTU”)每小时的数。12,000BTU/h还可被定义为1吨制热量或制冷量。
冷凝器是用于定义可将蒸汽制冷剂冷凝成液体制冷剂的***组件的术语。在一些实施方案中，至少一个冷凝器设置在远离至少一个蒸发器处；在其他实施方案中，冷凝器与蒸发器之间的距离为至少15英尺；在其他实施方案中，所述距离大于50英尺。
术语“冷凝器至蒸发器回路”是用于描述热传递***的一部分的术语，所述部分包括自液体制冷剂计量装置至蒸发器直至冷凝器的相互流体连通的所有***元件和组件，以及可能在液体制冷剂计量装置和冷凝器之间的流体连通的所有导管和其他元件。然而，术语“冷凝器至蒸发器回路”不包括传感元件。
压缩机是通过减少蒸汽体积来增加其压力的机械装置。压缩蒸汽自然会增加其温度。在一些实施方案中，存在两个以上的压缩机。在具有两个以上压缩机的一些实施方案中，所述压缩机不为相同类型。在一些实施方案中，所述压缩机利用的是喷射冷却功能。喷射冷却是使一部分离开冷凝器的压缩制冷剂转移回到压缩机中以防止过热的***。在一些实施方案中，压缩机过热会导致油降解，这最终导致压缩机过早损坏(较短的压缩机寿命)。由于不是所有的被压缩制冷剂均进入到蒸发器中以向控温区域(如下文定义)提供冷却，因此采用喷射冷却的一些***会损失制冷量和能量效率。
有多种类型的压缩机可用于本文所述的热传递***中，并且一些实施方案可具有一个或多个压缩机。在一些实施方案中，所述压缩机可具有相同的额定功率或不同的额定功率。在一些实施方案中，存在两个以上的压缩机。在具有两个以上压缩机的一些实施方案中，所述压缩机不为相同类型。在一些实施方案中，压缩机可以是密封的或半密封的。
在一些实施方案中，至少一个压缩机设置在远离冷凝器处；在一些实施方案中，该距离为至少15英尺；并且在其他实施方案中，该距离为至少50英尺。
在一些实施方案中，单独的压缩机具有1/5马力(“hp”)至最多500马力(373千瓦，kW)的功率容量。在一些实施方案中，至少一个压缩机具有1/5hp(0.15kW)至最多50hp(37kW)的功率容量。在一些实施方案中，所述***具有5个或5个以上的压缩机。
在一些实施方案中，所述***具有至少一个额定功率为5至30马力(3.7至22kW)的压缩机。在一些实施方案中，所述***具有至少两个额定功率各为5至30马力的压缩机。在一些实施方案中，所述***具有至少三个额定功率各为5至30马力的压缩机。在一些实施方案中，所述***具有至少四个额定功率各为5至30马力的压缩机。在一些实施方案中，所述***具有至少五个额定功率各为5至30马力的压缩机。
在一些实施方案中，压缩机的类型选自包括但不限于下述压缩机的那些。
活塞式压缩机使用由机轴驱动的活塞传动。它们可以是固定式的或便携式的，可以是单级或多级的。在一些实施方案中，此类活塞式压缩机由电动马达或内燃机驱动。在一些实施方案中，活塞式压缩机具有1/5至30马力(hp)的功率。在其他实施方案中，所述活塞式压缩机可具有50hp。在一些实施方案中，所述压缩机能够操控低压至超高压(例如＞5000psi或35MPa)的出口压力。
旋转螺杆式压缩机使用两个啮合的旋转容积式螺旋状螺杆，以迫使气体进入到更小的空间中。在一些实施方案中，旋转螺杆式压缩机可为1/5hp(0.15kW)至500hp(373kW)以上，并且可从低压至超高压(例如＞1200psi或8.3MPa)。
在某些方面与旋转螺杆式装置类似的涡旋式压缩机包括两个交错的螺旋形卷轴来压缩气体。一些涡旋式压缩机可为1/5hp(0.15kW)至500hp(373kW)以上，并且可从低压至超高压(例如＞1200psi或8.3MPa)。
离心式压缩机属于包括风扇、推进器和涡轮的涡轮机组类型。这些机器连续地交换转动着的机械元件与稳定地流动的流体之间的角动量。所述流体蒸汽被加入到邻近压缩机中心的外壳中，并且具有径向叶片(叶轮)的轮盘快速旋转，以迫使蒸汽向外径方向移动。通过叶轮直径的变化使气流速度增加，这转变成静态压力的增加。离心式压缩机可以是单级的，仅具有一个叶轮，或它可以是多级的，具有两个或更多个安装在同一壳体上的叶轮。对于分步制冷，压缩机可具有多达20级。
在一些实施方案中，***可具有低达1000BTU/h或高达1百万BTU/h的压缩机制冷(热)量。
在其他实施方案中，所述***的压缩机制冷(热)量为最多10,000BTU/小时。在其他实施方案中，所述压缩机具有高达600,000BTU/h或更高的***制冷(热)量。
适宜的压缩机可从多个设备制造商处购得，诸如Carlyle、Copeland和Bitzer。
蒸发器是***的热吸收组件，在其中液体热传递组合物(例如制冷剂)由液体蒸发成蒸汽。蒸发器具有至少一个用于接纳液体制冷剂组合物的进入口，和至少一个经由此处排出蒸汽相制冷剂的排出口。所述蒸发器排出口与至少一个或多个压缩机流体连通。
在一些实施方案中，蒸发器具有一个或多个旋管。所述蒸发器旋管位于蒸发器中，并且在一些实施方案中，所述旋管为导管，液体/蒸汽两相制冷剂经由所述导管移动，蒸发成蒸汽态。
在一些实施方案中，蒸发器具有三个或更多个旋管。在一些实施方案中，蒸发器具有五个或更多个旋管。在一些实施方案中，蒸发器具有八个或更多个旋管。在一些实施方案中，蒸发器不具有旋管。在一些实施方案中，蒸发器为单一的腔室。在一些实施方案中，空气在蒸发器旋管或单一腔室上方移动，并且是将热量传送至控温区域或从控温区域传送出的热传递介质。
在一些实施方案中，所述***中存在两个或更多个不同尺寸的蒸发器。并且在具有两个或更多个蒸发器的一些***中，一些***可具有相同的蒸发器。在其他多蒸发器***中，所述蒸发器不是相同的。在一些多蒸发器***中，每个蒸发器可具有相同或不同数目的旋管。
在本文所述的实施方案中，所述***包含上述组合物作为在冷凝器至蒸发器回路中的制冷剂组合物。
在一些实施方案中，所述蒸发器旋管延伸到蒸发器的外面一段距离，并且这样能够与分配器排气口处的分配器流体连通。在一些实施方案中，延伸到蒸发器外面的蒸发器旋管长度是选自12英寸、约18英寸、约24英寸、约30英寸、约36英寸、约42，英寸、约48英寸、约54英寸、约60英寸、约66英寸，或约72英寸以及它们的组合的长度。
膨胀阀是一种计量装置，其可控制热传递***中介于冷凝器和蒸发器之间的制冷剂流量。此类膨胀阀可以是自动阀或恒温阀。液体制冷剂流入膨胀阀中，在其中它变成两相(液相和蒸汽相)。两相制冷剂离开膨胀阀并且流入到蒸发器中。参见图3，其是以图解示意的一种膨胀阀。膨胀阀可包括其他元件，并且可与温度响应传感器连接，所述传感器与膨胀阀主体中的隔膜或膜盒连通。在用于冷却的***中，将膨胀阀用于节流液体，自高压冷凝器压力调节至低压蒸发器压力，同时将足量的制冷剂加入到蒸发器中，以有效移除热量并且控制过热。
使用膨胀阀以避免向蒸发器过量给料，因此膨胀阀在帮助防止液体制冷剂到达***压缩机内方面是有用的。可选择任何***中的膨胀阀，以用于在蒸发器出口处具有预定过热量的***中工作。过热量是避免液体制冷剂到达***压缩机内的一种辅助方式。静态过热是使制冷剂流动通过膨胀阀所需的过热量。
通常基于***操作参数选择用于***的膨胀阀，并且可根据***的不同变化，以及根据每个***内的不同而变化。膨胀阀也有大小之分，并且根据***中待用的具体热传递组合物(例如R22或本文所述组合物中的一种)的热物理特性来选择。
可用于选择膨胀阀的其他因素包括***的额定负载、蒸发器的目标平均操作温度、以及控温区域中待保持的目标温度。
在一些实施方案中，所述膨胀阀为恒温膨胀阀(本文称为“TXV”)，其一个实施方案示于图3中。在一些实施方案中，可用于本文所述***中的TXV具有最多0.25吨的制冷(热)量；在一些实施方案中，TXV具有最多0.5吨的制冷(热)量；在其他实施方案中，TXV具有最多3吨的制冷(热)量；并且在其他实施方案中，TXV可具有高于3吨的制冷(热)量。在一些实施方案中，存在一个以上的TXV；在一些实施方案中，所述TXV具有相同的制冷(热)量；并且在其他实施方案中，所述TXV可具有不同的制冷(热)量。
在一些实施方案中，所述***还包括止回阀，当制冷剂以相反方向流动(诸如热力泵型***)时，所述止回阀开启以使制冷剂绕开膨胀阀。在一些***中，所述膨胀阀可以是温度和压力响应恒温膨胀阀和止回阀的整装组合(参见例如美国专利5,524,819)。
在需要用无臭氧损耗的组合物改型的一些***中，许多现有***具有被选择用于R22制冷剂的膨胀阀。在其他实施方案中，选择膨胀阀以用于上述组合物。在一些实施方案中，所述膨胀阀是已用于现有热传递***中的膨胀阀，所述***在冷凝器至蒸发器回路中使用R22，并且在现有传感元件中使用R22或流体或流体混合物，当在冷凝器至蒸发器回路中使用R22时，选择R22或流体或流体混合物以向膨胀阀提供适当的控制。在一些实施方案中，所述传感元件向膨胀阀提供适当的控制，由此在离开蒸发器的制冷剂温度上升或下降时，传感元件中流体的温度同样上升或下降。当流体温度上升时，传感线中的压力上升。当流体温度下降时，传感线中的压力下降。
在一些实施方案中，图3中示出的一组元件被称为动力头。在一个此类实施方案中，动力头包括隔膜84、恒温元件99、毛细管82、传感元件201和遥控温包202。
在一些实施方案中，所述膨胀阀可设计与分配器一起工作，或换句话讲与分配器相配合。在一些实施方案中，所述分配器可包括分配器喷嘴。分配器上的喷嘴可缩减自膨胀阀的排气口尺寸。在一些实施方案中，所述喷嘴将自TXV的排气口缩减高达75％。在其他实施方案中，所述喷嘴将TXV排气口缩减至少50％。在其他实施方案中，所述TXV排气口被缩减至少30％。在其他实施方案中，所述TXV排气口被缩减小于30％。在其他实施方案中，所述喷嘴缩减了TXV的排气口，并且至一定尺寸以获得足够的紊流，从而使进入到蒸发器中的液体和蒸汽两相制冷剂形成基本均匀的混合物。
在一些***实施方案中，一个或多个膨胀阀还可具有与蒸发器出口侧以及恒温膨胀阀隔膜或膜盒底部相连接的外平衡器。在一些实施方案中，外平衡器被用于穿过蒸发器入口和出口具有高压降或其中需要膨胀阀分配器的***中。在一些实施方案中，TXV与外平衡器一起使用。
当使用外平衡器时，平衡器配件(具有两个端口)在一端与蒸发器排气口连接，并且与膨胀阀隔膜(或膜盒，根据具体情况而定)连接，以使循环制冷剂蒸汽能充入外平衡器，并且将蒸汽压(图3B中的P2)施加在隔膜(或膜盒，根据具体情况而定)上。
分配器是与至少一个膨胀阀流体连通的设备。在膨胀阀上使用分配器，可通过提供若干通过蒸发器的平行通道(例如具有多个旋管的蒸发器)来增加大蒸发器中的压降。
在一些实施方案中，分配器被用于具有冷冻展示柜、步入式冷藏柜、冷藏机以及它们组合的***中(例如通常可见于超级市场和便利店中的***)。在一些实施方案中，所述分配器可具有两个或更多个排气口；在一些实施方案中，所述分配器具有三个或更多个排气口；并且在其他实施方案中，所述分配器具有至少六个排气口。在其他实施方案中，所述分配器具有六个以上的排气口。
在一些实施方案中，所述分配器排气口具有直径选自尺寸在约3/16英寸至约3/8英寸范围内的外径。在一些实施方案中，所述分配器排气口的外径大于3/8英寸。
在一些实施方案中，喷嘴和分配器是独立元件，并且在其他实施方案中，喷嘴和分配器是一个元件。
Sporlan、Emerson Flow和Danfoss是膨胀阀、喷嘴和分配器的若干制造商和供应商。
通常选择膨胀阀、喷嘴和分配器并且规定尺寸，以符合***以及其将连接的蒸发器的热负荷。在一些具有一个以上膨胀阀的***中，每个膨胀阀可相同或不同；并且每个可具有相同或不同的喷嘴和/或分配器；并且每个分配器可具有相同或不同数量的分配器排气口；并且每个分配器排气口可相同或不同。
在一些***中，具有相等数量的膨胀阀和蒸发器。在其他***中，蒸发器多于膨胀阀。在一些***中，不是所有的TXV都具有与之连接的分配器。
高压侧是制冷***中发生冷凝的一侧。
液体制冷剂管线是用于描述所有导管的术语，所述导管被用于将液体制冷剂递送到计量装置中。在一些实施方案中，存在一种以上类型的液体制冷剂管线。在一些实施方案中，在所述***中存在一种以上类型的计量装置。
液体制冷剂管线的导管尺寸可变化，并且除了别的因素以外，还取决于***的尺寸、与每个液体制冷剂管线流体连通的蒸发器的容量、以及***中使用部分液体制冷剂管线的部分。
在一些实施方案中，所述液体制冷剂管线还包括液体回路管线、液体干线管线、或它们的组合。在一些实施方案中，所述液体制冷剂管线包括一个或多个液体回路管线、一个或多个干线管线、或它们的组合。
在一些实施方案中，所述液体制冷剂管线长度为约5英尺。在一些实施方案中，所述液体制冷剂管线长度为约5至10英尺。在一些实施方案中，所述液体制冷剂管线长度大于10英尺。所述液体制冷剂管线可具有相同的长度和相同的直径，或不同的长度和不同的直径。
液体回路管线是液体制冷剂管线的一种类型，并且是用于描述与膨胀阀流体连通的液体制冷剂管线部分的术语，并且是其中液体制冷剂从冷凝器流至膨胀阀的导管。所述液体回路管线尺寸可变，并且除了别的因素以外，还取决于***的尺寸、以及与每个液体回路管线流体连通的蒸发器的容量。
在一些实施方案中，存在两个或更多个与同一液体回路管线流体连通的蒸发器。在一些实施方案中，所述液体回路管线可为5英尺长或更短。在一些实施方案中，所述液体回路管线长度可为约5至10英尺。在一些实施方案中，所述液体回路管线长度可大于10英尺。在一些实施方案中，所述液体回路管线可长达20英尺。在一些实施方案中，所述液体回路管线长度大于20英尺。在一些实施方案中，存在两个或更多个具有相同或不同长度的液体回路管线。所述液体回路管线可具有相同的长度和相同的直径，或不同的长度和不同的直径。
液体干线管线是液体制冷剂管线的一种类型，并且是用于定义具有一个以上液体回路管线的***实施方案中的一部分液体制冷剂管线的术语。所述液体干线管线是将液体制冷剂从冷凝器运送至液体回路管线中的导管。
在一些实施方案中，所述液体干线管线为20英尺长或更短。在一些实施方案中，所述液体干线管线长于20英尺。在一些实施方案中，所述液体干线管线长达30英尺。在一些实施方案中，所述液体干线管线长达50英尺。在一些实施方案中，所述液体干线管线长达100英尺。在一些实施方案中，所述液体干线管线长度大于100英尺。在一些实施方案中，所述液体干线管线长度大于200英尺。在一些实施方案中，所述液体干线管线长度大于300英尺。在一些实施方案中，所述液体干线管线长度大于500英尺。在一些实施方案中，所述液体干线管线长度大于1,000英尺。在一些实施方案中，所述液体干线管线长度大于1,500英尺。在一些实施方案中，所述液体干线管线长度大于2,000英尺。在一些实施方案中，存在两个或更多个具有相同长度或不同长度的液体干线管线。所述液体干线管线可具有相同的长度和相同的直径，或不同的长度和不同的直径。
在一些实施方案中，存在两个或更多个与至少一个液体干线管线流体连通的液体回路管线，所述液体干线管线继而与冷凝器出口侧流体连通。在一些实施方案中，存在一个以上的液体干线管线和一个以上的冷凝器。在一些实施方案中，存在一个以上的与一个冷凝器流体连通的液体干线管线。
在一些实施方案中，所述***还具有一个或多个油分离器。所述油分离器是用于指分离所有或部分任何油的任何设备的术语，所述油由在压缩循环期间在压缩机内的循环制冷剂获得。在一些实施方案中，所述油分离器储存油；并且在其他实施方案中，所述油分离器使油返回至压缩机中。在一些实施方案中，所述油分离器储存油并且使油返回至压缩机中。在一些实施方案中，所述油分离器位于压缩机出口侧附近。
在一些实施方案中，存在再冷却器。再冷却器是用于描述在液体制冷剂到达液体制冷剂计量装置(例如TXV)之前冷却所述液体制冷剂的任何***元件的术语。再冷却器可简单地为额外的管道或导管或单独的设备，诸如使用冷却介质诸如冷冻水或制冷剂的热交换器，以在液体制冷剂到达膨胀阀之前将其冷却。在一些实施方案中，所述管道或导管的长度为约3英尺。在一些实施方案中，再冷却器的特征包括长于3英尺的管道或导管。在一些实施方案中，再冷却器的特征包括一定长度的非绝缘管道或导管。
在此类实施方案中，管道或导管选自铜、铜合金(包括含钼和镍的合金)、铝或铝合金、或不锈钢、或它们的组合。在一些实施方案中，通过放置来自至少两个彼此邻近的***的液体制冷剂管线来实现低温冷却，其中至少两种液体制冷剂处于两种不同的温度下。在一个实施方案中，通过将一段长度的来自低温***的液体制冷剂管线放置在一段长度的来自中温***的液体制冷剂管线附近，来形成再冷却器。在一些实施方案中，所述液体制冷剂管线可在相当长的距离内彼此邻近。
在一些实施方案中，两种不同温度的液体制冷剂管线可以是基本上直的。在其他实施方案中，两种不同温度的液体制冷剂管线可以是弯曲的。在其他实施方案中，两种不同温度的液体制冷剂管线可包括套环。在一些实施方案中，可通过使用制冷剂的独立冷却设备来实现低温冷却，所述冷却设备可单独使用或与其他再冷却器元件组合使用。
在一些实施方案中，一个以上的元件向蒸汽制冷剂提供低温冷却。
在一些实施方案中，所述***还具有在冷凝器与蒸发器之间流体连通的液体制冷剂接收器。在一些实施方案中，所述液体制冷剂接收器被放置在TXV之前。接收器是用于指可因许多原因保留液体制冷剂的任何***元件的术语。此原因包括形成膨胀阀可从中提取液体制冷剂的贮存器，形成在***保养操作期间可用于储存液体制冷剂的收集设备，以及任何单个***可具有的其他需求，以及上述原因的组合。
在一些实施方案中，存在一个以上的接收器。在一些实施方案中，***中有至少一个再冷却器和至少一个接收器被放置在冷凝器之后和蒸发器之前。在一些实施方案中，至少一个接收器介于压缩机和冷凝器之间。在一些实施方案中，接收器位于冷凝器之前的压缩机附近，并且在其他实施方案中，接收器更接近冷凝器放置。
在一些实施方案中，所述液体干线管线与接收器流体连通。在一些实施方案中，所述接收器是具有任何形状的任何容器(包括但不限于，例如，直径大于液体干线管线的导管、或碗状物、槽罐、鼓状物、罐等)。所述接收器可由任何适于容纳循环制冷剂的材料制成，包括但不限于铜、铜合金、铝、铝合金、不锈钢、或它们的组合。在一些铜合金的实施方案中，所述铜合金还包含钼和镍，以及它们的混合物。
在一些实施方案中，所述接收器为直径约6至约15英寸并且长度为约50至约250英寸的管形。在其他实施方案中，所述接收器可具有约12至约13英寸的直径和约100至约150英寸的长度。在一个实施方案中，所述接收器可具有约12.75英寸的直径和约148英寸的长度。在另一个实施方案中，所述接收器可具有约12.75英寸的直径和约104英寸的长度。在一些***中，存在两个或更多个接收器，其彼此邻近放置在***中，或放置在***的不同位置处。在一些实施方案中，所述接收器的尺寸能够容纳全部制冷剂装料。
蒸汽制冷剂管线是用于描述将蒸汽制冷剂从蒸发器递送到冷凝器的导管的术语。在一些实施方案中，所述蒸汽制冷剂管线包括一个或多个蒸汽回路管线、一个或多个吸入管线、或它们的组合。任何蒸汽制冷剂管线的导管尺寸可变化，并且取决于***的尺寸以及与每个液体回路管线流体连通的蒸发器容量，以及***中使用部分所述导管之处。在一些实施方案中，所述蒸汽回路管线长度为5英尺，并且在其他实施方案中，所述蒸汽回路管线长度为10英尺。在一些实施方案中，所述蒸汽制冷剂管线具有相同的长度或不同的长度，并且可具有相同或不同的直径。
在一些实施方案中，可存在蒸汽回路管线。蒸汽回路管线是用于描述一部分蒸汽制冷剂管线的术语，并且所述管线与蒸发器出口和吸入管线流体连通。在一些实施方案中，所述蒸汽回路管线可为5英尺长或更短。在一些实施方案中，所述蒸汽回路管线长度可为5至10英尺。在一些实施方案中，所述蒸汽回路管线可长达20英尺。在一些实施方案中，存在两个或更多个蒸汽回路管线，其可具有相同或不同的长度，并且可具有相同或不同的直径。
吸入管线是用于描述一部分蒸汽制冷剂管线的术语，所述管线与蒸发器出口和压缩机入口流体连通。在一些实施方案中，所述吸入管线为20英尺长或更短。在一些实施方案中，所述吸入管线长于20英尺。在一些实施方案中，所述吸入管线长达30英尺。在一些实施方案中，所述吸入管线长达50英尺。在一些实施方案中，所述吸入管线长达100英尺。在一些实施方案中，所述吸入管线长度大于100英尺。在一些实施方案中，所述吸入管线长度大于200英尺。在一些实施方案中，所述吸入管线长度大于200英尺。在一些实施方案中，所述吸入管线长度大于300英尺。在一些实施方案中，所述吸入管线长度大于500英尺。在一些实施方案中，所述吸入管线长度大于1,000英尺。在一些实施方案中，所述吸入管线长度大于1,500英尺。在一些实施方案中，所述吸入管线长度大于2,000英尺。在一些实施方案中，存在两个或更多个吸入管线，其可具有相同的长度或不同的长度，并且可具有相同或不同的直径。
在一些实施方案中，所述吸入管线与一个以上的压缩机流体连通，并且在其他实施方案中，存在一个以上的与一个压缩机流体连通的吸入管线。
吸入压是***低压侧的压力。
传感元件是具有两个端口的装置：一端与至少一个蒸发器出口侧通信连接，并且传感离开蒸发器的蒸汽温度，而另一端与至少一个膨胀阀压力传感元件通信连接。所述传感元件包含制冷剂或其他流体，并且传感元件中的制冷剂或其他流体与在冷凝器至蒸发器回路中循环的制冷剂密封相隔，以使得组分不共混。
在本文所述的一些实施方案中，所述传感元件包含当R22用于冷凝器至蒸发器回路中时适于使用的流体。在一些实施方案中，至少一个传感元件包含上述组合物。在传感元件的一些实施方案中，当R22被用于冷凝器至蒸发器回路中时适用于传感元件中的流体是R22。在传感元件的一些实施方案中，当在冷凝器至蒸发器回路中使用R22时，适用于所述传感元件中的流体是压力等于或高于R22的流体或流体混合物。在传感元件的一些实施方案中，当在冷凝器至蒸发器回路中使用R22时，适用于所述传感元件中的流体是压力等于或低于R22的流体或流体混合物。在传感元件的一些实施方案中，当在冷凝器至蒸发器回路中使用R22时，适用于所述传感元件中的流体是具有基本上不同于R22的压力/温度关系斜率的流体或流体混合物。
在一个实施方案中，与蒸发器出口侧通信连接的传感元件端是可为任何形状或体积的金属球，并且另一端是毛细管。在一些实施方案中，末端与蒸发器出口侧通信连接的传感元件端与蒸发器排气口连接。在其他实施方案中，与蒸发器出口侧连接的传感元件端与蒸汽制冷剂管线(包括蒸汽回路管线或吸入管线)连接。
在一些实施方案中，传感球为铜、铜合金或铝。在一些实施方案中，所述传感元件简单地为管线，在一些实施方案中，其在其整个长度方向上具有一致的直径，并且在其他实施方案中，所述传感元件为在其长度方向上具有不同直径的管线。
所述传感元件具有任何长度，以便传达与流到膨胀阀的蒸汽制冷剂(离开蒸发器)的温度有关的充分信息。此长度将根据***的不同而变化，并且当在多蒸发器***中使用两个或更多个传感元件时，每个***内每个传感元件的长度可相同或不同。
在一些实施方案中，所述传感元件的长度为3英尺或更短(任何管、线、管道、导管以及它们的组合的总长度)。在一些实施方案中，所述传感元件的长度大于3英尺(任何管、线、管道、导管以及它们的组合的总长度)。在一些实施方案中，所述传感元件的长度为3至10英尺(任何管、线、管道、导管以及它们的组合的总长度)。在一些实施方案中，所述传感元件的长度大于10英尺(任何管、线、管道、导管以及它们的组合的总长度)。在一些实施方案中，所述传感元件的长度大于15英尺(任何管、线、管道、导管以及它们的组合的总长度)。在一些实施方案中，所述传感元件的长度大于20英尺(任何管、线、管道、导管以及它们的组合的总长度)。
在一些实施方案中，所述传感元件具有足够的直径，以有效地与TXV阀通信。在一些实施方案中，所述传感元件的直径不大于1/8英寸。在一些实施方案中，所述传感元件的直径大于1/8英寸。在其他实施方案中，所述传感元件为约1/16英寸或更窄。在其他实施方案中，所述传感元件大于1/16英寸。在其他实施方案中，所述传感元件为约1/4英寸或更窄。在其他实施方案中，所述传感元件大于1/4英寸。
一些实施方案是低温***。在一些实施方案中，所述***包括至少一个在或约-25℉或更低的目标平均温度下运转的蒸发器。在一些实施方案中，所述***包括至少一个在或约-10℉或更低的目标平均温度下运转的蒸发器。在一些实施方案中，***包括至少一个在约0℉或更低的目标平均温度下运转的蒸发器。
在一些实施方案中，所述***具有目标温度，以使控温区域中的内容物保持在冻结态。在一些实施方案中，运转所述***，以使控温区域中的内容物的温度保持在约0℉。在一些实施方案中，控温区域的目标温度低于约-10℉。
一些实施方案是中温***。在一些实施方案中，所述***包括至少一个在约0℉至最多高达约40℉的目标平均温度下运转的蒸发器。在一些实施方案中，至少一个蒸发器在约0至约+20℉的目标平均温度下运转。
在一些实施方案中，所述***具有使控温区域中的内容物保持在冷冻的非冻结状态的目标温度。在一些实施方案中，控温区域中内容物的目标温度被保持在约+20至约+45℉的温度。在一些实施方案中，控温区域的目标温度为约+20至约+40℉。
在一些实施方案中，***中的控温区域具有低于约-10℉的目标温度。在一些实施方案中，***中的控温区域具有约-10至约+5℉的目标温度。在一些实施方案中，控温区域的目标温度等于或小于约0℉。在一些实施方案中，除了任何解冻循环外，***中的控温区域具有约-5至+5℉以下的目标温度。在一些实施方案中，控温区域的目标温度等于或小于约+32℉。
在一些实施方案中，控温区域的目标温度为约0至约+40℉。在一些实施方案中，控温区域的目标温度为约+10至约+40℉。在一些实施方案中，除了任何解冻循环外，***中的控温区域具有约+25至+35℉以下的目标温度。
在一些实施方案中，***中的控温区域具有约+15至约+45℉的目标温度。在一些实施方案中，控温区域的目标温度等于或小于约+20℉。
在一些实施方案中，所述***被设计经历周期性解冻循环。解冻循环是蒸发器的短期升温过程。在一些实施方案中，时间长短取决于经历解冻的蒸发器的尺寸和状况。在一些实施方案中，解冻循环足够长，以移除任何沉积在蒸发器上的冰。例如，在一些实施方案中，在60分钟或更短的时间内发生短期升温；并且在其他实施方案中，升温可长达几小时或更长。
在一些实施方案中，解冻循环不会影响控温区域的温度。在一些实施方案中，解冻循环会影响控温区域的温度。在一些实施方案中，解冻循环不会影响内容物的温度。
在一些实施方案中，可在通常的室温下运转空调***以达到控温区域中的温度。在其他实施方案中，可在约60至约80℉的温度下运转空调***以达到控温区域中的温度。并且在一些实施方案中，可在低于约60℉的温度下使用空调***，以将控温区域保持在需要保持的温度下。
在一些实施方案中，所述***作为热力泵***运转。在一些实施方案中，所述热力泵***将控温区域保持在高于60℉的温度下。在一些实施方案中，所述热力泵将控温区域保持在高于70℉的温度下。
在一些实施方案中，所述***被设计用来冷却小于1/4吨的负荷。在一些实施方案中，所述***被设计用来冷却小于1/2吨的负荷。在一些实施方案中，所述***被设计用来冷却小于1吨的负荷。在一些实施方案中，所述***被设计用来冷却约1至约3吨的负荷。在一些实施方案中，所述***被设计用来冷却约1吨至约5吨的负荷。在一些实施方案中，所述***被设计用来冷却大于5吨的负荷。在一些实施方案中，所述***被设计用来冷却8吨或大于8吨的负荷。在一些实施方案中，所述***被设计用来冷却10吨或大于10吨的负荷。
在一些实施方案中，所述***被设计用来冷却12吨或大于12吨的负荷。在一些实施方案中，所述***被设计用来冷却15吨或大于15吨的负荷。在一些实施方案中，所述***被设计用来冷却20吨或大于20吨的负荷。在一些实施方案中，所述***被设计用来冷却22吨或大于22吨的负荷。在一些实施方案中，所述***被设计用来冷却大于25吨的负荷。在一些实施方案中，所述***被设计用来冷却20至60吨的负荷。在一些实施方案中，所述***被设计用来冷却大于60吨的负荷。在这些***的每一个中，通过具有多个控温区域的各种多个子***可达到总负荷，所述控温区域具有不同的目标温度和不同的蒸发器运转温度。在一些实施方案中，存在一个以上的压缩机和一个或多个冷凝器。
在一些实施方案中，所述***包括冷藏机、冷冻机或空调、或它们的组合。在一些实施方案中，所述***具有一个或多个冷藏控温区域和一个或多个冷冻控温区域。
本文所述***中的管、线、管道和导管可由任何适宜的材料制成，所述材料可在各种温度和压力下包含制冷剂，而不会显著地化学或物理改变制冷剂。在一些实施方案中，管、线、管道和导管可由相同的材料或不同的材料制成。在一些实施方案中，所述管、线、管道和导管材料选自玻璃、铜、铜合金、铝、铝合金、不锈钢，以及它们的组合。在含有铜合金的一些实施方案中，所述铜合金还包含钼、镍、或它们的混合物。
在一些实施方案中，***中管、线、管道和导管的总长度为至少约40英尺。在一些实施方案中，管、线、管道和导管的总长度大于40英尺。在一些实施方案中，管、线、管道和导管的总长度为至少约60英尺。在一些实施方案中，管、线、管道和导管的总长度大于60英尺。在一些实施方案中，管、线、管道和导管的总长度为至少约120英尺。在一些实施方案中，管、线、管道和导管的总长度大于120英尺。在一些实施方案中，线、管道和导管的总长度为至少约200英尺。在一些实施方案中，管、线、管道和导管的总长度大于200英尺。在一些实施方案中，管、线、管道和导管的总长度为至少约500英尺。在一些实施方案中，线、管道和导管的总长度大于500英尺。在一些实施方案中，线、管道和导管的总长度为至少约1,000英尺。在一些实施方案中，线、管道和导管的总长度大于1,000英尺。在一些实施方案中，线、管道和导管的总长度为至少约2,000英尺。在一些实施方案中，线、管道和导管的总长度大于2,000英尺。
在一些实施方案中，所述***具有选自约-40至约+40℉的温度的平均蒸发器温度，并且冷凝器温度在约+60至+130℉的范围内。在一些实施方案中，所述***具有选自约-40至约+40℉的温度的平均蒸发器温度，并且冷凝器温度保持在约+70至约+105℉的范围内。
在一些实施方案中，所述***具有选自-20至+20℉的温度的平均蒸发器温度，并且冷凝器温度保持在约+60至约+130℉的范围内。在一些实施方案中，所述***具有选自-20至+20℉的温度的平均蒸发器温度，并且冷凝器温度保持在约+70至约+105℉的范围内。
在一些实施方案中，所述液体制冷剂在到达膨胀阀之前，经历约5℉的低温冷却。在其他实施方案中，所述液体制冷剂在到达膨胀阀之前，经历介于约5和约10℉的低温冷却。在其他实施方案中，所述液体制冷剂在到达膨胀阀之前，经历约10至约20℉的低温冷却。在一些实施方案中，所述液体制冷剂经历大于20℉的低温冷却。在一些实施方案中，所述液体制冷剂经历不超过50℉的低温冷却。在一些实施方案中，所述液体制冷剂经历大于50℉的低温冷却。
在一些实施方案中，所述***具有至少两个控温区域、至少两个R22膨胀阀和至少两个蒸发器。在一些实施方案中，所述***具有至少两个控温区域、至少两个被选择用于上述组合物的膨胀阀、和至少两个蒸发器。
在具有两个或更多个传感元件的一些实施方案中，至少一个传感元件包含R22，并且至少一个其他传感元件包含上述组合物。
在一些实施方案中，所述***可包括4个液体回路管线、4个压缩机和21个冷藏机和/或冷冻机柜，并且包括大于50个具有分配器的TXV，和10个或更多个没有分配器的TXV。在其他实施方案中，所述***可以是低温制冷***，所述***具有9至15个液体回路管线，15至42个在沿着液体回路管线的不同位置处与所述***连接的冷冻柜，包括1个或更多个步入式冷冻机，并且使用4至6个压缩机。
一些实施方案是中温***，所述***具有4个液体回路管线，21个制冷展示柜作为控温区域，4个压缩机，和至少60个具有分配器的TXV，以及10个没有分配器的TXV。一些实施方案仅包括步入式冷藏柜，其具有至少7个具有分配器的TXV。一些中温***具有15个液体回路管线，具有42个柜(选自冷藏机、冷冻机、冷却器以及它们的组合)，使用6个压缩机，34个具有分配器的TXV，和8个没有分配器的TXV。一些中温***在TXV上不使用分配器。一些中温***包括10个液体回路管线，具有18个冷藏柜和6个步入式冷却柜，使用4个压缩机，和18个具有分配器的TXV，以及9个没有分配器的TXV。
一些实施方案是低温***，所述***包括9个液体回路管线，28个冷冻柜，1个步入式冷冻机，多个压缩机，32个具有分配器的TXV，以及1个没有分配器的TXV。一些***包括4个步入式冷冻机，其使用5个具有分配器的TXV。
在一些实施方案中，所述***额定在至少1000BTU/h的负载下运转。在一些实施方案中，所述***额定在大于1,000BTU/h的负载下运转。在一些实施方案中，所述***额定在至少50,000BTU/h的负载下运转。在一些实施方案中，所述***额定在至少100,000BTU/h的负载下运转。在一些实施方案中，所述***额定在大于100,000BTU/h的负载下运转。
冷却器
在一个实施方案中，本公开的组合物可用作冷却器中的制冷剂。冷却器是一种空调/制冷设备。有两种类型的水冷却器是可用的，即蒸汽压缩式冷却器和吸收式冷却器。本公开涉及蒸汽压缩式冷却器。此类蒸汽压缩式冷却器可以是示于图10中的满液蒸发式冷却器，或示于图12中的直接蒸发式冷却器。满液蒸发式冷却器和直接蒸发式冷却器可以是气冷的或水冷的。在其中冷却器为水冷式的实施方案中，此类冷却器一般与冷却塔相关联，所述冷却塔用于排出来自***的热量。在其中冷却器为气冷式的实施方案中，所述冷却器配备有制冷剂至空气的翅式管冷凝器旋管和风扇，以排出来自***的热量。气冷式冷却器***一般比同等制冷量的包括冷却塔和水泵的水冷式冷却器***更加经济。然而，在许多运转条件下，水冷式***由于更低的冷凝温度而更加有效。
冷却器可与空气调节和分配***连接，以向包括旅馆、办公楼、医院、大学等在内的大型商业建筑提供舒适的空调(将空气冷却和除湿)。在另一个实施方案中，已发现冷却器还可用于海军潜水艇和水面舰船中。
为图示冷却器如何运行，参见附图。水冷式满液蒸发型冷却器图示于图10中。在此冷却器中，温热的液体自冷却***诸如建筑物冷却***，通过蒸发器旋管9进入到冷却器中(在箭头3处示意进入)。在一些实施方案中，温热的流体是水。在其他实施方案中，温热的流体是水，还包括乙二醇或丙二醇。所述液体被递送至蒸发器214，在其中所述液体被液体制冷剂冷却，这示于蒸发器的下部。所述液体制冷剂在比流动通过旋管9的温热液体更低的温度下蒸发。被冷却的液体经由旋管9的回返部分地再循环回至建筑物冷却***中，如箭头4所示。图10中蒸发器214下部所示的液体制冷剂蒸发，并且进入到压缩机70中，所述压缩机使所述制冷剂蒸汽的压力和温度升高。所述压缩机压缩此蒸汽，使得它可在比从蒸发器中出来时的制冷剂蒸汽温度更高的温度下，在冷凝器80中冷凝。在水冷式冷却器情况下为液体的冷却介质自图10中箭头1处的冷却塔，经由冷凝器旋管10进入到冷凝器中。所述冷却介质在进程中升温，并且经由旋管10归返回路和箭头2分别返回至冷却塔或外界。此冷却介质使冷凝器中的蒸汽冷却，并且将蒸汽转变成液体制冷剂，使得在如图10所示的冷凝器下部存在液体制冷剂。冷凝器中被冷凝的液体制冷剂经由膨胀装置或孔口8流回到蒸发器中。孔口8降低了液体制冷剂的压力，并且将液体制冷剂部分地转变成蒸汽。换句话讲，当冷凝器与蒸发器之间的压力降低时，液体制冷剂部分地变成蒸汽(瞬间)。在蒸发器压力下将液态和蒸汽态制冷剂骤冷至饱和温度，使得液体制冷剂和制冷剂蒸汽均存在于蒸发器中。
应当指出的是，对于单组分制冷剂组合物而言，蒸发器中蒸汽制冷剂的组成与蒸发器中液体制冷剂的组成相同。在此情况下，蒸发将在恒定温度下发生。然而，如果如本发明组合物的情况，使用制冷剂共混物，则蒸发器和冷凝器中的液体制冷剂和制冷剂蒸汽可具有不同的组成。
制冷量高于700kW的冷却器一般使用满液式蒸发器，其中所述制冷剂被包含于蒸发器和冷凝器中(即，在壳程上)。满液式蒸发器需要更高的制冷剂负荷，但是可产生更近的接近温度，并且效率更高。制冷量低于700kW的冷却器一般使用具有制冷剂和冷冻的冷却介质的蒸发器，所述制冷剂在管内流动，并且所述冷冻的冷却介质在蒸发器和冷凝器中，即在壳程上。此类冷却器被称为直接膨胀型(DX)冷却器。水冷式直接膨胀型冷却器图示于图12中。在如图12所示的冷却器中，温热的冷却介质诸如水在入口14处进入蒸发器。大部分液体制冷剂在箭头3’处进入蒸发器旋管9，，并且蒸发。因此，在蒸发器中发生水的冷却，并且冷却的液体在出口16处离开蒸发器。所述制冷剂蒸汽在箭头4’处离开蒸发器，并且送至压缩机7，，其中它被压缩并且作为高温高压的蒸汽离开。此蒸汽通过1’处的冷凝器旋管进入冷凝器。所述蒸汽被冷凝器中的水冷却，并且变成液体。冷却水通过冷凝器进水口入口20进入冷凝器，并且它从冷凝蒸汽吸取热量，所述热量将水加热。水通过冷凝器出水口18离开。冷凝的制冷剂液体在箭头2’处离开冷凝器，并且通过膨胀阀12，所述膨胀阀使液体制冷剂的压力降低。由于膨胀而产生的少量蒸汽与液体制冷剂一起进入蒸发器。
蒸汽压缩式冷却器可由它们所用的压缩机类型来辨别。在一个实施方案中，所公开的组合物可用于使用离心式压缩机的离心式冷却器中。在另一个实施方案中，所公开的组合物可用于容积式冷却器中，所述冷却器中使用容积式压缩机、活塞式压缩机、螺杆式压缩机或涡旋式压缩机。
以往使用R22的***的改型方法
还描述的是对下述热传递***的改型方法，所述热传递***在其***的冷凝器至蒸发器回路中具有R22，并且具有R22膨胀阀，并且具有含R22的传感元件，所述方法包括：
(i)从***的冷凝器至蒸发器回路中移除R22；
(ii)用替代组合物装填***的冷凝器至蒸发器回路，所述替代组合物的饱和蒸汽压与R22的饱和蒸汽压基本上相同，在相同***运转条件下具有至少90％的R22制冷量，并且不会使膨胀阀负荷容量增加超出所述R22膨胀阀的130％以上。
在一个实施方案中，所述方法包括在步骤(ii)中使用具有零臭氧损耗潜势的替代制冷剂。
在一些实施方案中，所述替代制冷剂具有可接受的全球变暖潜势(“GWP”)。在一些实施方案中，所述全球变暖潜势低于2600。在一些实施方案中，所述全球变暖潜势低于2300。在一些实施方案中，所述全球变暖潜势低于2000。
全球变暖潜势(GWP)是用于评估在100年时间范围内由于与一千克二氧化碳的排放相比一千克具体温室气体的大气排放而致的相对全球变暖贡献的指数，如***政府间气候变化专门委员会的第二次评估报告(SAR-1995)中所述。
在一个实施方案中，所述方法包括使用上述组合物作为步骤(ii)中的填装制冷剂。在一个实施方案中，所述方法还包括用与步骤(ii)中使用的相同的制冷剂来替代传感元件中的R22。
在一个实施方案中，所述方法还包括在装料步骤(ii)之前，替换***的冷凝器至蒸发器回路中所有的密封件。
***的冷凝器至蒸发器回路中的密封件位于***中的多个位置，包括介于两个金属表面或配件以及其他金属组件诸如螺线管阀门、Schraeder阀、球形阀等之间的界面。密封件的类型可简单地为O形环或垫圈，并且它们通常由多种材料制成，诸如塑料、橡胶以及其他弹性体。在一些实施方案中，这些材料为氯丁橡胶、氢化丁腈橡胶、NBR、三元乙丙橡胶、EPDM、硅氧烷，以及它们的混合物和组合。
在一些实施方案中，不需要调整R22膨胀阀中的过热调节弹簧，以在冷凝器至蒸发器回路中容纳本文所述的组合物。在其他实施方案中，将过热调节弹簧调整不超过3psig(正向或反向)，以在冷凝器至蒸发器回路中容纳替代组合物。
技术人员意识到，图中的物体是为了简单和清楚而图示说明的，并且未必按比例绘制，或代表仅有的实施方案。例如，可相对于其他物体来放大图中某些物体的尺寸，以有助于改善对某些实施方案的理解。
附图详述
图1是使用上述组合物的热传递***的示意图。此示意图示出了***100，所述***在传感元件101和传感球102中使用上述组合物。待冷却的控温区域为冷却区域103。冷却区域中的内容物由内容物104示出。液体制冷剂管线110通入膨胀阀112，并且液体制冷剂流入蒸发器114中，其中它膨胀、蒸发并且作为吸入管线140中的过热蒸汽120离开蒸发器。
此***中的冷凝器和压缩机未示出。在本文所述的一个实施方案中，此类***可经历改型，由此冷凝器至蒸发器回路中的R22被上述制冷剂组合物替代。膨胀阀无需改变。在一些实施方案中，可将过热调节弹簧(参见下图3)调整不超过±3psig。
图2是具有恒温膨胀阀的制冷剂***的示意图。在此示意图中，具有液体制冷剂(对于本文所述的实施方案，可为现有技术中的R22，或本文所述的组合物)的***使所述液体制冷剂移动通过TXV212)，由此所述制冷剂作为半液半气相离开，进入到所连接的蒸发器214)中，其中所述半液半气的制冷剂移动进入到蒸发器中，以气相从其中离开，并且进入到吸入管线240中。气相制冷剂接着向前移动，并且移动进入到所连接的压缩机250中，由此它被压缩并且返回至热气体状态。然后所述制冷剂移出压缩机，进入到所连接的热气管线260中，接着向前移动，并且移动进入到冷凝器270)中，由此所述气体制冷剂被冷凝并且返回至液相。所述液体制冷剂管线280使所述液体制冷剂返回到TXV中。
图3是一种膨胀阀的示意图，所述膨胀阀包括与传感元件201连接的阀体92)和液体制冷剂进口97，所述传感元件201具有传感球202。传感球202是传感元件201的一部分，其与具有隔膜84的恒温元件99连接。在一些实施方案中，所述隔膜可由导流板***替代(未示出)。当恒温元件99感应到传感球202)中温度上升时，P1被施加在隔膜上，使其下压(并且在本文所述***的实施方案中，所述传感元件可包含R22或上述组合物中的一种)，并且压力积聚在传感毛细管82中，推动推杆98)，从而推动阀塞96离开阀座88)，使液体制冷剂从进口流入到蒸发器中(始终推动过热弹簧94)。可经由过热调节螺杆90)对TXV进行一些调节，这可增加或降低P3。在一些实施方案中，可使用过热调节螺杆90以+/-3psig的量调节P3。在一些实施方案中，可使用过热调节螺杆90以大于+/-3psig的量调节P3。半液半气的制冷剂经由出口95离开阀体92。在***运转期间，施加在隔膜(或导流板)上的压力为P1(恒温元件99的蒸汽压)，并且与P2(经由内平衡器86的蒸发器压力)和P3(过热调节弹簧94弹力的等效压力)的组合压力相抗。
图4是具有喷嘴和分配器的恒温膨胀阀的示意图。液体回路管线210与TXV主体92的进口97连接，所述TXV主体具有与传感元件101连接的隔膜84。TXV主体92具有出口95。与出95连接的是喷嘴205)，所述喷嘴具有与其连接的分配器207。分配器207具有两个分配器出口209，其与具有两个蒸发器旋管216的蒸发器连接。
图5是使用R22和上述组合物之一的制冷剂***的示意图。此示意图示出了在传感元件101和传感球102中使用R22的***200。在此示意图中，待冷却区域是控温区域203。控温区域中的内容物由内容物204示出。所述液体制冷剂210进入到R22的膨胀阀212中，并且流入到蒸发器214)中，其中它膨胀并蒸发，并且作为过热蒸汽220离开蒸发器，并且进入到吸入管线240中。在一些实施方案中，不需要调整R22膨胀阀，以在蒸发器中容纳上述组合物。此***中的冷凝器和压缩机未示出。
图6是所公开热传递***的一个实施方案的另一个实施方案***300的示意图，所述***是使用R22和上述组合物的制冷剂***。液体回路管线210包含上述组合物，其进入阀入口管33)，经由阀进口97进入到膨胀阀92)中。膨胀阀92包括与传感元件101连接的隔膜84。所述膨胀阀具有喷嘴205以及与之连接的分配器207。所述分配器207具有与蒸发器旋管216)连接的分配器出口209，其中一部分此旋管位于蒸发器214之外。当上述组合物进入到蒸发器旋管216中时，它离开蒸发器214时达到饱和蒸汽条件，然后经历过热变成过热蒸汽220时，上述组合物在两相(液相和气相)间循环。在一些实施方案中，使上述组合物过热不超过5℉；在一些实施方案中，使上述组合物过热不超过6℉；在一些实施方案中，使上述组合物过热不超过7℉；在其他实施方案中，使上述组合物过热不超过8℉；并且在一些实施方案中，使过热不超过10℉；在一些实施方案中，使上述组合物的过热保持在10至15℉；在其他实施方案中，使上述组合物过热不超过15℉；并且在其他实施方案中，使上述组合物的过热不超过20℉。在一些实施方案中，使过热保持在5至10℉过热。
含有R22的传感球102)感应过热蒸汽的温度，经由传感元件101)中R22的压力来传达，所述传感元件与膨胀阀92)中的隔膜84连接，以根据需要使额外的液体流入到膨胀阀92中，或限制上述组合物进入到膨胀阀92中。过热蒸汽220移动进入到吸入管线240中，并且与蒸汽回路管线28相遇。蒸汽回路管线28与其他制冷***连接，所述其他制冷***可与***300相同或不同。上述组合物之一的蒸汽进入到压缩机70的吸入集管29中。压缩机70可以是一个或多个在一起工作的压缩机(例如一机架压缩机)，其可以是相同或不同类型的压缩机，或者可具有相同或不同的负载容量。在将上述组合物热蒸汽压缩后，所述气体离开压缩机，并且移动进入到蒸汽回路管线74中，直到进入冷凝器(未示出)中。使空气经由风扇或其他机械装置(未示出)通过蒸发器旋管。蒸发器中的上述组合物将控温区域203中的空气冷却至所期望的标称温度，并且将内容物204冷却至内容物温度190。所述内容物的温度可相同或不同于控温区域的温度。在一些实施方案中，需要不超过±3psig的R22膨胀阀调节，以在蒸发器中容纳上述组合物。
图7是根据本文所述热传递***的一个实施方案，使用R22和上述组合物的制冷剂***，即***400，的另一个实施方案示意图。此***是比***200和300更大的***，并且是15个连接在一起的***200的示意图，并且所述***200共享通向冷凝器80的液体制冷剂干线管线82。此外，***400具有3个或更多个液体制冷剂回路管线210，每个管线具有至少5个与之连接的***200。每个***200具有出口管线20)，其与多个蒸汽回路管线28)中的一个连接，所述蒸汽回路管线继而与吸入管线240连接。所述吸入管线与吸入集管29连接，所述吸入集管接着与压缩机70连接。压缩机70可以是单个压缩机，或者也可以是一机架的平行或串行工作的两个或更多个压缩机。在一些实施方案中，所述***可具有至少4个回路管线、至少4个压缩机，有多达20个控温区域与之连接。
每个控温区域可以由每个区域一个以上的蒸发器冷却。在一些***中，不是所有的TXV都具有分配器。并且，在一些***中，一些TXV具有分配器，而其他的不具有。在一些实施方案中，不需要调整R22膨胀阀，以在蒸发器中容纳上述组合物。
图8是用于本文所述制冷***的一个实施方案的制冷***的示意图。此***示出了油分离器280和接收器290的进一步使用。在一些实施方案中，不需要调整R22膨胀阀，以在蒸发器中容纳上述组合物。
图9是用于本文所述制冷***一个实施方案的制冷***的示意图。此***示出了再冷却器270的进一步使用。在一些实施方案中，不需要调整R22膨胀阀，以在蒸发器中容纳上述组合物。
图10是满液式冷却器***的示意图，其中所述液体制冷剂组合物存在于蒸发器214中，并且此类冷却器具有本文所述的蒸汽组合物循环。蒸汽制冷剂从蒸发器经由吸入管线140循环至压缩机70。然后所述压缩机经由蒸汽制冷剂管线120与冷凝器80连接。
图11是与恒温膨胀阀连接的外平衡器600的示意图。外平衡器600与蒸发器出口管线20连接(参见图6)。蒸发器压力P2经由外平衡器被传递至隔膜84的底部。为更好地理解此实施方案，可将外平衡器P2与内平衡器86(图3)进行对照。
图12是使用本发明的制冷剂组合物的直接膨胀式蒸发器冷却器的示意图。
实施例
本文所描述的概念将在下列实施例中进一步描述，所述实施例不限制在权利要求中描述的本发明的范围。
量热计性能数据
-25℉蒸发器温度下的量热计数据(评定用于低温制冷状态的条件)
如空调和制冷协会(ARI)标准540-2004所述，对于以下指定的条件来展示制冷性能：
蒸发器温度 -25℉
冷凝器温度 105℉
返回温度(压缩机吸入) 65℉
低温冷却 10℉
本文描述的组合物的制冷量和能量效率(EER)示于下表中，以与R22进行比较。量热计性能数据是基于R22制冷量和EER的Discus压缩机和活塞式压缩机考核单。在这两种情况下，在涡旋式压缩机中测定本发明的组合物的实验室***实验室量热计数据(实施例)，并且与R22的性能进行比较，所述R22的性能是基于Discus压缩机和活塞式压缩机考核单的R22制冷量/EER值。
实施例组合物是：
R32 8.5重量％
R125 45重量％
R134a 44.2重量％
正丁烷 1.7重量％
异戊烷 0.6重量％
表1
20℉蒸发器温度下的量热计数据(评定中温制冷应用的条件)
根据空调和制冷协会(ARI)标准540-2004，对于以下指定的条件来展示制冷性能：
蒸发器温度 20℉
冷凝器温度 120℉
返回温度(压缩机吸入) 65℉
低温冷却 10℉
本文描述的组合物的制冷量和能量效率(EER)示于下表中，以与R22进行比较。量热计性能数据是基于R22制冷量和EER的Discus压缩机和活塞式压缩机考核单。在这两种情况下，在涡旋式压缩机中测定本发明的组合物的实验室***实验室量热计数据(实施例)，并且与R22的性能进行比较，R22的性能是基于Discus压缩机和活塞式压缩机考核单的R22制冷量/EER值。
实施例组合物是：
R32 8.5重量％
R125 45重量％
R134a 44.2重量％
正丁烷 1.7重量％
异戊烷 0.6重量％
表2
易燃性
可通过如ASHRAE标准34-2004中所述的ASHRAE(American Societyof Heating，Refrigerating and Air-Conditioning Engineers，Inc)来测定易燃性，以将制冷剂分级。为获得“A1”等级，制冷剂在液相和蒸汽相中必须无毒并且不易燃。对易燃性而言，最差情形制剂(WCF)是标称制剂(包括组成误差)，对于给定的制冷剂组分混合物，这会导致最易燃的组分浓度。在导致根据ASHRAE标准34-2004确定的易燃组分在蒸汽相和液相中具有最高浓度的WCF的分馏期间制得的组合物，是对易燃性而言最差情形的馏分(WCFF)。为获得“A1”等级，这也必须是非易燃的。
通过计算总等效烃(TEH)值(TEH＝烃重量％+0.10*重量％的R32)来确定包含R125、R134a、R 32和烃的组合物的易燃性评估。包含一定量R125的组合物诸如本文所述的那些组合物的“TEH”值详细说明于美国专利6,783,691中。对于包含约60重量％R125的组合物而言，所述TEH必须小于或等于4.7％，以使所述组合物为非易燃。下表示出了WCF(基于上述组合物)和WCFF，以及列于表1中的实施例组合物的TEH值与存在于现有领域中的另一种组合物的比较(均在-33℃，由ASHRAE指定，比沸点高10℃)。
表3
| 起始组成 | 液态WCF组成 | 蒸汽态WCFF组成 | WCFF的THE值 |
| 实施例＝R32 8.5R125 45R134a 44.2正丁烷 1.7异戊烷 0.6 | 943.5451.80.7 | 15.158.9232.650.35 | 4.5(不易燃)(小于4.7％) |
| 比较R32 10R125 45R134a 42.5正丁烷 2.0异戊烷 0.5 | 10.543.543.32.10.6 | 17.257.821.73.00.3 | 5.0(易燃)(大于4.7％) |
实施例组合物WCFF的TEH小于4.7％，表明此组合物不易燃。此外，比较组合物WCFF实施例的TEH值大于4.7％，表明此组合物易燃。
蒸汽渗漏的影响
在23℃温度下向容器中加入起始组合物，并且测定所述组合物的起始蒸汽压。使所述组合物从容器中渗漏出，同时使温度保持恒定，直至50重量％的起始组合物被移除，此时测定保留于容器中的组合物的蒸汽压。计算结果示于表4中。
表4
| 组合物(R32/R125/R134a/正丁烷/异戊烷) | 初始压力(kPa) | 50％渗漏后的压力(kPa) | 压力变化(％) |
| 8.5/45/44.2/1.7/0.6 | 105 | 963 | 8.5 |
| 9/44.21/44.3/1.8/0.7 | 105 | 964 | 8.7 |
| 9/43.4/45.7/1.5/0.4 | 105 | 958 | 8.8 |
| 7/46.5/44.6/1.5/0.4 | 103 | 952 | 8.4 |
| 7/45/45.5/1.8/0.7 | 103 | 942 | 8.5 |
对于本发明的组合物，原组合物与50重量％被移除后剩余的组合物之间的蒸汽压差小于约10％。这表明本发明的组合物是类共沸组合物。
Claims (45)
1.组合物，所述组合物包含以重量百分比表示的下列组分：
7.0-9.0重量％的二氟甲烷；
39.0-50.0重量％的五氟乙烷；
39.0-50.0重量％的1，1，1，2-四氟乙烷；和
1.9至2.5重量％的烃，所述烃基本上由
1.5-1.8％正丁烷和0.4-0.7重量％的异戊烷或0.4-0.7重量％的正戊烷组成。
2.权利要求1的组合物，所述组合物包含：
7.0-9.0重量％的二氟甲烷；
42.0-49.0重量％的五氟乙烷；
42.0-49.0重量％的1，1，1，2-四氟乙烷；
1.9-2.5重量％的烃，所述烃基本上由
1.5-1.8重量％的正丁烷和
0.4-0.7重量％的异戊烷或0.4-0.7重量％的正戊烷组成。
3.权利要求1的组合物，所述组合物包含：
7.0-9.0重量％的二氟甲烷；
43.5-47.5重量％的五氟乙烷；
42.7-45.7重量％的1，1，1，2-四氟乙烷；
2.1-2.5重量％的烃，所述烃基本上由
1.5-1.8重量％的正丁烷和
0.4-0.7重量％的异戊烷或0.4-0.7重量％的正戊烷组成。
4.权利要求1的组合物，所述组合物包含：
7.0-9.0重量％的二氟甲烷；
43.5-47.5重量％的五氟乙烷；
42.7-45.7重量％的1，1，1，2-四氟乙烷；
1.9-2.5重量％的烃，所述烃基本上由
1.5-1.8重量％的正丁烷和
0.4-0.7重量％的异戊烷或0.4-0.7重量％的正戊烷组成。
5.蒸汽热传递组合物，所述组合物包含以重量百分比表示的下列组分：
10.0-17.0重量％的二氟甲烷；
54.0-61.0重量％的五氟乙烷；
23.0-30.0重量％的1，1，1，2-四氟乙烷；和
2.3至3.1重量％的烃，所述烃基本上由
2.0至2.5％的正丁烷和0.3-0.6重量％的异戊烷或0.3-0.6重量％正戊烷组成。
6.权利要求1的组合物，所述组合物还包含全氟聚醚。
7.权利要求6的组合物，其中所述全氟聚醚按所述组合物的重量计为约0.1％至约3％。
8.权利要求5的组合物，其中所述全氟聚醚按所述组合物的重量计为约0.01％至约1.5％。
9.一种用于制冷的方法，所述方法包括：在待冷却主体附近蒸发权利要求1-4组合物中的一种，然后远离所述待冷却主体冷凝所述组合物。
10.一种用于制热的方法，所述方法包括：在待加热主体附近冷凝权利要求1-4组合物中的一种，然后远离所述待加热主体蒸发所述组合物。
11.包含权利要求1的组合物的热交换***，其中所述***选自空调、冷冻机、冷藏机、水冷冷却器、步入式冷藏柜、热力泵、和移动式制冷和空调应用。
12.热传递***，所述***能够与至少一个控温区域连接，所述***的元件包括：
(i)至少一个液体制冷剂管线；
(ii)至少一个适于与R22或权利要求1的组合物一起使用的膨胀阀；
(iii)至少一个蒸发器；
(iv)至少一个压缩机；
(v)至少一个冷凝器；
(vi)至少一个蒸汽制冷剂管线；并且其中所有的元件具有入口侧和出口侧，并且元件(i)至(vi)流体连通在一起并且包含权利要求1的组合物；并且所述***还包括至少一个具有两端的传感元件，其中一端与至少一个蒸发器的出口侧通信连接，并且一端与至少一个膨胀阀通信连接，并且所述至少一个传感元件包含当R22用于所述冷凝器至蒸发器回路中时适用的流体。
13.根据权利要求12的***，所述***还包括至少一个具有分配器的膨胀阀。
14.根据权利要求12的***：其中至少一个压缩机位于距至少一个冷凝器至少15英尺处。
15.根据权利要求12的***，其中至少一个冷凝器位于远离至少一个蒸发器处。
16.根据权利要求12的***，其中所述***使用空气来将热传递至所述控温区域中或将热从所述控温区域中传递出来。
17.根据权利要求12的***，其中除了解冻循环外，至少一个控温区域保持在基本上不超过+5°F。
18.根据权利要求12的***，其中除了解冻循环外，至少一个控温区域保持在基本上不超过+45°F。
19.根据权利要求12的***，其中所述***中的至少一个蒸发器具有平均运转温度，所述温度选自约-40至约+40°F的温度。
20.根据权利要求12的***，其中至少一个控温区域保持在60°F至约80°F。
21.根据权利要求12的***，其中所述进行运转以调节所述控温区域的***是选自下列的装置：冷藏机、熟食柜、产品展示柜、步入式冷藏柜、热力泵、冷冻机和空调、以及它们的组合。
22.根据权利要求12的***，其中所述***在不超过20°F的低温冷却下运转。
23.根据权利要求12的***，所述***还包括液体回路管线，并且其中所述液体回路管线为至少5英尺长。
24.根据权利要求12的***，所述***还包括液体干线管线，其中所述液体干线管线为至少20英尺长。
25.根据权利要求24的***，所述***还包括蒸汽回路管线，其中所述蒸汽回路管线为至少20英尺长。
26.根据权利要求12的***，其中所述***包括至少两个控温区域、至少两个膨胀阀和至少两个蒸发器。
27.根据权利要求12的***，其中所述***还包括液体干线管线、液体回路管线、蒸汽回路管线和吸入管线，并且其中所述***中的各管线的总长度为至少40英尺。
28.根据权利要求12的***，其中所述***还包括液体干线管线、液体回路管线、蒸汽回路管线和吸入管线，并且其中所述***中的各管线的总长度为至少60英尺。
29.根据权利要求12的***，其中所述***还包括液体干线管线、液体回路管线、蒸汽回路管线和吸入管线，并且其中所述***中的各管线的总长度为至少120英尺。
30.根据权利要求12的***，其中所述***还包括液体干线管线、液体回路管线、蒸汽回路管线和吸入管线，并且其中所述***中的各管线的总长度为至少1000英尺。
31.根据权利要求12的***，其中所述***额定以至少1,000BTU/小时运转。
32.根据权利要求12的***，其中所述***额定以至少50,000BTU/小时运转。
33.根据权利要求12的***，其中所述***额定以至少100,000BTU/小时运转。
34.冷藏机、步入式冷藏柜、冷却器、产品展示柜、冷冻机或空调设备，所述设备具有至少一个蒸发器、至少一个分配器和至少一个R22适用的膨胀阀，以及至少一个传感元件，所述传感元件具有当R22用于所述冷凝器至蒸发器回路中时适用的流体，所述改善包括使R22适用的传感元件与在所述冷凝器至蒸发器回路中的权利要求1的制冷剂结合。
35.一种用于改型热传递***的方法，所述***在***的冷凝器至蒸发器回路中具有R22，并且具有R22膨胀阀，并且具有当R22用于所述冷凝器至蒸发器回路中时具有适用流体的传感元件，所述方法包括：
(i)从所述***的冷凝器至蒸发器回路中移除R22；和
(ii)用替代组合物装填所述***的冷凝器至蒸发器回路，所述替代组合物的饱和蒸汽压与R22的饱和蒸汽压基本上相同，其具有至少90％的R22制冷量，并且不会使所述阀的负荷容量增加超出所述R22膨胀阀的130％以上。
36.权利要求35的方法，所述方法还包括替换所述***的冷凝器至蒸发器部分中的所有密封件。
37.权利要求35的方法，所述方法还包括在步骤(ii)中使用具有零臭氧损耗潜势的替代制冷剂。
38.权利要求35的方法，所述方法还包括使用全球变暖潜势低于2300的替代制冷剂。
39.权利要求35的方法，所述方法还包括使用替代制冷剂，所述方法包括使用权利要求1的组合物作为步骤(ii)中的填装制冷剂。
40.权利要求35的方法，所述方法还包括使用与步骤(ii)中使用的制冷剂相同的制冷剂来替代所述传感元件中的流体。
41.权利要求35的方法，所述方法还包括使用权利要求1包含的组合物来替代所述传感元件中的流体。
42.权利要求35的方法，所述方法还包括使用选择用于权利要求1的组合物的膨胀阀来替代所述膨胀阀。
43.一种能够与至少一个控温区域连接的制冷或空调***，所述***中的元件包括：
(i)至少一个液体制冷剂管线；
(ii)至少一个计量装置，所述计量装置选自恒温膨胀阀、电子膨胀阀、自动膨胀装置、毛细管阀、浮体式膨胀阀，以及它们的组合，并且所述计量装置被选择与权利要求1的组合物一起使用；
(iii)至少一个蒸发器；
(iv)至少一个压缩机；
(v)至少一个冷凝器；
(vi)至少一个蒸汽制冷剂管线；并且其中所有的元件具有入口侧和出口侧，并且元件(i)至(vii)流体连通在一起并且包含权利要求1的组合物或R22；并且所述***还包含具有两端的传感元件，其中所述传感元件的一端与所述蒸发器的出口侧通信连接，并且另一端与至少一个在所述传感元件中具有权利要求1的组合物的膨胀阀通信连接。
44.权利要求43的***，其中所述至少一个计量装置为至少一个被选择与R22一起使用的恒温膨胀阀。
45.权利要求43的***，其中所述至少一个计量装置包括至少两个恒温膨胀阀和两个传感元件，并且其中至少一个膨胀阀被选择与R22一起使用，并且一个传感元件包含当R22用于所述冷凝器至蒸发器回路中时适用的流体，并且至少一个其他传感元件包含权利要求1的组合物。
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|---|---|---|---|---|
| CN114752360A (zh) * | 2022-04-13 | 2022-07-15 | 华中科技大学 | 一种用于热泵锅炉的节能环保型工质 |
| CN117249609A (zh) * | 2023-11-20 | 2023-12-19 | 东净(厦门)能源有限公司 | 一种直膨式低温低湿空气处理机组 |
-
2007
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| CN117249609B (zh) * | 2023-11-20 | 2024-02-06 | 东净(厦门)能源有限公司 | 一种直膨式低温低湿空气处理机组 |
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