專利名稱：：自復(fù)疊循環(huán)系統(tǒng)中含有N<sub>2</sub>O的混合工質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種多元混合工質(zhì)制冷劑，具體涉及一種適用于200240K溫區(qū)自復(fù)疊循環(huán)系統(tǒng)中含有N20的混合工質(zhì)。
背景技術(shù)：
：單級蒸汽壓縮制冷循環(huán)所達(dá)到的最低制冷溫度一般為230K，當(dāng)冷凝壓力一定時，要想達(dá)到較低的蒸發(fā)溫度，會導(dǎo)致系統(tǒng)壓比增大，輸氣系數(shù)降低，冷量減少，且使得實(shí)際壓縮機(jī)的效率降低，耗功增大，排氣溫度升高，運(yùn)行條件惡化。為了達(dá)到降低的溫度可以采用多級壓縮制冷循環(huán)系統(tǒng)和外復(fù)疊制冷循環(huán)系統(tǒng)，而多級壓縮系統(tǒng)和外復(fù)疊循環(huán)系統(tǒng)需要專門的壓縮機(jī)，且制冷系統(tǒng)復(fù)雜化，效率不高、成本高、可靠性低。自復(fù)疊制冷循環(huán)系統(tǒng)通常用于獲得230K以下的溫度，根據(jù)溫區(qū)的不同而應(yīng)用于不同的領(lǐng)域，如食品的速凍冷凍、低溫生物的保鮮保存、電子設(shè)備的冷卻等。自復(fù)疊制冷循環(huán)采用非共沸混合工質(zhì)作為制冷劑，采用一臺壓縮機(jī)，以其獨(dú)特的優(yōu)勢而日益受到廣泛地關(guān)注。如圖1所示的自復(fù)疊制冷循環(huán)系統(tǒng)，組成部件相對簡單，它包括壓縮機(jī)101、冷凝器102、氣液分離器103、節(jié)流閥104和106、冷凝蒸發(fā)器105、蒸發(fā)器107和單向閥108，其中氣液分離器103、節(jié)流閥104和冷凝蒸發(fā)器105來實(shí)現(xiàn)混合工質(zhì)分離的目的，其循環(huán)方法過程為壓縮機(jī)101將混合制冷劑蒸汽壓縮，混合制冷劑蒸汽在冷凝器102內(nèi)冷凝放熱，其中高沸點(diǎn)的制冷劑大部分冷凝，低沸點(diǎn)的制冷劑少部分冷凝，在氣液分離器103進(jìn)行氣液分離分成兩路流出，從氣液分離器出來的富含有高沸點(diǎn)組分的混合工質(zhì)液體，經(jīng)節(jié)流閥104節(jié)流，與蒸發(fā)器107出來的富含有低沸點(diǎn)組分的混合工質(zhì)混合，后將從氣液分離器103出來的氣體(富含低沸點(diǎn)組分的混合工質(zhì))冷凝成液體，然后吸入壓縮機(jī)101，完成整個循環(huán)，單向閥108起平衡作用。如果需要提高自復(fù)疊制冷循環(huán)系統(tǒng)機(jī)組的性能，可以在系統(tǒng)中加入輔助換熱器109，其系統(tǒng)示意圖如圖2所示它是由壓縮機(jī)101、冷凝器102、氣液分離器103、冷凝蒸發(fā)器105、蒸發(fā)器107、換熱器109、節(jié)流閥104和單向閥108組成。對于不同的部件之間發(fā)生的是不同的熱力過程，包括壓縮機(jī)內(nèi)進(jìn)行的絕熱壓縮、冷凝器內(nèi)等壓放熱，氣液分離器的兩相分離過程，冷凝蒸發(fā)器內(nèi)的兩相換熱過程，節(jié)流元件內(nèi)的節(jié)流膨脹過程，這都是實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的過程，由壓縮機(jī)吸入的功以及吸收外界環(huán)境熱量轉(zhuǎn)化為冷凝器的熱量，富含低沸點(diǎn)的混合工質(zhì)與富含高沸點(diǎn)的混合工質(zhì)進(jìn)入冷凝蒸發(fā)器冷卻高壓側(cè)富含低沸點(diǎn)的氣體混合工質(zhì)，自身溫度升高后，進(jìn)入壓縮機(jī)完成一個熱力循環(huán)。因此混合工質(zhì)對自復(fù)疊制冷循環(huán)系統(tǒng)性能的影響主要體現(xiàn)在對上述幾個熱力過程的影響。此外，不同熱力過程在自復(fù)疊循環(huán)系統(tǒng)中的地位并不一致，其中冷凝蒸發(fā)器內(nèi)的熱力過程對自復(fù)疊循環(huán)系統(tǒng)的影響(尤其是采用多元混合工質(zhì)時)最大，同時換熱過程的效果對二次節(jié)流過程有很大影響，將使節(jié)流過程的損失也大大降低。因此對混合工質(zhì)選擇要綜合考慮對各個熱力過程的影響，對于優(yōu)選的工質(zhì)是使每個過程的不可逆損失降低，最終系統(tǒng)獲得最佳性能。自復(fù)疊混合工質(zhì)的組成與實(shí)現(xiàn)制冷的硬件及這些硬件的構(gòu)成系統(tǒng)的形式是密切相關(guān)的，因此混合工質(zhì)作為冷量傳遞的載體，其固有性能是決定制冷系統(tǒng)性能的最根本因素。目前尚未涉及含有N20(R744A)的混合工質(zhì)針對上述溫區(qū)的報道。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種適用于200240K溫區(qū)自復(fù)疊循環(huán)系統(tǒng)中含有N20的混合工質(zhì)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案自復(fù)疊循環(huán)系統(tǒng)中含有N20的混合工質(zhì)，由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1550%的第1組物質(zhì)和余量的第2組物質(zhì)組成，其中第1組物質(zhì)為N20(R744A)或&0(R744A)與乙烷(R170)、三氟甲垸(R23)、六氟乙烷(R116)、氟甲烷(R41)、二氧化碳(R744)、乙烯(R1150)中一種或多種的混合物，第2組物質(zhì)為1,1,l-三氟乙垸(R143a)、丙烯(R1270)、五氟乙垸(R125)、丙烷(R290)、全氟丙烷(R218)、環(huán)丙烷(C3H6)、二氟甲烷(R32)、1，1，1,2,3，3-七氟丙烷(R227ea)、三氟碘甲烷(R13U)、丙二烯((:3^)、二甲醚(DME，RE170)、U,l,2-四氟乙烷(R134a)、1,1-二氟乙垸(R152a)、l，l,1,3,3,3-六氟丙烷(R236fa)、丁烷(R600)、異丁垸(R600a)、八氟環(huán)丁烷(RC318)、1-丁烯(1-C4H8)、順式2-丁烯(順式C4Hs)、反式2-丁烯(反式QH8)、異丁烯((:4118)、全氟丁垸(C4F一中的一種或多種。本發(fā)明的混合工質(zhì)制冷劑主要應(yīng)用于200240K溫區(qū)自復(fù)疊循環(huán)系統(tǒng)中，采用含有N20(R744A)的自復(fù)疊循環(huán)系統(tǒng)混合工質(zhì)，其中，第1組物質(zhì)為低沸點(diǎn)的丁質(zhì)，第2組物質(zhì)為中高沸點(diǎn)的工質(zhì)。本發(fā)明的混合工質(zhì)用于自復(fù)疊循環(huán)系統(tǒng)時的工作過程為多元混合工質(zhì)被壓縮機(jī)壓縮后，經(jīng)冷凝器放熱，然后加入氣液分離器，將富含較多的高沸點(diǎn)組分液體混合工質(zhì)經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流進(jìn)入冷凝蒸發(fā)器，將富含較多低沸點(diǎn)組分的蒸汽冷凝，然后經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流進(jìn)入蒸發(fā)器，蒸發(fā)器中的液體制冷劑吸收外界熱量后，與富含高沸點(diǎn)的混合制冷劑混合進(jìn)入冷凝蒸發(fā)器吸熱后回到壓縮機(jī)，完成整個循環(huán)。本發(fā)明的混合工質(zhì)與目前自復(fù)疊制冷系統(tǒng)使用的工質(zhì)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明的混合工質(zhì)可以有效地實(shí)現(xiàn)200240K溫區(qū)的制冷，且N20(R744A)臭氧品消耗潛能(ODP)為零，溫室效應(yīng)指數(shù)(GWP)較低。2、N20是天然存在的物質(zhì)，原料易取，與其相配的其它制冷劑價格也比較合適，所以使用該混合制冷劑可以給企業(yè)降低成本。圖1為自，復(fù)疊循環(huán)系統(tǒng)的流程圖2為加換熱器的自復(fù)疊循環(huán)系統(tǒng)的流程圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)施例1—實(shí)施例4:適用于200K溫區(qū)自復(fù)疊循環(huán)系統(tǒng)的含有N20(R744A)的混合工質(zhì)，環(huán)境溫度為300K，制冷循環(huán)為圖l所示，工質(zhì)濃度及性質(zhì)見下表1:<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實(shí)施例9一實(shí)施例12:適用于220K溫區(qū)自復(fù)疊循環(huán)系統(tǒng)的含有N20(R744A)的混合工質(zhì)，環(huán)境溫度為300K，制冷循環(huán)為圖1所示，工質(zhì)濃度及性質(zhì)見下表3:表3<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實(shí)施例13—實(shí)施例16:適用于230K溫區(qū)自復(fù)疊循環(huán)系統(tǒng)的含有N20(R744A)的混合工質(zhì)，環(huán)境溫度為300K，制冷循環(huán)為圖1所示，工質(zhì)濃度及性質(zhì)見下表4:<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>以上實(shí)施例中的百分?jǐn)?shù)均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)。上述實(shí)施例對應(yīng)的工作壓力范圍為:高壓在0.853.0MPa范圍，低壓在0.10.7MPa范圍內(nèi)(均為絕對壓力)，壓比在312范圍內(nèi)，冷凝蒸發(fā)器兩側(cè)換熱滿足熱平衡約束條件，且換熱過程不出現(xiàn)"復(fù)熱"現(xiàn)象。本發(fā)明不局限于上述實(shí)施例，如第1組物質(zhì)選N20與六氟乙烷、氟甲烷的混合物，第2組中選l，l-二氟乙烷、l，l，l-三氟乙烷、1，1,1，2-四氟乙垸、八氟環(huán)丁烷、丙二烯、1-丁烯和五氟乙烷中的一種或多種都可以作為混合工質(zhì)應(yīng)用于自復(fù)疊制冷循環(huán)系統(tǒng)中，同樣能達(dá)到一定的制冷效果。結(jié)合圖1所示的自復(fù)疊制冷循環(huán)系統(tǒng)，實(shí)施例l一實(shí)施例20的混合工質(zhì)使用時的循環(huán)過程為壓縮機(jī)101將混合工質(zhì)制冷劑蒸汽壓縮，混合工質(zhì)冷劑蒸汽在冷凝器102內(nèi)冷凝放熱，其中中高沸點(diǎn)的第2組物質(zhì)大部分冷凝，低沸點(diǎn)的第1組物質(zhì)少部分冷凝，在氣液分離器103進(jìn)行氣液分離分成兩路流出，從氣液分離器103出來的富含有高沸點(diǎn)組分的混合工質(zhì)液體，經(jīng)節(jié)流閥104節(jié)流，與蒸發(fā)器107出來的富含有低沸點(diǎn)組分的混合工質(zhì)混合，后將從氣液分離器103出來的氣體(富含低沸點(diǎn)組分的混合工質(zhì))冷凝成液體，然后吸入壓縮機(jī)101，完成整個循環(huán)，單向閥108起平衡作用。圖2是在圖1的基礎(chǔ)上增加了換熱器109，本發(fā)明的混合工質(zhì)同樣適用于圖2所示的自復(fù)疊制冷循環(huán)系統(tǒng)。需要說明的是本發(fā)明的混合工質(zhì)也適用于其余在適宜的環(huán)境溫度(更低或更高)下，增加換熱器的流程(在氣液分離器前和壓縮機(jī)前設(shè)置回?zé)崞鞯?以及增加儲液設(shè)備的流程。權(quán)利要求1、自復(fù)疊循環(huán)系統(tǒng)中含有N2O的混合工質(zhì)，其特征在于由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15～50％的第1組物質(zhì)和余量的第2組物質(zhì)組成，其中第1組物質(zhì)為N2O或N2O與乙烷、三氟甲烷、六氟乙烷、氟甲烷、二氧化碳、乙烯中一種或多種的混合物，第2組物質(zhì)為1，1，1，2，3，3-七氟丙烷、1，1-二氟乙烷、1，1，1-三氟乙烷、丙烯、丙烷、二氟甲烷、異丁烷、1，1，1，2-四氟乙烷、全氟丙烷、二甲醚、三氟碘甲烷、八氟環(huán)丁烷、丁烷、1，1，1，3，3，3-六氟丙烷、丙二烯、環(huán)丙烷、1-丁烯、順式2-丁烯、反式2-丁烯、異丁烯、五氟乙烷、全氟丁烷中的一種或多種。全文摘要本發(fā)明公開了一種自復(fù)疊循環(huán)系統(tǒng)中含有N<sub>2</sub>O的混合工質(zhì)，由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15～50％的第1組物質(zhì)和余量的第2組物質(zhì)組成，其中第1組物質(zhì)為N<sub>2</sub>O或N<sub>2</sub>O與乙烷、三氟甲烷、六氟乙烷、氟甲烷、二氧化碳、乙烯中一種或多種的混合物。本發(fā)明的混合工質(zhì)與目前自復(fù)疊制冷系統(tǒng)使用的工質(zhì)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的混合工質(zhì)可以有效地實(shí)現(xiàn)200～240K溫區(qū)的制冷，且N<sub>2</sub>O(R744A)臭氧品消耗潛能(ODP)為零，溫室效應(yīng)指數(shù)(GWP)較低；N<sub>2</sub>O是天然存在的物質(zhì)，原料易取，與其相配的其它制冷劑價格也比較合適，所以使用該混合制冷劑可以給企業(yè)降低成本。文檔編號C09K5/04GK101445718SQ20081023149公開日2009年6月3日申請日期2008年12月24日優(yōu)先權(quán)日2008年12月24日發(fā)明者馮永斌,劉玲玲,剛晏,王生軟,肖建軍,錢文波申請人:河南新飛電器有限公司;西安交通大學(xué)