CN117165267A - 一种共沸制冷剂及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于制冷剂技术领域，具体涉及一种共沸制冷剂及其应用。该共沸制冷剂是由质量百分比75％～97％的二氟甲烷和3％～25％的六氟丙烯组成的二元共沸制冷剂。本发明所提供的制冷剂为共沸制冷剂，能效高，排气温度低，单位容积制冷量大，制冷剂充灌量少。本发明ODP值为0，GWP值低于750，环保优势突出，并且R1216不可燃，可进一步抑制R32的可燃性，拥有广阔的应用前景。其不可燃或弱可燃性增加了制冷剂的使用安全，对家用和商用空调***、热泵热水器、冷库冷藏、汽车空调等制冷设备都可适用。
Description
技术领域
本发明属于制冷剂技术领域，具体涉及一种共沸制冷剂及其应用，该共沸制冷剂属于可替代R32或R410A的环保型共沸制冷剂。
背景技术
随着人们对臭氧层破坏和温室效应加剧的重视，世界各国逐步淘汰了ODP大于零的含氯制冷剂，并开始限制高全球变暖潜能(GWP)的氢氟碳化物(HFC)制冷剂的使用，2016年10月，《蒙特利尔议定书》基加利修正案明确了18种HFCs的管控，寻找性能优良的替代制冷剂的任务刻不容缓。
近年来，二氟甲烷(R32)作为R410A的过渡替代物在家用空调领域广泛应用，它具有较高的单位容积制冷量和***应用性能系数(COP)以及较低的GWP。然而，根据政府间气候变化专门委员会第六次评估报告(IPCC AR6)，R32的GWP被修正为771以至于高于欧洲议会含氟气体法规(F-gas)对家用空调使用的制冷剂的限值。根据欧洲议会的规定，2025年以后，GWP为750或更高的氟化温室气体在充注量低于3千克的分体空调***中将禁止使用，因此，对空调中使用的R32的替代物研究也迫在眉睫。
当前对R32的制冷剂替代，共沸制冷剂是其中的主要思路之一。当前，大多数的共沸制冷剂都为非共沸制冷剂，气液两相组分不同，滑移温度大，能效低，影响制冷性能。因此，亟需新的制冷剂解决上述问题。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种共沸制冷剂及其应用，其目的在于解决现有制冷剂滑移温度大、能效低、影响制冷性能的技术问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种共沸制冷剂，该共沸制冷剂是由质量百分比75％～97％的二氟甲烷和3％～25％的六氟丙烯组成的二元共沸制冷剂。
进一步地，二氟甲烷的质量百分比为75％，六氟丙烯的质量百分比为25％。
进一步地，二氟甲烷的质量百分比为80％，六氟丙烯的质量百分比为20％。
进一步地，二氟甲烷的质量百分比为85％，六氟丙烯的质量百分比为15％。
进一步地，二氟甲烷的质量百分比为90％，六氟丙烯的质量百分比为10％。
进一步地，二氟甲烷的质量百分比为95％，六氟丙烯的质量百分比为5％。
按照本发明的另一方面，提供了如前任意一项所述的共沸制冷剂作为制冷工质的应用。
进一步地，上述应用是作为家用空调、中央空调、热泵热水器、冷库冷藏或汽车空调的制冷工质。
总体而言，本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
1.本发明所用的制冷剂R32和R1216的ODP值为0，GWP值低，在本发明所涉及的二元混合物质量浓度范围内，混合物的GWP值不超过750，符合欧盟的F-gas法规，相对于R410A和单一工质R32，本发明对环境友好，应用前景广泛。
2.利用现有实验室设备，本发明的制冷剂被用于测试气液相平衡，所得出结果如附图1所示，结果表明，R32质量分数在75％～97％区间内且R1216质量分数在3％～25％区间内存在共沸现象，说明R32/R1216二元共沸制冷剂在此区间内为共沸制冷剂，因此其温度滑移小，并且共沸制冷剂传热性能相比非共沸制冷剂更优异。
3.R1216为不可燃制冷剂，与R32混合可有效抑制其燃烧性，提高制冷***的安全性能，并且本发明与R32在相同工况下，其蒸发压力与冷凝压力相近，不需要更换过多制冷设备的部件，可直接进行替代。
4.本发明的制冷剂具有接近R32并大于R410A的能效和单位容积制冷量。
5.本发明的制冷剂具有比R32较低的排气温度。
附图说明
图1为R32/R1216气液相平衡图，其温度范围在295K～315K。
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，以下结合附图及实施例，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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明所提供的技术方案如下：
一种共沸制冷剂，由以下质量百分比的两种制冷剂组成：二氟甲烷(R32)的质量百分比为75％～97％，六氟丙烯(R1216)的质量百分比为3％～25％，所述共沸制冷剂为二元共沸制冷剂。
两种制冷剂的基本物理性质如表1所示。
表1R32和R1216的相关物性参数
进一步优选地，所述共沸制冷剂中各组分的质量百分比浓度如下：二氟甲烷(R32)的质量百分比为75％，六氟丙烯(R1216)的质量百分比为25％。
进一步优选地，所述共沸制冷剂中各组分的质量百分比浓度如下：二氟甲烷(R32)的质量百分比为80％，六氟丙烯(R1216)的质量百分比为20％。
进一步优选地，所述共沸制冷剂中各组分的质量百分比浓度如下：二氟甲烷(R32)的质量百分比为85％，六氟丙烯(R1216)的质量百分比为15％。
进一步优选地，所述共沸制冷剂中各组分的质量百分比浓度如下：二氟甲烷(R32)的质量百分比为90％，六氟丙烯(R1216)的质量百分比为10％。
进一步优选地，所述共沸制冷剂中各组分的质量百分比浓度如下：二氟甲烷(R32)的质量百分比为95％，六氟丙烯(R1216)的质量百分比为5％。
所述共沸制冷剂的制备可采用现有技术的常规方法，例如包括以下步骤：将气态R32和气态R1216按照比例混合均匀，即得所述二元共沸制冷剂。
再例如，其制备方法也可包括以下步骤：将液态R32和液态R1216按照比例混合均匀，即得所述二元共沸制冷剂。
上述制冷剂，根据相似相溶原理可相互溶解，从而可根据重量比按照沸点由高到低的顺序充入制冷剂罐中进行物理混合。或者根据重量比，以沸点由高到低的顺序灌入压缩机中，混合均匀即可使用。
本发明还提供了上述共沸制冷剂的应用，用于替代R32制冷剂。
本发明还提供了上述共沸制冷剂的应用，用于替代R410A制冷剂。
本发明还提供了上述共沸制冷剂的应用，用于替代R22制冷剂。
本发明还提供了上述共沸制冷剂的应用，作为家用空调、中央空调、热泵热水器、冷库冷藏或汽车空调的制冷剂。
本发明所提供的制冷剂为共沸制冷剂，能效高，可用于直接替代R32，无需更换制冷部件，排气温度低，单位容积制冷量大，制冷剂充灌量少。本发明ODP值为0，GWP值低于750，环保优势突出，并且R1216不可燃，可进一步抑制R32的可燃性，拥有广阔的应用前景。其不可燃或弱可燃性增加了制冷剂的使用安全，对家用和商用空调***、热泵热水器、冷库冷藏、汽车空调等制冷设备都可适用。
本发明在具体实施时，所用的制冷剂R32和R1216均为制冷与低温技术领域所常用的高纯度制冷剂，本发明的共沸制冷剂中，R32的质量百分比浓度占比为75％～97％，R1216的质量百分比浓度占比为3％～25％，具体实施例如下：
实施例1：取制冷剂领域常用的R32和R1216制冷剂，在液相状态下，取质量百分比为75％的R32和25％的R1216进行充分物理混合，获得共沸制冷剂。
实施例2：取制冷剂领域常用的R32和R1216制冷剂，在液相状态下，取质量百分比为80％的R32和20％的R1216进行充分物理混合，获得共沸制冷剂。
实施例3：取制冷剂领域常用的R32和R1216制冷剂，在液相状态下，取质量百分比为85％的R32和15％的R1216进行充分物理混合，获得共沸制冷剂。
实施例4：取制冷剂领域常用的R32和R1216制冷剂，在液相状态下，取质量百分比为90％的R32和10％的R1216进行充分物理混合，获得共沸制冷剂。
实施例5：取制冷剂领域常用的R32和R1216制冷剂，在液相状态下，取质量百分比为95％的R32和5％的R1216进行充分物理混合，获得共沸制冷剂。
为比较性能，将上述实施例与R32和R410A进行空调***的理论循环计算，取空调的设计工况为：蒸发温度为7.2℃，冷凝温度为54.4℃，冷凝器出口温度为46.1℃，压缩机进口温度18.3℃，压缩机等熵效率为0.8。所得出的计算参数如下表2所示。
表2R32、R410A和实施例的理论循环性能参数
根据上述标准工况的理论计算结果，可得出：
1.在相同的工况下，R32与本发明的冷凝压力比较接近，因此在实际应用中只需要更换制冷剂，无需更换其他部件；
2.本发明为共沸制冷剂，如表2所示，本发明的滑移温度最大不超过0.02℃，滑移温度较小；
3.虽然本发明的理论热力学制冷系数略小于R32，但本发明的排气温度远低于R32，两者相差近10℃，非常有利于压缩机的工作，压缩过程的热耗散少，压缩机效率高，因此实际制冷系数与R32基本相当，并高于R410A；
4.本发明的制冷剂具有接近R32并大于R410A的能效和单位容积制冷量。
5.本发明所使用的R1216制冷剂为环保制冷剂，无臭氧层危害，极低的温室效应影响，以上各实施例的GWP均不超过750，满足欧盟F-gas法规对家用空调制冷剂的限制要求。并且不可燃的R1216可有效抑制R32的易燃易爆特性，有较大的商业应用前景。本发明可广泛应用于制冷方向的各个领域，尤其是家用空调以及中央空调、热泵热水器、冷库冷藏或汽车空调等制冷装置中。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种共沸制冷剂，其特征在于，该共沸制冷剂是由质量百分比75％～97％的二氟甲烷和3％～25％的六氟丙烯组成的二元共沸制冷剂。
2.如权利要求1所述的共沸制冷剂，其特征在于，二氟甲烷的质量百分比为75％，六氟丙烯的质量百分比为25％。
3.如权利要求1所述的共沸制冷剂，其特征在于，二氟甲烷的质量百分比为80％，六氟丙烯的质量百分比为20％。
4.如权利要求1所述的共沸制冷剂，其特征在于，二氟甲烷的质量百分比为85％，六氟丙烯的质量百分比为15％。
5.如权利要求1所述的共沸制冷剂，其特征在于，二氟甲烷的质量百分比为90％，六氟丙烯的质量百分比为10％。
6.如权利要求1所述的共沸制冷剂，其特征在于，二氟甲烷的质量百分比为95％，六氟丙烯的质量百分比为5％。
7.如权利要求1～6任意一项所述的共沸制冷剂作为制冷工质的应用。
8.如权利要求7所述的应用，其特征在于，作为家用空调、中央空调、热泵热水器、冷库冷藏或汽车空调的制冷工质。
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