專利名稱：含有1,1,1,3,3－五氟丁烷的混合物用作致冷劑或載熱體的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及由1，1，1，3，3-五氟丁烷(R365mfc)和至少一種其它種部分氟化的烴組成的混合物在作為載熱體或致冷劑，優(yōu)選作為高溫熱泵中的工作液體方面的應用。
從生態(tài)的角度出發(fā)，特別是考慮到臭氧層的影響，冷卻技術或空調技術中越來越多地使用環(huán)境友好的可以替代FCKW例如R12，R502和部分鹵代的FCKW，例如R22的替代物質。只是對于高溫熱泵范圍，目前還沒有合適的致冷劑。過去為了這種具有100℃或更高的高冷凝溫度的應用，而使用R114，一種氟氯代烴(FCKW)。因為這種工作液體屬于Montreal議定書提及的破壞臭氧的物質，不能再使用，必須尋找合適的替代物質。
未公開的歐洲專利申請EP 99200762.5揭示了一種含有1，1，1，3，3-五氟丁烷和至少一種含有多于3個碳原子的不可燃的部分氟化的烴的混合物，以及其適用作致冷劑或載熱體。但是這里沒有說明這種混合物適用于高溫熱泵。
本發(fā)明的任務是提供一種相對于目前已知的致冷劑來說具有高的溫度浮動(Temperaturgleit)以及高的臨界溫度的合適的混合物。
選擇混合物的標準是產冷量值和熱功率值，在液化器和蒸發(fā)器中的溫度浮動以及壓縮終溫度。
按本發(fā)明此任務是通過使用一種含有或由1，1，1，3，3-五氟丁烷(R365mfc)和至少一種選自1，1，1，2-四氟乙烷(R134a)，五氟乙烷(R125)，1，1，1，3，3-五氟丙烷(R245fa)和1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷(R227ea)的部分氟化的烴構成的混合物得以實現。
按目的特別使用含有1，1，1，3，3-五氟丁烷和至少一種選自1，1，1，2-四氟乙烷，五氟乙烷，和1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷的組分的混合物。
在一種實施方案中按本發(fā)明的混合物可以是二元，即R365mfc與另一種組分，或三元，即R365mfc與另兩種組分的混合物。
優(yōu)選的二元混合物含有1，1，1，3，3-五氟丁烷和作為第二種組分的1，1，1，2-四氟乙烷，或五氟乙烷，或1，1，1，3，3-五氟丙烷或1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷。
優(yōu)選的三元混合物含有1，1，1，3，3-五氟丁烷，1，1，1，2-四氟乙烷和1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷或1，1，1，3，3-五氟丁烷，1，1，1，2-四氟乙烷和1，1，1，3，3-五氟丙烷。
按本發(fā)明使用的混合物含有40-95wt％的1，1，1，3，3-五氟丁烷和至少一種用量為5-60wt％的選自1，1，1，2-四氟乙烷，五氟乙烷，1，1，1，3，3-五氟丙烷和1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷的部分氟化的烴。
表1中說明了用于高溫熱泵的致冷劑的特征參數。
表1高溫熱泵用致冷劑
在一優(yōu)選的實施方案中，作為二元混合物使用下列混合物95-90wt％ R365mfc和5-10wt％ R134a95-70wt％ R365mfc和5-30wt％ R227ea95wt％ R365mfc和5wt％ R125
95-40wt％ R365mfc和5-60wt％ R245fa。
另一個優(yōu)選的實施方案中，作為三元混合物使用下列混合物90-40wt％ R365mfc和5-40wt％ R227ea和5-20wt％ R134a90-40wt％ R365mfc和5-40wt％ R245fa和5-20wt％ R134a。
通過總濃度范圍40-95wt％的R365mfc和5-60wt％的部分氟化的烴，其中組分的總和為100wt％，這種混合物表現為非共沸。
已經發(fā)現，R365mfc與上述組分構成一種非共沸的混合物。
所謂的非共沸，在本發(fā)明范圍內是指，在恒重狀態(tài)下，蒸汽和液體在所有濃度范圍內具有不同的組成，因為各個混合物組分的沸點不同。蒸發(fā)和冷凝的過程不是在恒定溫度下，而是在浮動的溫度下進行的。
所謂的溫度浮動是指恒定壓力下沸點和露點溫度之間的差值。如果至冷源(Waermesenke)或熱源的熱傳遞同樣在浮動的溫度下發(fā)生，那么在換熱器中的傳熱過程中可以利用這種效應。特別是在冷凝器中可以由此減少能量損失。
在冷蒸氣工藝中，熱量釋放在液化器中進行，或熱量吸收在蒸發(fā)器中進行。在工業(yè)利用中，放熱和吸熱可在載熱體或冷卻介質中進行。這里，載熱體或冷卻介質經歷了很大的溫度落差(Temperaturhub)。
按本發(fā)明的混合物有利地作為致冷劑適用于工業(yè)應用中，在這種應用中，料流必須冷卻＞15K的很大的溫度落差。
這種非共沸的混合物的其它的使用領域有，冷凝溫度為70-120℃的高溫熱泵。
按本發(fā)明的混合物由此有利地適用作熱泵中的致冷劑，其將熱量通過二次循環(huán)，通常是水，分散，這里二次循環(huán)在進程溫度(Vorlauftemperatur)和回程溫度(Ruecklauftemperatur)之間存在很大的溫度差。
按本發(fā)明的混合物特別適用作除了需要大的溫度落差以外，還需要高的冷凝溫度，例如70-120℃的熱泵中的致冷劑。
根據致冷劑循環(huán)的典型計算說明，按本發(fā)明的混合物適用作高溫熱泵的致冷劑。
卡諾(Carnot)過程用作對于所有類型冷凍機的比較過程。其包括所謂的等熵和等溫過程。等熵過程說明一種壓縮和膨脹的狀態(tài)。液化器中的溫度降低和蒸發(fā)器中的溫度增加在恒定的溫度下進行，并且用等溫過程來說明。
非共沸的混合物在換熱器中的溫度降低和溫度升高過程中，具有所謂的溫度浮動，即由于不同的組成，液化溫度和蒸發(fā)溫度在相同的壓力下不是常數。對于非共沸的混合物，由于溫度浮動，液化器中的溫度降低，蒸發(fā)溫度升高。
通過液化器和蒸發(fā)器中載熱體和冷卻介質的溫度導向(Temperaturfuehrung)，非共沸的混合物的這種性能可以在工業(yè)上加以利用。這種轉換在實踐中用逆流換熱器進行。理論計算可以用所謂的洛侖茲(Lorenz)過程進行。Lorenz過程考慮在浮動溫度下的熱量導入和導出。如Carnot過程一樣，等熵過程說明壓縮和膨脹的狀態(tài)。對于Carnot過程的等溫過程，在蒸發(fā)和液化中，預先規(guī)定一般化的多變曲線，如

圖1中說明。 圖1溫度(T)-熵(S)曲線說明的Carnot和Lorenz過程圖1中點1至4說明各個T-S曲線的過程。它描述了載熱體和冷卻介質的溫度增加或降低。
在Carnot過程中，改變載熱體或冷卻介質與致冷劑之間的驅動溫度差(treibende Temperaturdifferenz)改變。在Lorenz過程中，載熱體或冷卻介質與致冷劑之間的這一溫度差不變。非共沸的混合物的溫度浮動可以通過載熱體或冷卻介質的溫度導向，即恒定的驅動溫度差來加以利用。在這種情況下，換熱器進口和出口溫度的差值相應于各個浮動的溫度。這樣在理論上對于非共沸的致冷劑混合物來說得到比單組分致冷劑更高的功率值。
然后在一應用實施例中計算組成為75/25wt％的非共沸的R365mfc/R227ea混合物的熱功率值以及致冷劑R114的熱功率值。作為熱源，使用溫度為20℃的工藝熱。這個溫度用冷卻介質導入蒸發(fā)器。冷卻介質在蒸發(fā)器中冷卻至10℃。在液化器中，溫度為80℃水加熱到100℃的低壓蒸發(fā)溫度。理論上循環(huán)的過熱為15K，過冷為5K，等熵的效率為0.8。
致冷劑混合物以8.3℃的溫度進入蒸發(fā)器，以11.7℃的溫度離開蒸發(fā)器。蒸發(fā)器浮動為3.4K。非共沸的致冷劑R365mfc/R227ea的平均蒸發(fā)溫度為10℃。致冷劑混合物以109℃的溫度進入液化器，以90℃的溫度離開液化器。液化器浮動為19.8K。平均液化溫度為100℃。計算的熱功率值為2.40。與此相比較，對于相同的應用，致冷劑R114的熱功率值為2.3。蒸發(fā)和冷凝在恒溫下進行。
表2中說明了特征性的計算數據。
表2等熵效率為0.8，液化溫度為100℃，過冷為5K，蒸發(fā)溫度為10℃，過熱為15K的條件下的功率數據比較
權利要求
1.含有或由1，1，1，3，3-五氟丁烷(R365mfc)和至少一種選自1，1，1，2-四氟乙烷(R134a)，五氟乙烷(R125)，1，1，1，3，3-五氟丙烷(R245fa)和1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷(R227ea)的其它種部分氟化的烴構成的混合物作為致冷劑或載熱體的應用。
2.含有或由40-95wt％的R365mfc和至少一種用量為5-60wt％的選自R134a，R125，R245fa和R227ea的其它種部分氟化的烴構成的混合物作為致冷劑或載熱體的應用。
3.權利要求1和2的混合物應用，用作具有高的溫度浮動的致冷劑。
4.權利要求1-3的混合物的應用，在這種應用中需要致冷劑的高冷凝溫度，特別是用于高溫熱泵。
5.權利要求1-4的混合物的應用，在這種應用中冷凝溫度高于70℃。
6.裝有按權利要求1-5的致冷劑的高溫熱泵。
全文摘要
本發(fā)明涉及由1，1，1，3，3－五氟丁烷(R365mfc)和至少一種選自1，1，1，2－四氟乙烷(R134a)，五氟乙烷(R125)，1，1，1，3，3－五氟丙烷(R245fa)和1，1，1，2，3，3，3－七氟丙烷(R227ea)的其它種部分氟化的烴構成的混合物作為高溫熱泵的工作液體的應用。按本發(fā)明應用的致冷劑混合物具有高溫度浮動。
文檔編號F25B1/00GK1444637SQ01813247
公開日2003年9月24日 申請日期2001年11月9日 優(yōu)先權日2000年11月15日
發(fā)明者P·詹尼克, C·穆勒 申請人:索爾微氟及衍生物有限公司