CN106967388A - 一种替代二氟一氯甲烷的环保混合制冷剂制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种替代二氟一氯甲烷的环保混合制冷剂制备方法,主要应用于空调***中以替代二氟一氯甲烷(R22)。本发明由丙烷(R290)、1,1,1,2‑四氟乙烷(R134a)和少量四氢噻吩(THT)、氟乙烷(HFC‑161)、聚羟基脂肪酸酯(PHA)组成。本发明制冷剂的优势在于其不破坏臭氧层，温室效应小，环保性能良好；四氟乙烷为阻燃剂，与丙烷混合后可以将丙烷的可燃性大幅削弱，安全性较好；本发明热工参数与二氟一氯甲烷接近，可直接充灌替代二氟一氯甲烷，替换成本低；温度滑移小，可视为近共沸制冷剂；另外，本发明含有少量的四氢噻吩作为警示气体，当发生泄漏时能及时觉察到，并且能够在第一时间采取措施，保证人们的生命财产安全。
Description
技术领域
本发明涉及一种制冷剂，具体来说是一种应用于空调***中替代二氟一氯甲烷的环保混合制冷剂制备方法。
背景技术
随着氟利昂制冷剂的大量使用，臭氧层破坏、温室效应等环境问题进一步加剧，国际社会也相继出台了《蒙特利尔议定书》、《京都议定书》等一系列条约来限制氟利昂的使用。二氟一氯甲烷作为氟利昂中的一员，虽然拥有较好的制冷能力，但它同时兼具破坏臭氧层，GWP较高的缺点，而且二氟一氯甲烷在国内的家用空调市场中仍然占有很大的比重，因此寻找合适的制冷剂来长期替代二氟一氯甲烷是目前制冷剂市场的重要任务。
丙烷被认为是替代二氟一氯甲烷较为理想的制冷剂，它制冷效果好，天然环保，但易燃易爆的特点使得其未推广使用，若在丙烷中加入部分阻燃剂来抑制它的可燃性，并且形成的混合制冷剂的热工参数与二氟一氯甲烷相近，这样就可以直接替代二氟一氯甲烷。四氟乙烷的阻燃效果较好，将丙烷与四氟乙烷混合，得到的混合制冷剂不破坏臭氧层，对温室效应影响较小，而且不需要对制冷装置的主要部件进行改动就能直接充注替代二氟一氯甲烷。
由于该混合制冷剂中仍然含有较大比重的具有可燃性的丙烷，当发生制冷剂泄漏时，如果不及时处理，同样具有很大的安全隐患。如果在丙烷/四氟乙烷的混合物中加入少量的警示气体，当发生泄漏时人们能第一时间觉察到，并及时采取措施加以解决，从而保证了用户的人身和财产安全。四氢噻吩作为赋臭剂具有令人不愉快的恶臭气味，扩散在空气中极易被人察觉，由于四氢噻吩具有麻醉作用，所以在应用时不能大量使用，本发明就以四氢噻吩作为警示气体加入到丙烷/四氟乙烷的混合物中，为人们的生命财产安全提供保证，并提高了制冷剂的性能。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种解决或部分解决上述问题的一种替代二氟一氯甲烷的环保混合制冷剂制备方法。
为达到上述技术方案的效果，本发明的技术方案为：一种替代二氟一氯甲烷的环保混合制冷剂制备方法，包含以下步骤：
方法可应用于空调***中直接替代传统的制冷剂二氟一氯甲烷，混合制冷剂由四氟乙烷、丙烷和少量四氢噻吩、氟乙烷、聚羟基脂肪酸酯组成，在的混合制冷剂中，丙烷的质量百分比浓度为35％～49％、四氟乙烷的质量百分比浓度为51％～65％、四氢噻吩的质量百分比浓度为0.50％，氟乙烷的质量百分之浓度为1％～3％，聚羟基脂肪酸酯PHA的质量百分比浓度为1％～4％，五种组分的质量百分比之和为100％；
混合制冷剂的各个成分的百分比具有以下几种有效的组合方式：
第一种组合方式，在的混合制冷剂中，丙烷的质量百分比浓度为35％、四氟乙烷的质量百分比浓度为62.5％，四氢噻吩的质量百分比浓度为0.50％，氟乙烷的质量百分之浓度为1％，聚羟基脂肪酸酯的质量百分比浓度为1％；
第二种组合方式，在的混合制冷剂中，丙烷的质量百分比浓度为40％、四氟乙烷的质量百分比浓度为53.5％，四氢噻吩的质量百分比浓度为0.50％，氟乙烷的质量百分之浓度为3％，聚羟基脂肪酸酯的质量百分比浓度为3％；
第三种组合方式，在的混合制冷剂中，丙烷的质量百分比浓度为45％、四氟乙烷的质量百分比浓度为50.5％，四氢噻吩的质量百分比浓度为0.50％，氟乙烷的质量百分之浓度为2％，聚羟基脂肪酸酯的质量百分比浓度为2％；
第四种组合方式，在的混合制冷剂中，丙烷的质量百分比浓度为49％、四氟乙烷的质量百分比浓度为44.5％，四氢噻吩的质量百分比浓度为0.50％，氟乙烷的质量百分之浓度为2％，聚羟基脂肪酸酯的质量百分比浓度为4％；
聚羟基脂肪酸酯PHA起着稳定剂的作用，氟乙烷加入环保混合制冷剂以提高制冷性能；采用对比态方程计算了混合制冷剂在额定及变工况下的循环性能，其中，以四氟乙烷为参考流体，并计算112K到360K温度下氟乙烷的饱和蒸汽压及蒸发焙值；将对比态方程调入基于各组分亥姆霍兹自由能的混合法则，并考虑各个成分的相互作用系数；
每一种组合方式都能有效地发挥混合制冷剂的有效功能。
本发明的有益成果为：本发明提出了环保型混合制冷剂与替代制冷剂相比，具有与更好的环保性能，不破坏臭氧层而且温室效应较小，可以长期替代二氟一氯甲烷。本发明的制冷剂具有优良的热工性能和循环特性，不需要对原有制冷装置的主要部件进行修改就可以直接充灌。四氟乙烷为阻燃剂，与丙烷混合后可以将丙烷的可燃性大幅削弱，***下限提高。另外，本发明中还添加了作为警示气体的四氢噻吩，当发生泄漏时能够在第一时间内发现并解决，提供了安全保障。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行详细的说明。应当说明的是，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，能实现同样功能的产品属于等同替换和改进，均包含在本发明的保护范围之内。具体方法如下：
实施例1：为了比较不同配比下的混合制冷剂之间，包括与二氟一氯甲烷之间的循环性能，按照ARI Standard 520国际标准的空调工况：蒸发温度为7.2℃，冷凝温度为54.4℃，过冷度为8.3℃，过热度为11.1℃以及压缩机效率为80％，在此工况下对下列4种实施方案进行理论上的循环性能计算,其中温度滑移为标准大气压下各实施例的露点温度与泡点温度的差值。表1为本发明各实施案例与二氟一氯甲烷循环性能的比较。
取丙烷、四氟乙烷和四氢噻吩的质量百分比分别为35％、64.5％和0.50％。
制备方法：通过物理方法将两种主要工质在液态状态下按照该质量百分比混合，四氢噻吩通过医用注射器注入上述混合物中。
实验一：
取丙烷、四氟乙烷和四氢噻吩的质量百分比分别为40％、59.5％和0.50％。制备方法如同本实施例。
实验二：
取丙烷、四氟乙烷和四氢噻吩的质量百分比分别为45％、54.5％和0.50％。制备方法同本实施例。
实验三：
取丙烷、四氟乙烷和四氢噻吩的质量百分比分别为49％、50.5％和0.50％。制备方法同本实施例。
表1各实验与二氟一氯甲烷的循环性能与环境性能比较
从上表可以看出：①各个实验的ODP都为0，GWP小于二氟一氯甲烷，不破坏臭氧层，对温室效应的影响小，环保性能良好；②各实验的蒸发压力与冷凝压力都略高于二氟一氯甲烷，压力比都比二氟一氯甲烷小，有利于提高制冷***的效率，具有节能的潜力；③各实验的单位质量制冷量都高于二氟一氯甲烷，单位容积制冷量和制冷系数都略低于二氟一氯甲烷；④各实验的温度滑移都小于1℃，为近共沸制冷剂；⑤各实验的排气温度都低于二氟一氯甲烷。
实施例2：为抑制HFC—161在175℃下的分解，选取不同种类的稳定剂进行试验，试验过程为将等量的HFC-161和4GS矿物润滑油或T68酯类润滑油、活泼金属以及占润滑油3％～4％的稳定剂一起密封在高压釜中，在175℃下保温300至1000小时，同时进行过程实验样色谱分析，检测实验样中乙烯和HFC一161含量的变化情况。添加稳定剂后，HFC-161的分解速率也会发生变化。
HFC—161一化学名称为氟乙烷,属于乙烷的卤族元素衍生物之一,化学分子式为CH3CH2F,其气化潜热为421.5KJ/KG,20。C时的饱和蒸汽压为0.789MPa。
简单的对比态方程只可用来计算分子间作用力一致的球形对称的分子,这就限制了该方法在计算制冷剂性质上的使用,因为制冷剂流体通常是非球面而且是非极性的。根据未知流体已有的实验数据主要是蒸汽压和饱和液体密度,推导得到21种常用工质θ、ρ值关于临界参数和偏心因子。推导θ、ρ值的关系式,计算中采四氟乙烷用作为参考流体,其计算方程采用精度较高的参数方程。此外,对于实验数据缺乏的制冷剂,作者推导出θ、ρ值的通用系数,为了证明θ、ρ值通用系数的准确度,采用θ、ρ值通用系数和实验数据推导值两种方法分别计算得到的密度数据,两组数据的平均绝对计算误差为,可见,通用系数的计算精度也较高。
以上所述仅为本发明之较佳实施例，并非用以限定本发明的权利要求保护范围。同时以上说明，对于相关技术领域的技术人员应可以理解及实施，因此其他基于本发明所揭示内容所完成的等同改变，均应包含在本权利要求书的涵盖范围内。
本发明的有益成果为：本发明提出了环保型混合制冷剂与替代制冷剂相比，具有与更好的环保性能，不破坏臭氧层而且温室效应较小，可以长期替代二氟一氯甲烷。本发明的制冷剂具有优良的热工性能和循环特性，不需要对原有制冷装置的主要部件进行修改就可以直接充灌。四氟乙烷为阻燃剂，与丙烷混合后可以将丙烷的可燃性大幅削弱，***下限提高。另外，本发明中还添加了作为警示气体的四氢噻吩，当发生泄漏时能够在第一时间内发现并解决，提供了安全保障。
Claims (1)
1.一种替代二氟一氯甲烷的环保混合制冷剂制备方法，其特征在于：所述方法可应用于空调***中直接替代传统的制冷剂二氟一氯甲烷，所述混合制冷剂由四氟乙烷、丙烷和少量四氢噻吩、氟乙烷、聚羟基脂肪酸酯组成，在所述的混合制冷剂中，丙烷的质量百分比浓度为35％～49％、四氟乙烷的质量百分比浓度为51％～65％、四氢噻吩的质量百分比浓度为0.50％，氟乙烷的质量百分之浓度为1％～3％，聚羟基脂肪酸酯PHA的质量百分比浓度为1％～4％，所述五种组分的质量百分比之和为100％；
所述混合制冷剂的各个成分的百分比具有以下几种有效的组合方式：
第一种组合方式，在所述的混合制冷剂中，丙烷的质量百分比浓度为35％、四氟乙烷的质量百分比浓度为62.5％，四氢噻吩的质量百分比浓度为0.50％，氟乙烷的质量百分之浓度为1％，聚羟基脂肪酸酯的质量百分比浓度为1％；
第二种组合方式，在所述的混合制冷剂中，丙烷的质量百分比浓度为40％、四氟乙烷的质量百分比浓度为53.5％，四氢噻吩的质量百分比浓度为0.50％，氟乙烷的质量百分之浓度为3％，聚羟基脂肪酸酯的质量百分比浓度为3％；
第三种组合方式，在所述的混合制冷剂中，丙烷的质量百分比浓度为45％、四氟乙烷的质量百分比浓度为50.5％，四氢噻吩的质量百分比浓度为0.50％，氟乙烷的质量百分之浓度为2％，聚羟基脂肪酸酯的质量百分比浓度为2％；
第四种组合方式，在所述的混合制冷剂中，丙烷的质量百分比浓度为49％、四氟乙烷的质量百分比浓度为44.5％，四氢噻吩的质量百分比浓度为0.50％，氟乙烷的质量百分之浓度为2％，聚羟基脂肪酸酯的质量百分比浓度为4％；
所述聚羟基脂肪酸酯PHA起着稳定剂的作用，氟乙烷加入所述环保混合制冷剂以提高制冷性能；采用对比态方程计算了所述混合制冷剂在额定及变工况下的循环性能，其中，以四氟乙烷为参考流体，并计算112K到360K温度下氟乙烷的饱和蒸汽压及蒸发焙值；将所述对比态方程调入基于各组分亥姆霍兹自由能的混合法则，并考虑各个成分的相互作用系数；
每一种组合方式都能有效地发挥混合制冷剂的有效功能。
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