CN113265226B - 一种制冷剂、其制备方法以及制冷装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及制冷剂技术领域，具体公开一种制冷剂，制冷剂由以下质量分数的原材料组成：R600a的质量分数为5％‑20％，R134a为10％‑30％，R32为50％‑75％。本发明通过将R600a、R134a以及R32这三种物质按照特定的质量比例混合，能够得到一种新型的制冷剂，通过使用该新型的制冷剂不仅对臭氧层的破坏为0，而且能够使得制冷效果提高2.5％，节能效果提高16％，同时，能够帮助温室效应下降80％；而且，本发明的制冷剂制备方法简单，适用于大规模生产，并能广泛应用于各种制冷设备中，尤其能够直接应用于现有的R410a及R32的冷冻设备中。

Description

一种制冷剂、其制备方法以及制冷装置
技术领域
本发明涉及制冷剂技术领域，特别涉及一种制冷剂、其制备方法以及包括该制冷剂的制冷装置。
背景技术
现有的空调机、制冷机等制冷循环装置通过配管连接压缩机和根据需要设置的四通阀、冷凝器、毛细管和膨胀阀等节流装置、蒸发器、储液器从而构成制冷循环，使制冷剂在其中循环即可进行冷却或加热作用。制冷剂，又称冷媒、致冷剂、雪种，是各种热机中借以完成能量转化的媒介物质，这些物质通常以可逆的相变来增大功率，如蒸汽引擎中的蒸汽、制冷机中的雪种等等，一般的蒸汽机在工作时，将蒸汽的热能释放出来，转化为机械能以产生原动力；而制冷机的雪种则用来将低温处的热量传动到高温处。
目前在这些制冷循环中，作为制冷剂已知有称作为氟利昂的、从甲烷或乙烷派生而来的卤化烃。在空调机、制冷机等中，作为使用温度通常是在冷凝温度约50℃、蒸发温度约0°的范围内使用，其中也广泛地将氯二氟甲烷(CHClF2，R22，沸点-40.8℃)用作为制冷剂。但由于该R22具有破坏同温层臭氧的能力，所以已经由蒙特利尔国际条约决定对其使用量和生产量进行限制，并在将来停止其使用和生产的倾向。
R410a作为当今广泛使用的中低温制冷剂，主要应用于家用空调、中小型商用空调(中小型单元式空调、户式中央空调、多联机)、移动空调、除湿机、冷冻式干燥器、船用制冷设备、工业制冷等制冷设备。R410a是一种新型环保制冷剂，不破坏臭氧层，制冷或者制热时候，工作压力为普通R22空调的1.6倍左右，制冷(暖)效率更高。提高空调性能，不破坏臭氧层。R410a制冷剂由两种准共沸的混合物而成，主要有氢，氟和碳元素组成(表示为hfc),具有稳定，无毒，性能优越等特点。同时由于不含氯元素，故不会与臭氧发生反应，即不会破坏臭氧层。但是采用R410a作为制冷剂相应带来的节能效果仍然无法满足人们现在的需求，对于缓解温室效应的效果也并不明显，因此，亟需开发一种更佳优质的新型制冷剂。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的缺陷，提供一种新型制冷剂、其制备方法以及包括该制冷剂的制冷装置。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，本发明提供一种制冷剂，以所述制冷剂的质量分数为100％，所述制冷剂由以下质量分数的原材料组成：R600a为5％-20％，R134a为10％-30％，R32为50％-75％。
一些实施例中，以所述制冷剂的质量分数为100％，所述R600a的质量分数为10％-15％，所述R134a的质量分数为20％-25％，所述R32的质量分数为60％-70％。
一些实施例中，以所述制冷剂的质量分数为100％，所述R600a的质量分数为10％-12％，所述R134a的质量分数为21％-23％，所述R32的质量分数为65％-69％。
一些实施例中，所述R600a的质量分数为11.38％。
一些实施例中，所述R134a的质量分数为22.15％。
一些实施例中，所述R32的质量分数为66.15％。
一些实施例中，所述R600a的纯度不低于99.96wt％，所述R134a的纯度不低于99.96wt％，所述R32的纯度不低于99.96wt％。
一些实施例中，所述R600a的纯度不低于99.99wt％，所述R134a的纯度不低于99.99wt％，所述R32的纯度不低于99.99wt％。
另一方面，本发明提供一种上述制冷剂的制备方法，所述制备方法包括步骤：S1、分别对R600a、R134a以及R32的纯度进行检测；S2、按质量分数将所述R600a、所述R134a以及所述R32，在室温下，加入抽真空的压力容器中，均匀混合，得到所述制冷剂。
再另一方面，本发明还提供一种制冷装置，所述制冷装置包括上述的制冷剂。
本发明的有益效果在于：本发明的发明人克服了对现有各种制冷剂组合的技术偏见，意外发现，通过将R600a、R134a以及R32这三种物质按照特定的质量比例混合，能够得到一种新型的制冷剂，通过使用该新型的制冷剂不仅对臭氧层的破坏为0，而且能够使得制冷效果提高2.5％，节能效果提高16％，同时，能够帮助温室效应下降80％；本发明的制冷剂制备方法简单，适用于大规模生产，并能广泛应用于各种制冷设备中，尤其能够直接应用于现有的R410a及R32的冷冻设备中使用。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。
本发明提供一种制冷剂，以所述制冷剂的质量分数为100％，所述制冷剂由以下质量分数的原材料组成：R600a为5％-20％，R134a为10％-30％，R32为50％-75％。
一些实施方式中，以所述制冷剂的质量分数为100％，所述R600a的质量分数为10％-15％，所述R134a的质量分数为20％-25％，所述R32的质量分数为60％-70％。
一些实施方式中，以所述制冷剂的质量分数为100％，所述R600a的质量分数为10％-12％，所述R134a的质量分数为21％-23％，所述R32的质量分数为65％-69％。
一些实施方式中，所述R600a的质量分数为11.38％。
一些实施方式中，所述R134a的质量分数为22.15％。
一些实施方式中，所述R32的质量分数为66.15％。
通过将特定的比例的R600a、特定的比例的R134a以及特定的比例的R32三者组合获得一种新型的制冷剂，该制冷剂不仅对臭氧层的破坏依旧为0，而且制冷效果、节能效果均能够得到有效提高，对于温室效应也能起到明显的改善。
一些实施方式中，所述R600a的纯度不低于99.96wt％，所述R134a的纯度不低于99.96wt％，所述R32的纯度不低于99.96wt％。
一些实施方式中，所述R600a的纯度不低于99.99wt％，所述R134a的纯度不低于99.99wt％，所述R32的纯度不低于99.99wt％。
通过进一步优选R600a、R134a以及R32三种原材料的纯度，能够进一步提升本发明制冷剂在制冷、节能以及改善温室效应等各方面效果。
具体实施方式中，以所述制冷剂的质量分数为100％，所述制冷剂由质量分数为11.38％的R600a，质量分数为22.15％的R134a以及质量分数为66.15％的R32组合得到。在该实施方式下，制冷剂的各方面效果均达到最优，其对臭氧层的破坏依旧为0，但是制冷效果能够提高2.5％，节能效果能够提高16％，对于温室效应的改善能够达到80％。
目前现有已知的制冷剂种类繁多，如氟利昂类的R10四氯化碳，R11一氟三氯甲烷，R12二氟二氯甲烷，R21一氟二氯甲烷，R22二氟一氯甲烷，R32二氟甲烷，R40氯甲烷，R111一氟五氯乙烷，R123三氟二氯乙烷，R133a四氟一氯甲烷，R134a四氟乙烷，R140a三氯乙烷；碳氢化合物类的甲烷，一万，丙烷，丁烷，异丁烷，乙烯以及丙烯等；有机氧化物类的***，甲酸甲酯等；无机物类的氢气，氦气，氨气，水，氖气，氮气等；不饱和有机化合物类的二氟二氯乙烯，三氟一氯乙烯，四氯乙烯等；另外，还有很多混合类的制冷剂，如共沸混合类的制冷剂和非共沸混合类的制冷剂；其中，共沸混合类的制冷剂如：由80wt％R22与20wt％R114混合得到的R400，由53wt％R22、13wt％R152a与34wt％R124混合得到的R401a，由61wt％R22、11wt％R152a与28wt％R124混合得到的R401b，由35wt％R22、15wt％R152a与52wt％R124混合得到的R401c，由50wt％R32与50wt％R125混合得到的R410等；非共沸混合类的制冷剂如由73.8wt％R12与26.2wt％R152a混合得到的R500，由48.8wt％R22与51.2wt％R115混合得到的R502，由55.1wt％R31与44.9wt％R114混合得到的R506等等。
本发明提供一种制冷剂，仅仅是由R600a氯乙烷、R134a四氟乙烷以及R32二氟甲烷三种原材料混合得到，混合后得到的新的制冷剂性能明显不同于单独的R600a制冷剂、R134a制冷剂或者R32制冷剂，也不同于现有已知的各种共沸混合类的制冷剂和非共沸混合类的制冷剂。
另一方面，本发明提供一种上述制冷剂的制备方法，所述制备方法包括步骤：S1、分别对R600a、R134a以及R32的纯度进行检测；S2、按质量分数将所述R600a、所述R134a以及所述R32，在室温下，加入抽真空的压力容器中，均匀混合，得到所述制冷剂。
具体实施方式中，可通过气相色谱仪等仪器分别对原材料的R600a、R134a以及R32的纯度进行检测，保证R600a的纯度不低于99.96wt％，R134a的纯度不低于99.96wt％，R32的纯度不低于99.96wt％。进一步优选的实施方式中，保证R600a的纯度不低于99.99wt％，R134a的纯度不低于99.99wt％，R32的纯度不低于99.99wt％。获得纯度满足要求的原材料之后，按照特定的质量比例范围，将R600a、R134a以及R32三种原材料加入至容器中进行均匀混合；优选的实施方式中，将三种原材料加入至已抽真空的压力容器中，进行搅拌混合，混合均匀；另外，混合后对混合物进行干燥过筛，得到最后的制冷剂。
再另一方面，本发明还提供一种制冷装置，所述制冷装置包括上述的制冷剂。具体实施方式中，制冷装置可以为空调、除湿机或者工业制冷设备等各种装置。在制冷设备中使用本发明的制冷剂，能够有效提高制冷设备的制冷效果，显著提高结构效果，降低温室效应。
结合具体实施方式，本发明的有益效果在于：本发明的发明人克服了对现有各种制冷剂组合的技术偏见，意外发现，通过将R600a、R134a以及R32这三种物质按照特定的质量比例混合，能够得到一种新型的制冷剂，通过使用该新型的制冷剂不仅对臭氧层的破坏为0，而且能够使得制冷效果提高2.5％，节能效果提高16％，同时，能够帮助温室效应下降80％；本发明的制冷剂制备方法简单，适用于大规模生产，并能广泛应用于各种制冷设备中，尤其能够直接应用于现有的R410a及R32的冷冻设备中使用。
以下结合具体实施例予以进一步详细说明。
实施例1
该实施例中，制冷剂的原材料由质量分数为5％的R600a、质量分数为15％的R134a以及质量分数为80％的R32，三种物质均匀混合组成。
实施例2
该实施例中，制冷剂的原材料由质量分数为10％的R600a、质量分数为20％的R134a以及质量分数为70％的R32，三种物质均匀混合组成。
实施例3
该实施例中，制冷剂的原材料由质量分数为20％的R600a、质量分数为30％的R134a以及质量分数为50％的R32，三种物质均匀混合组成。
实施例4
该实施例中，制冷剂的原材料由质量分数为15％的R600a、质量分数为10％的R134a以及质量分数为75％的R32，三种物质均匀混合组成。
实施例5
该实施例中，制冷剂的原材料由质量分数为11.38％的R600a、质量分数为22.15％的R134a以及质量分数为66.15％的R32，三种物质均匀混合组成。
实施例6
该实施例中，制冷剂的原材料由质量分数为11％的R600a、质量分数为22％的R134a以及质量分数为67％的R32，三种物质均匀混合组成。
实施例7
该实施例中，制冷剂的原材料由质量分数为13％的R600a、质量分数为24％的R134a以及质量分数为63％的R32，三种物质均匀混合组成。
实施例8
该实施例中，制冷剂的原材料由质量分数为10％的R600a、质量分数为21％的R134a以及质量分数为69％的R32，三种物质均匀混合组成。
实施例9
该实施例中，制冷剂的原材料由质量分数为12％的R600a、质量分数为23％的R134a以及质量分数为65％的R32，三种物质均匀混合组成。
对比例1
该对比例中，采用R410a作为制冷剂。
对比例2
该对比例中，采用R600a作为制冷剂。
对比例3
该对比例中，采用R134a作为制冷剂。
对比例4
该对比例中，采用R32作为制冷剂。
性能测试
分别针对实施例1-9以及对比例1-4的制冷剂，在香港科技大学实验室测试其相对于现有常用的制冷剂R22，对臭氧层破坏率、制冷效果提升率、节能效果提升率以及对温室效应的改善率，具体测试结果如表1中所示。
表1
Figure GDA0002440717640000071
从表1中数据可以看出，通过将R600a、R134a以及R32这三种物质按照特定的质量比例混合，能够得到一种新型的制冷剂，通过使用该新型的制冷剂不仅对臭氧层的破坏为0，而且能够使得制冷效果提高2.5％，节能效果提高16％左右，同时，能够帮助温室效应下降80％；而对比例中单纯的R600a、R134a以及R32如果分别作为制冷剂使用，并不能达到这样的效果，目前常用的R410a制冷剂同样也并不能达到这样的效果。
本发明的制冷剂制备方法简单，适用于大规模生产，并能广泛应用于各种制冷设备中，尤其能够直接应用于现有的R410a及R32的冷冻设备中使用。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种制冷剂，其特征在于，以所述制冷剂的质量分数为100％，所述制冷剂由以下质量分数的原材料组成：
R600a 5％-20％；
R134a 10％-30％；
R32 50％-85％。
2.如权利要求1所述的制冷剂，其特征在于，以所述制冷剂的质量分数为100％，所述R600a的质量分数为10％-15％，所述R134a的质量分数为20％-25％，所述R32的质量分数为60％-70％。
3.如权利要求1所述的制冷剂，其特征在于，以所述制冷剂的质量分数为100％，所述R600a的质量分数为10％-12％，所述R134a的质量分数为21％-23％，所述R32的质量分数为65％-69％。
4.如权利要求1所述的制冷剂，其特征在于，所述R600a的质量分数为11.38％。
5.如权利要求1所述的制冷剂，其特征在于，所述R134a的质量分数为22.15％。
6.如权利要求1所述的制冷剂，其特征在于，所述R32的质量分数为66.15％。
7.如权利要求1所述的制冷剂，其特征在于，所述R600a的纯度不低于99.96wt％，所述R134a的纯度不低于99.96wt％，所述R32的纯度不低于99.96wt％。
8.如权利要求1所述的制冷剂，其特征在于，所述R600a的纯度不低于99.99wt％，所述R134a的纯度不低于99.99wt％，所述R32的纯度不低于99.99wt％。
9.一种如权利要求1-8中任意一项所述的制冷剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括步骤：S1、分别对R600a、R134a以及R32的纯度进行检测；S2、按质量分数将所述R600a、所述R134a以及所述R32，在室温下，加入抽真空的压力容器中，均匀混合，得到所述制冷剂。
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