CN109810674A - 一种替代R134a的新型制冷剂 - Google Patents
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Abstract
本发明属于制冷低温技术领域,具体涉及一种替代R134a的新型制冷剂,由R1234yf,R161和R134a组成的三元混合物,该混合制冷剂中各组分的质量百分比浓度之和为100%,其中,所述R1234yf为1%~98%,R161为1%~98%,R134a为1%~98%。适用于冷水机组、家用制冷设备等固定式商业制冷***,以及移动式空调***。本发明具有明显的环保优势,可以尽快替代具较高GWP值的R134a制冷剂,对于我国在制冷低温领域环保制冷剂的发展,和加速高GWP值制冷剂的淘汰具有重要意义。
Description
技术领域
本发明属于制冷低温技术领域,具体涉及一种替代R134a的新型制冷剂,适用于冷水机组、 家用制冷设备等固定式商业制冷***,以及移动式空调***。
背景技术
全球变暖问题日趋严重,国际社会为此做出巨大努力。2016年10月15日全球170多个 国家在非洲卢旺达签订了具有法律约束力的《蒙特利尔议定书-基加利修正案》。该协议明确 给出了各国淘汰HFCs的时间表,其中中国将从2024年开始实施,承诺将快速减少HFCs产 量。该协议于2019年1月1日正式生效。R134a的ODP值虽然为0,对臭氧层无破坏作用, 但是其GWP值为1300,是基加利修正案列明的受控HFCs类工质,在未来也即将被淘汰。 所以寻找环保性能突出,综合性能优良的R134a替代制冷剂迫在眉睫。
发明内容
本发明的目的是提供一种替代R134a的新型制冷剂,适于固定式制冷设备或移动式制冷 ***,且具有更好的环保性能。
本发明为实现上述目的,采用的技术方案是:一种替代R134a的新型制冷剂,由R1234yf (2,3,3,3-四氟丙烯),R161(氟乙烷)和R134a(1,1,1,2-四氟乙烷)组成的三元混合物,该混合制 冷剂中各组分的质量百分比浓度之和为100%,其中,所述R1234yf为1%~98%,R161为 1%~98%,R134a为1%~98%。
所述混合制冷剂中,R1234yf(2,3,3,3-四氟丙烯)为20%~70%,R161(氟乙烷)为1%~70%, R134a(1,1,1,2-四氟乙烷)为10%~65%。
所述混合制冷剂中,R1234yf(2,3,3,3-四氟丙烯)为30%~60%,R161(氟乙烷)为1%~30%, R134a(1,1,1,2-四氟乙烷)为20%~50%。
所述混合制冷剂中,R1234yf(2,3,3,3-四氟丙烯)为60%,R161(氟乙烷)为10%,R134a (1,1,1,2-四氟乙烷)为30%。
综合比较替代制冷剂与R134a的热力学性能、环境性能等因素,本发明提出三元混合物 R1234yf/R161/R134a作为R134a制冷剂的替代物。
本发明环保制冷剂的制备方法是,将三种组元物质按其指定的质量配比在常温下进行物 理混合即可。
三种组元的基本物理性质如表1:
表1替代R134a的环保制冷剂中所含组元的基本参数
(Tb:正常沸点,Tc:临界温度,Pc:临界压力)
有益效果
本发明具有以下优点及有益效果:
1.具有ODP为零、GWP值明显低于R134a值,具有明显的环保优势;
2.相比R134a***充灌量降低,间接的降低制冷剂泄露的不安全性;
3.新制冷剂的COP与R134a的COP接近,而单位容积制冷量有较大提高,性能优势较明显,具有节能减排的优势。
4.可直接应用于R134a的制冷***,不需做过多部件的更换,或只做部分部件的更改即 可。
5.此项专利的取得可以尽快替代具较高GWP值的R134a制冷剂,对于我国在制冷低温领 域环保制冷剂的发展,和加速高GWP值制冷剂的淘汰具有重要意义。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明。本发明的实施例是为了更好地使本领域 的技术人员更好地理解本发明,并不对本发明作任何的限制(注:部分实施例的配方具有一 定的可燃性)。
实施例1
取1%R1234yf、1%R161、98%R134a,将这三种组分常温下物理混合后作为制冷剂。
实施例2
取1%R1234yf、98%R161、1%R134a,将这三种组分常温下物理混合后作为制冷剂。
实施例3
取98%R1234yf、1%R161、1%R134a,将这三种组分常温下物理混合后作为制冷剂。
实施例4
取10%R1234yf、70%R161、20%R134a,将这三种组分常温下物理混合后作为制冷剂。
实施例5
取20%R1234yf、15%R161、65%R134a,将这三种组分常温下物理混合后作为制冷剂。
实施例6
取30%R1234yf、30%R161、40%R134a,将这三种组分常温下物理混合后作为制冷剂。
实施例7
取45%R1234yf、5%R161、50%R134a,将这三种组分常温下物理混合后作为制冷剂。
实施例8
取60%R1234yf、10%R161、30%R134a,将这三种组分常温下物理混合后作为制冷剂。
实施例9
取70%R1234yf、20%R161、10%R134a,将这三种组分常温下物理混合后作为制冷剂。
上述9个实施例的有关参数指标如表2所示:
表2实施例1~9相对R134a充灌量及其与R134a的GWP值比较
相对分子质量g/mol | 相对R134a充灌量 | GWP | |
R134a | 102.03 | 100% | 1300 |
实施例1 | 101.00 | 98.99% | 1274.05 |
实施例2 | 48.60 | 47.63% | 16.93 |
实施例3 | 112.37 | 110.13% | 14.02 |
实施例4 | 57.46 | 56.32% | 262.9 |
实施例5 | 88.92 | 87.15% | 845.8 |
实施例6 | 78.17 | 76.61% | 521.5 |
实施例7 | 101.14 | 99.13% | 650.65 |
实施例8 | 97.25 | 95.32% | 391 |
实施例9 | 88.65 | 86.89% | 131.5 |
所选取的设计工况为:中温工况,机组形式适用于所有形式(JB/T7666-1995),取为: 蒸发温度=-7℃,过热度=25℃,冷凝温度=43℃,过冷度=5℃,计算时压缩机等熵效率为0.8。
理论计算分别使用上述实施例及R134a制冷剂在制冷***中的循环性能参数,比较了其 中的性能参数:蒸发压力、冷凝压力、压比、压缩机排气温度、温度滑移、相对性能系数COP 和相对单位容积制冷量qv,如表3所示。
表3本发明9个实施例与R134a性能参数比较
结果表明:1.上述实施例的GWP值均低于R134a的GWP值,且优选比例混合物的GWP值可以低于530甚至更低,作为R134a的替代制冷剂在环保方面有明显的优势。2.通过制冷剂充灌量的比较发现,新制冷剂的充灌量相对于R134a较低,可相应的减少***的制冷剂充灌量,一定程度地提高***的安全性。3.另外通过性能参数的比较发现,新制冷剂的单位容积制冷量一定程度提升,而应用新制冷剂的整个***的性能系数COP与使用R134a***的COP接近,表明新制冷剂在性能角度上具备替代R134a的可行性。4.由计算结果还能看出,新制冷剂与R134a相比,除部分实施例外,大部分实施例的制冷剂饱和蒸发压力、冷凝压力和对应压比均与后者相差不大。上述实施例的压缩机的排气温度虽既有提高也有降低,但是 相差不大。所以从以上角度证明了采用直接灌注式替代方案的可行性。
制冷***在以上设计工况下,并且在以上理论计算的优选比例范围内,单位容积制冷量 有明显提高,***性能系数COP与R134a接近,而且***充灌量有明显降低。突出优势是与 R134a相比,新制冷剂的GWP值可以明显降低。综上,本发明具有非常好的应用效果和发展 潜力。
尽管上面对本发明的优选实施例进行了描述,但是本发明并不局限于上述的具体实施方 式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,并不是限制性的,本领域的普通技术人员在本发 明的启示下,在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可以做出很多形式的 具体变换,这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种替代R134a的新型制冷剂,其特征在于,由R1234yf,R161和R134a组成的三元混合物,该混合制冷剂中各组分的质量百分比浓度之和为100%,
其中,所述R1234yf为1%~98%,R161为1%~98%,R134a为1%~98%。
2.根据权利要求1所述的一种替代R134a的新型制冷剂,其特征在于,所述混合制冷剂中,R1234yf为20%~70%,R161为1%~70%,R134a为10%~65%。
3.根据权利要求1或2所述的一种替代R134a的新型制冷剂,其特征在于,所述混合制冷剂中,R1234yf为30%~60%,R161为1%~30%,R134a为20%~50%。
4.根据权利要求3所述的一种替代R134a的新型制冷剂,其特征在于,所述混合制冷剂中,R1234yf为60%,R161为10%,R134a为30%。
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