CN114989783A - 一种环保混合制冷剂及其制备方法 - Google Patents

一种环保混合制冷剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种环保混合制冷剂及其制备方法。本发明属于混合制冷剂技术领域。本发明的目的是为了解决目前制冷剂综合性能不高，不能兼顾高安全性、高环保性、低COP和低成本的技术问题。本发明的一种环保混合制冷剂按质量分数由R152a：25％‑30％、DME：30％‑35％和R134a：35％‑40％制备而成。本发明的制备方法按以下步骤进行：将R152a、DME和R134a按配比在液态环境下加入混合装置，然后在20～25℃下加压，得到环保混合制冷剂。本发明开发了可以直接替代R134a的新型环保混合制冷剂，通过在繁杂的制冷剂成分中合理选择互补效果显著，对综合性能协同增效明显的成分进行组配，同时通过各成分含量的合理搭配研制出一种成分组成简单，但综合性能的优异，能够兼顾高安全性、高环保性、低COP和低成本的混合制冷剂。

Description

一种环保混合制冷剂及其制备方法
技术领域
本发明属于混合制冷剂技术领域，具体涉及一种环保混合制冷剂及其制备方法。
背景技术
R22作为一种高效且长期使用在空调、热泵等设备的HCFC类制冷剂，因其具有一定的臭氧层破坏势(ODP)以及较高的温室效应潜能值(GWP)，根据《蒙特利尔议定书》中的规定，其将被逐步淘汰和停产。取而代之的则是HCF类制冷剂，其中R134a因其不燃、不爆、无毒且不会对臭氧层造成破坏的优点，在业界得到了广泛的应用，但R134a的GWP仍然较高，并且其COP(能效比)和制备的热水温度较低，因此发展新型环保的制冷剂用于直接替代R134a变得尤为重要。
目前，还没有一种各项指标(包括安全性、环保性、COP(能效比)、成本等)都优于R134a的制冷剂可以来替代R134a，如R32，虽然其可以制备更高温度的热水，但其具有可燃性，且同工况下COP(能效比)低于R134a。RE170，R152a虽然COP(能效比)高于R134a，但是两者都易燃，存在安全隐患。HFO类制冷剂，如R1234yf虽然其COP(能效比)高，且十分环保，但其成本太高，不易普及。此外以上的几种制冷剂都不能够在不改变原有R134a热泵***结构(包括压缩机、蒸发器、冷凝器等部件)的情况下直接充注，这就会使得构造成本提升。
发明内容
本发明的目的是为了解决目前制冷剂综合性能不高，不能兼顾高安全性、高环保性、低COP(能效比)和低成本的技术问题，而提供了一种环保混合制冷剂及其制备方法。
本发明的一种环保混合制冷剂按质量分数由R152a：25％-30％、DME：30％-35％和R134a：35％-40％制备而成。
进一步限定，环保混合制冷剂按质量分数由R152a：27％、DME：33％和R134a：40％制备而成。
进一步限定，环保混合制冷剂按质量分数由R152a：29％、DME：31％和R134a：40％制备而成。
进一步限定，环保混合制冷剂按质量分数由R152a：30％、DME：32％和R134a：38％制备而成。
进一步限定，环保混合制冷剂按质量分数由R152a：30％、DME：34％和R134a：36％制备而成。
进一步限定，环保混合制冷剂按质量分数由R152a：30％、DME：31％和R134a：39％制备而成。
进一步限定，环保混合制冷剂按质量分数由R152a：29％、DME：32％和R134a：39％制备而成。
进一步限定，环保混合制冷剂按质量分数由R152a：30％、DME：33％和R134a：37％制备而成。
本发明的一种环保混合制冷剂的制备方法按以下步骤进行：
将R152a、DME和R134a按配比在液态环境下加入混合装置，然后在20～25℃下加压，得到环保混合制冷剂。
进一步限定，加压的压力为0.526MPa～0.615MPa，时间为20min～25min。
本发明与现有技术相比具有的优点：
本发明开发了一种可以直接替代R134a的新型环保混合制冷剂，通过在繁杂的制冷剂成分中合理选择互补效果显著，对综合性能协同增效明显的成分进行组配，同时通过各成分含量的合理搭配研制出一种成分组成简单，但综合性能的优异，能够兼顾高安全性、高环保性、低COP(能效比)和低成本的混合制冷剂，其具体优点如下：
该新型环保混合制冷剂中R134a质量占比为35％-40％，使用时无需更换原有的R134a专用压缩机，可直接充注，同时高压侧运行略低于R134a，节约构造成本，此外节能率平均达到了11.5％，排气温度平均升高6℃，ODP为0，GWP大幅度降低，无毒不易燃，具体优点如下：
1)在本发明的新型环保混合制冷剂中，R134a的质量占比35％-40％，原有的R134a专用压缩机即可正常压缩新型环保混合制冷剂，无需替换新的压缩机，可直接充注，节约造价成本。
2)本发明的新型环保混合制冷剂的冷凝压力略低于R134a，无需对原有的冷凝器进行抗压改造，节约造价成本。
3)本发明的新型环保混合制冷剂组成简单，仅由R152a、DME、R134a三种成分构成，成本低廉。
4)本发明的新型环保混合制冷剂的ODP(能效比)为0，GWP(温室效应潜能值)相比于R134a减少50％以上。
5)本发明的新型环保混合制冷剂的节能率平均可达11.5％以上，排气温度平均升高6℃，即可制备更高温度的热水。
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，并不用于限定本发明。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明均为常规方法。所用材料、试剂、方法和仪器，未经特殊说明，均为本领域常规材料、试剂、方法和仪器，本领域技术人员均可通过商业渠道获得。
实施例1：本实施例的一种环保混合制冷剂按质量分数由R152a：30％、DME：30％和R134a：40％制备而成。
制备实施例1所述的一种环保混合制冷剂的方法按以下步骤进行：
将R152a、DME和R134a按配比在液态环境下加入混合装置，然后在25℃、0.614MPa下加压20min，得到环保混合制冷剂。
实施例2：本实施例的一种环保混合制冷剂按质量分数由R152a：25％、DME：35％和R134a：40％制备而成。
制备实施例2所述的一种环保混合制冷剂的方法按以下步骤进行：
将R152a、DME和R134a按配比在液态环境下加入混合装置，然后在25℃、0.609MPa下加压20min，得到环保混合制冷剂。
实施例3：本实施例的一种环保混合制冷剂按质量分数由R152a：27％、DME：33％和R134a：40％制备而成。
制备实施例3所述的一种环保混合制冷剂的方法按以下步骤进行：
将R152a、DME和R134a按配比在液态环境下加入混合装置，然后在24℃、0.594MPa下加压20min，得到环保混合制冷剂。
实施例4：本实施例的一种环保混合制冷剂按质量分数由R152a：29％、DME：31％和R134a：40％制备而成。
制备实施例4所述的一种环保混合制冷剂的方法按以下步骤进行：
将R152a、DME和R134a按配比在液态环境下加入混合装置，然后在24℃、0.593MPa下加压22min，得到环保混合制冷剂。
实施例5：本实施例的一种环保混合制冷剂按质量分数由R152a：30％、DME：32％和R134a：38％制备而成。
制备实施例5所述的一种环保混合制冷剂的方法按以下步骤进行：
将R152a、DME和R134a按配比在液态环境下加入混合装置，然后在23℃、0.576MPa下加压22min，得到环保混合制冷剂。
实施例6：本实施例的一种环保混合制冷剂按质量分数由R152a：30％、DME：34％和R134a：36％制备而成。
制备实施例6所述的一种环保混合制冷剂的方法按以下步骤进行：
将R152a、DME和R134a按配比在液态环境下加入混合装置，然后在23℃、0.577MPa下加压23min，得到环保混合制冷剂。
实施例7：本实施例的一种环保混合制冷剂按质量分数由R152a：30％、DME：31％和R134a：39％制备而成。
制备实施例7所述的一种环保混合制冷剂的方法按以下步骤进行：
将R152a、DME和R134a按配比在液态环境下加入混合装置，然后在23℃、0.577MPa下加压23min，得到环保混合制冷剂。
实施例8：本实施例的一种环保混合制冷剂按质量分数由R152a：29％、DME：32％和R134a：39％制备而成。
制备实施例8所述的一种环保混合制冷剂的方法按以下步骤进行：
将R152a、DME和R134a按配比在液态环境下加入混合装置，然后在20℃、0.526MPa下加压25min，得到环保混合制冷剂。
实施例9：本实施例的一种环保混合制冷剂按质量分数由R152a：30％、DME：33％和R134a：37％制备而成。
制备实施例9所述的一种环保混合制冷剂的方法按以下步骤进行：
将R152a、DME和R134a按配比在液态环境下加入混合装置，然后在20℃、0.527MPa下加压25min，得到环保混合制冷剂。
实施例10：本实施例的一种环保混合制冷剂按质量分数由R152a：30％、DME：35％和R134a：35％制备而成。
制备实施例10所述的一种环保混合制冷剂的方法按以下步骤进行：
将R152a、DME和R134a按配比在液态环境下加入混合装置，然后在20℃、0.529MPa下加压25min，得到环保混合制冷剂。
以市售制冷剂R134a作为对比例，测定实施例制冷剂臭氧层破坏势、温室效应潜能值，排气温度、能效比、冷凝压力，其中热泵机组的实现工况取为蒸发温度273.2K，冷凝温度316.4K，过热度2.3℃，过冷度5.1℃，压缩机等熵效率为0.8，结果如表1所示。
表1环保混合制冷剂环境及性能指标对比
ODP GWP 冷凝压力/MPa 排气温度/K COP
R134a 0 1300 1.09 320.74 4.628
实施例1 0 556.30 1 325.91 5.151
实施例2 0 550.35 1 325.87 5.154
实施例3 0 552.73 1 325.88 5.153
实施例4 0 555.11 1 325.89 5.151
实施例5 0 530.32 1 326.03 5.153
实施例6 0 504.34 1 326.16 5.155
实施例7 0 543.31 1 325.96 5.152
实施例8 0 542.12 1 325.95 5.152
实施例9 0 517.33 1 326.09 5.154
实施例10 0 491.35 1 326.22 5.157
从表1结果可以看出，本发明的新型环保混合制冷剂的GWP相比于原R134a降低了50％以上，冷凝压力略低于原134a热泵***，这说明，本发明的新型环保混合制冷剂对环境更加友好，且能够在不改变原有热泵***结构的前提下实现直接的替代充注，大大降低了构造成本。此外，本发明的新型环保混合制冷剂相比于R134a热泵***的排气温度更高，可制备更高温度的热水，能效也平均提高了11.5％以上，更加的节能。综合各项指标，新型混合环保制冷剂是R134a的一种理想替代品。
以上实施例和陈述说明了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，在不脱离本发明技术原理的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种环保混合制冷剂，其特征在于，其按质量分数由R152a：25％-30％、DME：30％-35％和R134a：35％-40％制备而成。
2.根据权利要求1所述的一种环保混合制冷剂，其特征在于，其按质量分数由R152a：27％、DME：33％和R134a：40％制备而成。
3.根据权利要求1所述的一种环保混合制冷剂，其特征在于，其按质量分数由R152a：29％、DME：31％和R134a：40％制备而成。
4.根据权利要求1所述的一种环保混合制冷剂，其特征在于，其按质量分数由R152a：30％、DME：32％和R134a：38％制备而成。
5.根据权利要求1所述的一种环保混合制冷剂，其特征在于，其按质量分数由R152a：30％、DME：34％和R134a：36％制备而成。
6.根据权利要求1所述的一种环保混合制冷剂，其特征在于，其按质量分数由R152a：30％、DME：31％和R134a：39％制备而成。
7.根据权利要求1所述的一种环保混合制冷剂，其特征在于，其按质量分数由R152a：29％、DME：32％和R134a：39％制备而成。
8.根据权利要求1所述的一种环保混合制冷剂，其特征在于，其按质量分数由R152a：30％、DME：33％和R134a：37％制备而成。
9.如权利要求1-8任意一项所述的一种环保混合制冷剂的制备方法，其特征在于，该方法按以下步骤进行：
将R152a、DME和R134a按配比在液态环境下加入混合装置，然后在20～25℃下加压，得到环保混合制冷剂。
10.根据权利要求9所述的一种环保混合制冷剂的制备方法，其特征在于，加压的压力为0.526MPa～0.615MPa，时间为20min～25min。
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