一種環(huán)保節(jié)能型冰箱制冷劑的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種環(huán)保節(jié)能型冰箱制冷劑，具體涉及一種家用冰箱系統(tǒng)中，不破壞 大氣臭氧層（ODP為0)、溫室效應(yīng)極低且熱力學(xué)性能優(yōu)良的制冷劑混合物。
【背景技術(shù)】
[0002] 制冷劑是制冷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化和利用的載體，其熱力學(xué)性能的優(yōu)劣對(duì)系統(tǒng)能量 利用效率起至關(guān)重要的作用。近年來(lái)，臭氧層破壞和溫室效應(yīng)兩大環(huán)境問題引發(fā)了全球性 的關(guān)注。二氯二氟甲烷（CCl2F2, R12)作為一種曾經(jīng)很長(zhǎng)一段時(shí)間應(yīng)用于冰箱制冷系統(tǒng)、具有 較高制冷效率的制冷劑，由于含有氯原子而破環(huán)臭氧層，同時(shí)又具有較高的溫室效應(yīng)潛能， 已經(jīng)被禁止生產(chǎn)和使用。
[0003] 新型環(huán)保節(jié)能工質(zhì)要求具有更加優(yōu)良的環(huán)境性能。首先，臭氧破壞潛能（ODP)為 〇,溫室效應(yīng)潛能（GWP)較??；其次，安全性能好，即可燃性較低或不可燃；第三，毒性小，符 合國(guó)家相關(guān)規(guī)定；第四，熱力學(xué)性能優(yōu)良，具有較高的循環(huán)效率。一般地，已有的純質(zhì)制冷劑 很難滿足替代制冷劑的所有要求，混合制冷劑可能會(huì)集中各組元優(yōu)勢(shì)，形成滿足環(huán)保、安全 和性能等諸多要求的新型制冷劑。同時(shí)混合制冷劑使用成本低廉，有助于緩解我國(guó)應(yīng)對(duì)淘 汰CFCs和HCFCs類制冷劑和產(chǎn)業(yè)升級(jí)面臨的壓力。
[0004] 但是，目前混合制冷劑的主元均為HFCs類物質(zhì)，ODP值均為0,卻具有較高的GWP 值，不能作為長(zhǎng)期替代制冷劑。公開號(hào)為CN101671544A的中國(guó)發(fā)明專利，提出了組元為 R22、R142b和R21的混合制冷劑用于替代R12。該混合制冷劑所有組元均含有氯原子，其 ODP值不為零，因此不能稱為環(huán)保型制冷劑。公開號(hào)為CNl740262A的中國(guó)發(fā)明專利，提出了 組元為R290、R600a和THT (四氫噻酚）的混合制冷劑，用于替代R12時(shí)的質(zhì)量配比為：61%、 38. 5%和0. 5%。其中組元R290和R600a均為易燃易爆物質(zhì)且占有99. 5%的質(zhì)量比例，限制 了混合制冷劑的充灌量。公開號(hào)為CN101307223A的中國(guó)發(fā)明專利提出組元為R134、R152a 和R600a的混合制冷劑，其優(yōu)化質(zhì)量配比為1% ~ 25%、40% ~ 81%和18% ~ 35%。該制冷劑具 有較小的冷凝、蒸發(fā)滑移溫度，熱力學(xué)性能略低于R12,但由于含有較大質(zhì)量配比的R134a 和R152a，而這兩種制冷劑GWP均較高，因此環(huán)保性能較差。公開號(hào)為CN101003723A的中國(guó) 發(fā)明專利公開了一種組元為R152a、R227ea和R125的混合制冷劑，三種組元均具有較高的 GWP值，因此不具備較好的環(huán)保性能。
[0005] 現(xiàn)有的文獻(xiàn)中提出的制冷劑混合物往往存在GWP值偏高、或具有可燃性、或容積 制冷量較小、或溫度滑移較大等缺點(diǎn)，因此開發(fā)具有較高制冷性能、更好的與現(xiàn)有系統(tǒng)兼容 性以及具有更佳環(huán)保性能的冰箱制冷劑顯得尤為急迫。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明旨在提供一種環(huán)保節(jié)能型冰箱制冷劑，該種制冷劑的環(huán)保性能和熱力學(xué)性 能接近或優(yōu)于R12,可在使用R12的系統(tǒng)中不改變?nèi)魏尾考苯犹娲褂?，是一種低替代成 本的制冷劑。
[0007] 本發(fā)明提供的一種環(huán)保節(jié)能型冰箱制冷劑，包括下列質(zhì)量百分比的原料： 1，1，1，2-四氟乙烷：2% ~ 15% ; 氟乙烷：0% ~ 80% ; 二甲醚：5% ~98% ; 其中各組元質(zhì)量百分比和為100%。
[0008] 作為一種優(yōu)選方案，上述環(huán)保節(jié)能型冰箱制冷劑，包括下列質(zhì)量百分比的原料： 1，1，1，2-四氟乙烷：2% ~ 15% ; 二甲醚：85% ~ 98% ; 其中各組元質(zhì)量百分比和為100%。
[0009] 進(jìn)一步地，上述環(huán)保節(jié)能型冰箱制冷劑，包括下列質(zhì)量百分比的原料： 1，1，1，2-四氟乙烷：8% ~ 15% ; 二甲醚：85% ~ 92% ; 其中各組元質(zhì)量百分比和為100%。
[0010] 作為另一種優(yōu)選方案，上述環(huán)保節(jié)能型冰箱制冷劑，包括下列質(zhì)量百分比的原 料： 1，1，1，2-四氟乙烷：8% ~ 15% ; 氟乙烷：10% ~ 15% ; 二甲醚：70% ~82% ; 其中各組元質(zhì)量百分比和為100%。
[0011] 本發(fā)明提供了所述的制冷劑在家用冰箱中替代R12的應(yīng)用。
[0012] 本發(fā)明提供的混合制冷劑適合用于替代R12,尤其適合在家用冰箱中用于替代 R12。當(dāng)在在家用冰箱中用于替代R12時(shí)，所述家用冰箱系統(tǒng)可以不改變?nèi)魏卧O(shè)備部件，直 接充灌所述混合制冷劑以替代Rl2。
[0013] 本發(fā)明的有益效果： ⑴環(huán)境性能優(yōu)良，ODP值為0, GWP值小于200 ; (2)添加阻燃成分1，1，1，2-四氟乙烷，可以削弱混合制冷劑的可燃性，提高安全性，增 加制冷劑的充灌量； ⑶蒸發(fā)壓力、冷凝壓力、壓比和單位容積制冷量等均與R12相當(dāng)，溫度滑移較小，COP 值接近或優(yōu)于Rl2 ; (4)可以不改變?cè)O(shè)備任何部件的前提下，直接充灌于原使用R12的家用冰箱系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 下面通過實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但不局限于以下實(shí)施例。
[0015] 本發(fā)明提供的環(huán)保節(jié)能型冰箱制冷劑，其制備方法是將1，1，1，2-四氟乙烷，氟乙 烷和二甲醚按照其相應(yīng)的質(zhì)量配比在液相狀態(tài)下進(jìn)行物理混合。
[0016] 上述組分中的1，1，1，2_四氟乙烷（阻燃劑），分子量為102.03 g^mor1，標(biāo)準(zhǔn)沸 點(diǎn)為-26. 07°C，臨界溫度為101. 06°C，臨界壓力為4. 0593 MPa，GWP值為1300。
[0017] 上述組分中的氟乙烷，分子量為46. 06 g · mol-1，標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)為-34. 55°C，臨界溫度 為102.15°〇，臨界壓力為5.0911\0^，6耶值為4。
[0018] 上述組分中的二甲醚，其分子量為46. 07g ?πιοΓ1，標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)為-24. 78°C，臨界溫度 為127. 15°C，臨界壓力為5. 337 MPa，GWP值為0。
[0019] 下面列出幾種實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施過程，但本發(fā)明并非僅限于以下幾 種實(shí)施例，凡包含本發(fā)明組元和配比，以及與本發(fā)明中的混合制冷劑篩選思路和實(shí)施方式 均屬本發(fā)明保護(hù)范圍。
[0020] 實(shí)施例1 :將1，1，1，2-四氟乙烷和二甲醚按照8 : 92的質(zhì)量百分比在液相狀態(tài) 下進(jìn)行物理混合。
[0021] 實(shí)施例2 :將1，1，1，2-四氟乙烷和二甲醚按照10 : 90的質(zhì)量百分比在液相狀態(tài) 下進(jìn)行物理混合。
[0022] 實(shí)施例3 :將1，1，1，2-四氟乙烷和二甲醚按照13 : 87的質(zhì)量百分比在液相狀態(tài) 下進(jìn)行物理混合。
[0023] 實(shí)施例4:將1，1，1，2_四氟乙烷和二甲醚按照15 : 85的質(zhì)量百分比在液相狀態(tài) 下進(jìn)行物理混合。
[0024] 實(shí)施例5 :將1，1，1，2-四氟乙燒，氟乙烷和二甲醚按照8 : 10 : 82的質(zhì)量百分 比在液相狀態(tài)下進(jìn)行物理混合。
[0025] 實(shí)施例6:將1，1，1，2_四氟乙烷，氟乙烷和二甲醚按照8 : 15 : 77的質(zhì)量百分 比在液相狀態(tài)下進(jìn)行物理混合。
[0026] 實(shí)施例7:將1，1，1，2_四氟乙烷，氟乙烷和二甲醚按照11 : 10 : 79的質(zhì)量百分 比在液相狀態(tài)下進(jìn)行物理混合。
[0027] 實(shí)施例8:將1，1，1，2_四氟乙烷，氟乙烷和二甲醚按照11 : 15 : 74的質(zhì)量百分 比在液相狀態(tài)下進(jìn)行物理混合。
[0028] 實(shí)施例9:將1，1，1，2_四氟乙烷，氟乙烷和二甲醚按照15 : 10 : 75的質(zhì)量百分 比在液相狀態(tài)下進(jìn)行物理混合。
[0029] 實(shí)施例10 :將1，1，1，2-四氟乙烷，氟乙烷和二甲醚按照15 : 15 : 70的質(zhì)量百 分比在液相狀態(tài)下進(jìn)行物理混合。
[0030] 通過分析上述實(shí)施例，并與R12的性能做比較，可以發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的特點(diǎn)和效果。下 面通過具體數(shù)據(jù)來(lái)分析上述實(shí)施例與R12的環(huán)保性能和熱力性能。
[0031] 1、環(huán)保性能 表1比較了上述實(shí)施例與R12的環(huán)保性能。其中ODP值以R12作為基準(zhǔn)值并取I. 0 ; GWP值以CO2作為基準(zhǔn)值，并取1. 0。
[0032] 表1環(huán)保性能比較
從表中的數(shù)據(jù)可以看出，本發(fā)明的ODP值均為0,且GWP值均小于200,與R12相比具有 較為顯著的環(huán)保性能。
[0033] 2、溫度滑移和熱力性能 表2溫度滑移表
從表中可見，各實(shí)施例的溫度滑移均比較小，有利于提高家用冰箱系統(tǒng)的熱力學(xué)性能。
[0034] 本發(fā)明計(jì)算采用的家用冰箱標(biāo)準(zhǔn)工況為：蒸發(fā)溫度-23. 3 °C，冷凝溫度54. 4 °C， 過熱度11. I °C，過冷度5 °C。在此工況下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行熱力學(xué)計(jì)算得到熱力性能 (蒸發(fā)壓力A、冷凝壓力、壓比和相對(duì)熱力性能(相對(duì)C〇PK、相對(duì)單位質(zhì)量制 冷量、相對(duì)單位容積制冷量％)，并與R12的熱力性能比較，見表3。相對(duì)熱力性能是指各 實(shí)施例熱力性能與R12在上述工況下的熱力性能的比值。 表3熱工參數(shù)及熱力性能的比較
可以看出，上述實(shí)施例的蒸發(fā)壓力、冷凝壓力以及壓比均與R12較為接近；同時(shí)單位質(zhì) 量制冷量約為R12的2. 7~2. 9倍，單位容積制冷量與R12相當(dāng)，且COP值均大于R12。
[0035] 綜合來(lái)看，本發(fā)明實(shí)施例中所得的混合制冷劑，具有優(yōu)異的環(huán)保性能，較高的安全 性和經(jīng)濟(jì)性，可以作為R12的長(zhǎng)期替代制冷劑。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種環(huán)保節(jié)能型冰箱制冷劑，其特征在于：包括下列質(zhì)量百分比的原料： 1，1，1，2-四氟乙烷：2% ~ 15% ; 氟乙烷：0% ~ 80% ; 二甲醚：5% ~98% ; 其中各組元質(zhì)量百分比和為100%。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保節(jié)能型冰箱制冷劑，其特征在于：包括下列質(zhì)量百分比 的原料： 1，1，1，2-四氟乙烷：2% ~ 15% ; 二甲醚：85% ~ 98% ; 其中各組元質(zhì)量百分比和為100%。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的環(huán)保節(jié)能型冰箱制冷劑，其特征在于：包括下列質(zhì)量百分比 的原料： 1，1，1，2-四氟乙烷：8% ~ 15% ; 二甲醚：85% ~ 92% ; 其中各組元質(zhì)量百分比和為100%。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保節(jié)能型冰箱制冷劑，其特征在于：包括下列質(zhì)量百分比 的原料： 1，1，1，2-四氟乙烷：8% ~ 15% ; 氟乙烷：10% ~ 15% ; 二甲醚：70% ~82% ; 其中各組元質(zhì)量百分比和為100%。5. -種權(quán)利要求1~4任一項(xiàng)所述的環(huán)保節(jié)能型冰箱制冷劑在家用冰箱中替代R12的 應(yīng)用。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用，其特征在于：所述家用冰箱系統(tǒng)不改變?nèi)魏卧O(shè)備部件， 能直接充灌所述制冷劑以替代R12。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低GWP（溫室效應(yīng)潛能）值、高效能冰箱制冷劑，包括1,1,1,2-四氟乙烷(CF3CH2F，R134a),氟乙烷（C2H5F，R161）和二甲醚(C2H6O，DME)，其所占質(zhì)量百分比為：1,1,1,2-四氟乙烷：2%~15%；氟乙烷：0%~80%；二甲醚：5%~98%。該混合制冷劑的ODP為0,GWP值小于200，環(huán)保性能優(yōu)異，且單位質(zhì)量、COP（制冷性能系數(shù)）優(yōu)于R12(二氯二氟甲烷，氟利昂)，單位容積制冷量與R12相當(dāng)，滑移溫度小同時(shí)具有與R12較為接近的蒸發(fā)和冷凝壓力，具有替代成本低和節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，可作為家用冰箱中R12的長(zhǎng)期替代物。
【IPC分類】C09K5/04
【公開號(hào)】CN104974717
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510370774
【發(fā)明人】趙貫甲, 楊艷霞, 尹建國(guó), 馬素霞
【申請(qǐng)人】太原理工大學(xué)
【公開日】2015年10月14日
【申請(qǐng)日】2015年6月30日