專利名稱：適用于熱虹吸管式能量回收裝置的工質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及換熱介質(zhì)，特別是用于熱虹吸管式能量回收裝置的傳熱流體。

背景技術(shù)：
隨著社會進(jìn)步和生活水平的提高，空氣調(diào)節(jié)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)及民用建筑，但隨之而來能耗問題也日益突出，空調(diào)換氣時排氣所帶走的能量約占空調(diào)總負(fù)荷的30％～40％左右，如不對這些能源加以有效回收，必然增大空調(diào)的能耗。另外，生產(chǎn)工藝過程中會產(chǎn)生大量溫度較高的氣體，對這部分氣體中的能量進(jìn)行回收利用，可以產(chǎn)生較顯著的環(huán)保節(jié)能效益。
回收利用建筑物或工藝過程排出廢氣的能量，熱虹吸管式能量回收裝置是一種行之有效的設(shè)備。其中的傳熱工質(zhì)是這類設(shè)備有效工作的關(guān)鍵因素之一，目前工質(zhì)多以水、氨和R22為主。水無毒不燃，但它的起動溫差較大，低于零度時不可用，能量回收效率較低；氨的傳熱性能好，但有毒且可燃，對熱管的材質(zhì)有嚴(yán)格要求；R22安全可靠，傳熱性能尚可，但它破壞臭氧層且是溫室氣體，已被列為禁用物質(zhì)。開發(fā)環(huán)保節(jié)能、安全可靠的熱虹吸管工質(zhì)勢在必行。熱管工質(zhì)的研究多是用于航天領(lǐng)域、高溫?zé)峄厥昭b置的高溫?zé)峁芄べ|(zhì)，以及用于電子器件冷卻和中溫工業(yè)爐窯余熱回收裝置的中溫?zé)峁?；而用于低溫空調(diào)余熱回收的熱管工質(zhì)研究較少，通常借鑒制冷、空調(diào)和熱泵工質(zhì)研究的成果。但是熱虹吸管對工質(zhì)的要求與制冷空調(diào)系統(tǒng)的要求是不同的。制冷工質(zhì)更多地是考慮循環(huán)性能，而熱虹吸管工質(zhì)應(yīng)側(cè)重于流動及傳熱性能。
為此，考慮空調(diào)余熱回收熱虹吸管的特性，并借鑒制冷空調(diào)系統(tǒng)工質(zhì)的篩選原則，提出了熱虹吸管工質(zhì)的選用原則 (1)工質(zhì)符合環(huán)保要求，ODP為0，GWP盡可能小，且安全可靠，對環(huán)境無毒無害，不燃； (2)適用于一般情況下空調(diào)余熱回收的工作溫度范圍，即-20℃～50℃，這要求工質(zhì)的三相點和臨界點涵蓋這一溫度范圍； (3)著重考慮工質(zhì)的飽和蒸氣壓力和液相傳輸系數(shù)，在工作溫度范圍內(nèi)，所選工質(zhì)的飽和蒸氣壓最好和R22的接近，這樣可實現(xiàn)直接替代，不需改動現(xiàn)有工藝，而液相傳輸系數(shù)則盡可能大，最好不低于R22，液相傳輸系數(shù)按下式計算 式中Nl為液相傳輸系數(shù)，W/m2， σ為液體的表面張力系數(shù)，N/m， ρl為液體密度，kg/m2， hfg為液體的氣化潛熱，kJ/kg， μl為液體的動力黏度，kg/m·s； (4)為充分利用熱虹吸管兩端的溫差，滿足工質(zhì)非共沸溫度滑移與空氣傳熱溫差匹配的要求，易采用混合工質(zhì)。
根據(jù)以上原則，本發(fā)明提出幾組應(yīng)用于熱虹吸管式能量回收裝置的混合工質(zhì)，使其能很好的滿足上述要求。


發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)優(yōu)勢互補原則，本發(fā)明提出了幾組適用于熱虹吸管式能量回收裝置的混合物，它們能滿足環(huán)保要求、安全可靠，液相傳輸系數(shù)不小于R22；同時飽和蒸氣壓力與R22的接近，不需改動現(xiàn)有設(shè)備和工藝，可直接充灌替代R22。本發(fā)明包含如下組元R32(二氟甲烷)、R152a(1，1-二氟乙烷)、R290(丙烷)、R134a(1，1，1，2-四氟乙烷)、R245fa(1，1，1，3，3-五氟丙烷)；它們的基本性質(zhì)見表1。新工質(zhì)由這五種工質(zhì)其中的兩種或三種混合而成。
表1本發(fā)明所包含物質(zhì)的性質(zhì)
本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實現(xiàn) 一種用于熱虹吸管式能量回收裝置的混合工質(zhì)，其特征是含有R32/R245fa兩種物質(zhì)，組分的比例(質(zhì)量百分比)為10-90/90-10％。
一種用于熱虹吸管式能量回收裝置的混合工質(zhì)，其特征是含有R152a/R245fa兩種物質(zhì)，組分的比例(質(zhì)量百分比)為10-90/90-10％。
一種用于熱虹吸管式能量回收裝置的混合工質(zhì)，其特征是含有R32/R134a兩種物質(zhì)，組分的比例(質(zhì)量百分比)為20-90/80-10％。
一種用于熱虹吸管式能量回收裝置的混合工質(zhì)，其特征是含有R152a/R134a兩種物質(zhì)，組分的比例(質(zhì)量百分比)為20-90/80-10％。
一種用于熱虹吸管式能量回收裝置的混合工質(zhì)，其特征是含有R32/R152a/R245fa三種物質(zhì)，組分的比例(質(zhì)量百分比)為10-80/10-90/10-90％。
一種用于熱虹吸管式能量回收裝置的混合工質(zhì)，其特征是含有R32/R290/R245fa三種物質(zhì)，組分的比例(質(zhì)量百分比)為10-80/10-90/10-90％。
一種用于熱虹吸管式能量回收裝置的混合工質(zhì)，其特征是含有R32/R134a/R245fa三種物質(zhì)，組分的比例(質(zhì)量百分比)為20-80/10-80/10-80％。
一種用于熱虹吸管式能量回收裝置的混合工質(zhì)，其特征是含有R152a/R290/R245fa三種物質(zhì)，組分的比例(質(zhì)量百分比)為10-80/10-90/10-90％。
一種用于熱虹吸管式能量回收裝置的混合工質(zhì)，其特征是含有R152a/R134a/R245fa三種物質(zhì)，組分的比例(質(zhì)量百分比)為50-80/10-50/10-50％。
以上九種混合物的制備方法是將上述各種組分按其相應(yīng)的配比在液相狀態(tài)下進(jìn)行物理混合即可。
本發(fā)明提出了幾組適用于熱虹吸管式能量回收裝置的混合物，它們能滿足環(huán)保要求、安全可靠，液相傳輸系數(shù)不小于R22；同時飽和蒸氣壓力與R22的接近，不需改動現(xiàn)有設(shè)備和工藝，可直接充灌替代R22。



圖1a為實施例1的飽和蒸氣壓圖，圖1b為液相傳輸系數(shù)圖。
圖2a為實施例2的飽和蒸氣壓圖，圖2b為液相傳輸系數(shù)圖。
圖3a為實施例3的飽和蒸氣壓圖，圖3b為液相傳輸系數(shù)圖。
圖4a為實施例4的飽和蒸氣壓圖，圖4b為液相傳輸系數(shù)圖。
圖5a為實施例5的飽和蒸氣壓圖，圖5b為液相傳輸系數(shù)圖。
圖6a為實施例6的飽和蒸氣壓圖，圖6b為液相傳輸系數(shù)圖。
圖7a為實施例7的飽和蒸氣壓圖，圖7b為液相傳輸系數(shù)圖。
圖8a為實施例8的飽和蒸氣壓圖，圖8b為液相傳輸系數(shù)圖。
圖9a為實施例9的飽和蒸氣壓圖，圖9b為液相傳輸系數(shù)圖。

具體實施例方式 為了有助于對本發(fā)明及其優(yōu)點的理解，下面舉出幾個具體實施例。
實施例1取70％R32、30％R245fa在液相下進(jìn)行物理混合。
實施例2取60％R152a、40％R245fa在液相下進(jìn)行物理混合。
實施例3取60％R32、40％R134a在液相下進(jìn)行物理混合。
實施例4取70％R152a、30％R134a在液相下進(jìn)行物理混合。
實施例5取30％R32、30％R152a、40％R245fa在液相下進(jìn)行物理混合。
實施例6取10％R32、20％R290、70％R245fa在液相下進(jìn)行物理混合。
實施例7取10％R152a、20％R290、70％R245fa在液相下進(jìn)行物理混合。
實施例8取30％R32、30％R134a、40％R245fa在液相下進(jìn)行物理混合。
實施例9取80％R152a、10％R134a、10％R245fa在液相下進(jìn)行物理混合。
以上實施例的物性見表2。

注NBP為混合工質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的沸點，由于混合工質(zhì)為非共沸混合物，所以沸點用泡點溫度代替。
各實施例的飽和蒸汽壓圖及液相傳輸系數(shù)圖如下 實施例1的飽和蒸氣壓見圖1a，液相傳輸系數(shù)見圖1b。該實施例的飽和蒸汽壓與R22接近，液相傳輸系數(shù)在整個溫度范圍下優(yōu)于R22。
實施例2的飽和蒸氣壓見圖2a，液相傳輸系數(shù)見圖2b。該實施例飽和蒸汽壓比R22稍低，滿足啟動溫度要求。液相傳輸系數(shù)在0度以上工況下明顯優(yōu)于R22。
實施例3的飽和蒸氣壓見圖3a，液相傳輸系數(shù)見圖3b。該實施例飽和蒸汽壓與R22接近。液相傳輸系數(shù)在整個溫度范圍內(nèi)明顯優(yōu)于R22。
實施例4的飽和蒸氣壓見圖4a，液相傳輸系數(shù)見圖4b。該實施例飽和蒸汽壓比R22稍低，滿足啟動溫度要求。液相傳輸系數(shù)在-8度以上工況下明顯優(yōu)于R22。
實施例5的飽和蒸氣壓見圖5a，液相傳輸系數(shù)見圖5b。該實施例飽和蒸汽壓比R22稍低，滿足啟動溫度要求。液相傳輸系數(shù)在整個溫度范圍內(nèi)明顯優(yōu)于R22。
實施例6的飽和蒸氣壓見圖6a，液相傳輸系數(shù)見圖6b。該實施例飽和蒸汽壓比R22稍低，滿足啟動溫度要求。液相傳輸系數(shù)在整個溫度范圍內(nèi)明顯優(yōu)于R22。
實施例7的飽和蒸氣壓見圖7a，液相傳輸系數(shù)見圖7b。該實施例飽和蒸汽壓比R22稍低，滿足啟動溫度要求。液相傳輸系數(shù)在整個溫度范圍內(nèi)明顯優(yōu)于R22。
實施例8的飽和蒸氣壓見圖8a，液相傳輸系數(shù)見圖8b。該實施例飽和蒸汽壓比R22稍低，滿足啟動溫度要求。液相傳輸系數(shù)在整個溫度范圍內(nèi)明顯優(yōu)于R22。
實施例9的飽和蒸氣壓見圖9a，液相傳輸系數(shù)見圖9b。該實施例飽和蒸汽壓比R22稍低，滿足啟動溫度要求。液相傳輸系數(shù)在-10度以上工況下明顯優(yōu)于R22。
權(quán)利要求
1、一種用于熱虹吸管式能量回收裝置的混合工質(zhì)，其特征是含有R32/R245fa兩種物質(zhì)，兩者質(zhì)量百分比比例為10-90/90-10％；或者含有R152a/R245fa兩種物質(zhì)，兩者質(zhì)量百分比比例為10-90/90-10％；或者含有R32/R134a兩種物質(zhì)，兩者質(zhì)量百分比比例為20-90/80-10％；或者含有R152a/R134a兩種物質(zhì)，兩者質(zhì)量百分比比例為20-90/80-10％；或者含有R32/R152a/R245fa三種物質(zhì)，三者質(zhì)量百分比比例為10-80/10-90/10-90％；或者含有R32/R290/R245fa三種物質(zhì)，三者質(zhì)量百分比比例為10-80/10-90/10-90％；或者含有R32/R134a/R245fa三種物質(zhì)，三者質(zhì)量百分比比例為20-80/10-80/10-80％；或者含有R152a/R290/R245fa三種物質(zhì)，三者質(zhì)量百分比比例為10-80/10-90/10-90％；或者含有R152a/R134a/R245fa三種物質(zhì)，三者質(zhì)量百分比比例為50-80/10-50/10-50％。
全文摘要
適用于熱虹吸管式能量回收裝置的工質(zhì)屬于換熱介質(zhì)領(lǐng)域。目前工質(zhì)多以水、氨和R22為主。水無毒不燃，但它的起動溫差較大，低于零度時不可用，能量回收效率較低；氨的傳熱性能好，但有毒且可燃，對熱管的材質(zhì)有嚴(yán)格要求；R22安全可靠，傳熱性能尚可，但它破壞臭氧層且是溫室氣體，已被列為禁用物質(zhì)。本發(fā)明根據(jù)優(yōu)勢互補原則，提出了幾組適用于熱虹吸管式能量回收裝置的混合物，包含如下組元R32、R152a、R290、R134a、R245fa；混合工質(zhì)由上述組元中的兩種或三種組成。它們能滿足環(huán)保要求、安全可靠，液相傳輸系數(shù)不小于R22；同時飽和蒸氣壓力與R22的接近，不需改動現(xiàn)有設(shè)備和工藝，可直接充灌替代R22。
文檔編號C09K5/00GK101302423SQ20081011572
公開日2008年11月12日 申請日期2008年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月27日
發(fā)明者馬國遠(yuǎn), 葦 盧, 劉璐璐, 峰 周 申請人:北京工業(yè)大學(xué)