CN1782015A - 一组含有hfc143的中高温热泵混合工质 - Google Patents
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Abstract
一组含有HFC143的中高温热泵混合工质，适合作为冷凝温度为60－120℃的中高温热泵***的制冷剂。该组混合工质含有R13I1，HFC143，HFC134a，HFC152a共四种组元物质。四种物质按不同的质量比例组成的二元和三元混合物。其制备方法是，将上述各种组元按指定的配比在常温下进行物理混合，得到相应的混合工质。本发明不破坏臭氧层，温室效应势较低，符合环保要求；热工参数适宜，循环性能优良，既可采用HCFC22空调压缩机优化设计新工质中高温热泵***，又可将新工质直接应用于原HCFC22空调机组，将原空调机组转换为新工质中高温热泵机组。
Description
本发明是“一组含有HFCs及HCs的中高温热泵混合工质”的分案申请，申请日是2004年4月5日，申请号为200410018832.2，发明创造名称为“一组含有HFCs及HCs的中高温热泵混合工质”。
技术领域
本发明属于热泵或制冷、空调***中的制冷剂，尤其涉及到作为冷凝温度为60-120℃的中高温热泵***中的制冷工质。
背景技术
对于生产和生活中大量存在的、对热能品位要求相对较低(温度为60-160℃)的用能环节，采用热泵供热技术不仅有比常规供能方式更高的总能利用效率，减少CO2排放(从而降低温室效应)，还可有效利用工业余热、地热能、太阳能、以及环境(空气、土壤、地表水或浅层地下水)中蕴含的低品位热能，减小余热排放造成的热污染。当前，热泵技术正向中高温(冷凝温度为80-100℃)、高温(冷凝温度高于100℃)热泵方向发展，而制约其发展的关键问题之一，就是缺乏适合的循环工质。以往曾用作高温热泵***工质的物质有CFC11、CFC113、CFC114等，它们均为CFC类物质，其臭氧层破坏势(ODP)及温室效应势(GWP)都很大，发达国家已于1996年禁用，发展中国家也将于2010年禁用。目前应用较多的是以HCFC22或其替代物R407C、R410A等为工质的空调-热泵***，能够提供的热水最高温度为50-55℃(温度再高不但使循环性能恶化，而且如果超过***的压力和排温上限容易造成事故)，而无法提供更高温度水平的热能。开发环境友好、热力性能优良的新型工质，对中高温热泵技术的发展至关重要。
本发明提供的混合工质，是为冷凝温度为60-120℃的中高温热泵***应用而研制的，也可用作离心式制冷、空调机组的工质。
发明内容
本发明的目的是提供一组适于中高温热泵机组应用的新工质，使其环境特性和循环性能俱佳。
本发明内容介绍：一组含有HFC143的中高温热泵混合工质，含有1，1，2-三氟乙烷(HFC143)，含有三氟碘甲烷(R13I1)，1，1，1，2-四氟乙烷(HFC134a)，1，1-二氟乙烷(HFC152a)共四种组元物质。从上述四种物质中，根据优势互补的原则进行组元组合，筛选得到下述性能优良的中高温热泵混合工质，各组元物质的基本参数如表1所示。其特征是所述混合工质由HFC134a、HFC152a和HFC143组成，质量百分比为(45-90)∶(0-45)∶(10-55)；或由HFC134a、R13I1和HFC143组成，质量百分比为(0-36)∶(62-98)∶(2-38)；或由HFC152a、R13I1和HFC143组成，质量百分比为(2-35)∶(60-93)∶(5-38)。
本发明所述混合工质的制备方法是，将各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。
本发明具有以下优点及有益效果：
(1)符合环保要求：本发明的ODP等于零，多数混合工质中的GWP较低，可见其环境特性优良，符合保护臭氧层、减小温室效应的要求。(2)热工参数适宜：在中高温热泵设计工况下，压力水平与HCFC22在标准空调工况下的相近，排温低于HCFC22压缩机的排气温限。因此，中高温热泵***设计中可采用HCFC22的空调压缩机，无需为本发明工质另行专门设计压缩机。(3)循环性能优良：本发明在中高温热泵设计工况下的供热COP基本在4左右、单位质量供热量基本在110kJ/kg以上、单位容积供热量在3600kJ/m3以上，循环性能优良。换热器负荷与HCFC22空调***相近，可将本发明工质直接灌注(有些工质要求更换润滑油)于现有HCFC22空调机组，将其转化为新工质的中高温热泵机组，能够保证循环能效和机组主要硬件匹配度。
表1中高温热泵混合工质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)
| 组元 | 名称 | 分子式 | 分子量 | Tb℃ | Tc℃ | PcMPa | ODP | GWP |
| HFC143 | 1，1，2-三氟乙烷 | CH2FCHF2 | 84.0 | 5.00 | 157.80 | 4.233 | 0 | - |
| R13I1 | 三氟碘甲烷 | CF3I | 195.9 | -21.83 | 123.29 | 3.953 | 0 | 700 |
| HFC134a | 1，1，1，2-四氟乙烷 | CF3CH2F | 102.0 | -26.10 | 101.16 | 4.056 | 0 | 1300 |
| HFC152a | 1，1-二氟乙烷 | CHF2CH3 | 66.1 | -24.2 | 113.29 | 4.520 | 0 | 150 |
具体实施方式
实施例1：取56mass％HFC134a、7mass％HFC152a、37mass％HFC143，在常温下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例2：取84mass％R13I1、16mass％HFC143，在常温下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例3：取36mass％HFC134a、34mass％R13I1、30mass％HFC143，在常温下进行物理混合后作为制冷剂。
若热泵***的设计工况取为：平均蒸发温度为40℃，平均冷凝温度为90℃，吸气过热温度为5℃(对有些工质，取适当的排气过热度以保证避免湿压缩)，过冷温度为5℃，压缩过程定熵效率为75％，根据循环计算，上述3个实施例的有关参数和循环性能指标如表2所示。
表2本发明实施例性能
| 参数与性能 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
| 蒸发压力MPa | 0.619 | 0.572 | 0.591 |
| 冷凝压力MPa | 2.154 | 1.835 | 2.019 |
| 压比 | 3.48 | 3.21 | 3.42 |
| 排气温度℃ | 111.6 | 111.5 | 111.1 |
| COP | 4.26 | 4.38 | 4.31 |
| 供热量kJ/kg | 181.4 | 98.6 | 145.6 |
| 单位容积制热量kJ/m3 | 4348 | 3906 | 4145 |
| GWP | - | - | - |
Claims (1)
1.一组含有HFC143的中高温热泵混合工质，含有HFC143，R13I1，HFC134a，HFC152a组元物质，其特征是所述混合工质由HFC134a、HFC152a和HFC143组成，质量百分比为(45-90)∶(0-45)∶(10-55)；或由HFC134a、R13I1和HFC143组成，质量百分比为(0-36)∶(62-98)∶(2-38)；或由HFC152a、R13I1和HFC143组成，质量百分比为(2-35)∶(60-93)∶(5-38)。
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| CN1782015A true CN1782015A (zh) | 2006-06-07 |
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| CN 200510119564 Pending CN1782015A (zh) | 2004-04-05 | 2004-04-05 | 一组含有hfc143的中高温热泵混合工质 |
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