三元环保混合制冷剂、其制备方法及制冷系统与流程

[0001]
本申请涉及制冷剂技术领域，具体而言，涉及一种三元环保混合 制冷剂、该三元环保混合制冷剂的制备方法及制冷系统。


背景技术：

[0002]
为减轻温室效应，2016年10月《蒙特利尔议定书》的缔约方达成
ꢀ“
基加利修正案”，将18种氢氟烃(hfcs)列入受控清单，并分别制 订了发展中国家和发达国家关于hfcs淘汰计划，根据hfcs淘汰计划， 不同国家或地区积极制订相关法规，而全球变暖潜能值(gwp)低于150 的环保工质很有可能成为最终的制冷剂。1,1-二氟乙烷(r152a)的gwp 为138，经济性好，是未来汽车空调和家用空调等场合的一种可选制冷 剂，但是r152a是一种可燃物质，安全等级为a2，其环保性能和可燃 性影响了其作为制冷剂的应用。


技术实现要素：

[0003]
为了解决现有技术中的r152a环保性能和可燃性能差的技术问题， 本发明的首要目的在于，提出一种环保混合制冷剂，从制冷剂的环保 性、安全性、物性、性能及经济性多个维度进行仔细筛选，形成一种 与r152a相比，gwp更低、安全性更高且热力学性能相当的替代制冷 剂，并且提出了该环保混合制冷剂的制备方法以及应用该制冷剂的制 冷系统。
[0004]
为了实现上述目的，根据本技术方案的第一个方面，本技术方案 提供了一种三元环保混合制冷剂。
[0005]
根据本申请实施例的三元环保混合制冷剂，其包括1,1-二氟乙烷， 2,3,3,3-四氟丙烯和三氟碘甲烷，所述三元环保混合制冷剂的gwp值小 于150。
[0006]
进一步的，以摩尔百分比计，三元环保混合制冷剂包括40-80％的 1,1-二氟乙烷、4-64％的2,3,3,3-四氟丙烯和4-52％的三氟碘甲烷。
[0007]
进一步的，以摩尔百分比计，三元环保混合制冷剂包括32-64％的 1,1-二氟乙烷、16-52％的2,3,3,3-四氟丙烯和16-36％的三氟碘甲烷。
[0008]
进一步的，以摩尔百分比计，三元环保混合制冷剂包括48-52％的 1,1-二氟乙烷、28-44％的2,3,3,3-四氟丙烯和20-28％的三氟碘甲烷。
[0009]
为了实现上述目的，根据本技术方案的第二个方面，本技术方案 还提供了一种三元环保混合制的制备方法，用于制备本发明实施例第 一方面提供的三元环保混合制，所述制备方法包括以下步骤：将所述 三元环保混合制的各组分在室温液相状态下混合并搅拌，得到所述三 元环保混合制。
[0010]
为了实现上述目的，根据本技术方案的第三个方面，本技术方案 还提供了一种制冷系统，该制冷系统包括工质，所述工质包括本发明 实施例第一方面提供的三元环保混合制。
[0011]
本发明提出的三元环保混合制，不仅具有低gwp的环保特性，单 位容积制冷量和系统性能系数与r152a相近且可燃性得到很大改善， 能够较好的对r152a制冷剂进行替代。
具体实施方式
[0012]
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本 申请实施例，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述， 显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的 实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创 造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的 范围。
[0013]
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“包括
”ꢀ
和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如， 包含了一系列单元的系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些单 元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其单 元。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语 在本申请中的具体含义。
[0014]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例 中的特征可以相互组合。
[0015]
本发明实施例提供的三元环保混合制冷剂，其制备方法是将三元 环保混合制冷剂的各组分，即1,1-二氟乙烷(r152a)、2,3,3,3-四氟丙 烯(r1234yf)和三氟碘甲烷(r13i1)，按照其相应的质量配比在常温 常压液相状态下进行物理混合成为三元混合物，具体可以在室温液相 状态下混合并搅拌，制得三元环保混合制冷剂。本发明实施例中三元 环保混合制冷剂中的各组元物质的基本参数见表1。
[0016]
表1三元环保混合制冷剂中各组元物质的基本参数
[0017][0018]
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本 申请实施例对技术方案进行清楚完整地描述，所描述的实施例仅仅是 本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施 例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有 其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。下面将结合较优的实施 例来详细说明本申请。下面给出多个具体实例，其中组分的比例均为 摩尔百分比，每种三元环保混合制冷剂的组元物质的摩尔百分数之和 为100％。
[0019]
实施例1
[0020]
将1,1-二氟乙烷(r152a)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)和三氟碘 甲烷(r13i1)按32:16:52的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合 均匀得到一种三元环保混合制冷剂。
[0021]
实施例2
[0022]
将1,1-二氟乙烷(r152a)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)和三氟碘 甲烷(r13i1)按32:64:4的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合 均匀得到一种三元环保混合制冷剂。
[0023]
实施例3
[0024]
将1,1-二氟乙烷(r152a)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)和三氟碘 甲烷(r13i1)按36:12:52的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合 均匀得到一种三元环保混合制冷剂。
[0025]
实施例4
[0026]
将1,1-二氟乙烷(r152a)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)和三氟碘 甲烷(r13i1)按36:60:4的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合 均匀得到一种三元环保混合制冷剂。
[0027]
实施例5
[0028]
将1,1-二氟乙烷(r152a)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)和三氟碘 甲烷(r13i1)按40:8:52的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合 均匀得到一种三元环保混合制冷剂。
[0029]
实施例6
[0030]
将1,1-二氟乙烷(r152a)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)和三氟碘 甲烷(r13i1)按40:56:4的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合 均匀得到一种三元环保混合制冷剂。
[0031]
实施例7
[0032]
将1,1-二氟乙烷(r152a)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)和三氟碘 甲烷(r13i1)按44:4:52的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合 均匀得到一种三元环保混合制冷剂。
[0033]
实施例8
[0034]
将1,1-二氟乙烷(r152a)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)和三氟碘 甲烷(r13i1)按44:52:4的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合 均匀得到一种三元环保混合制冷剂。
[0035]
实施例9
[0036]
将1,1-二氟乙烷(r152a)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)和三氟碘 甲烷(r13i1)按48:4:48的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合 均匀得到一种三元环保混合制冷剂。
[0037]
实施例10
[0038]
将1,1-二氟乙烷(r152a)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)和三氟碘 甲烷(r13i1)按48:24:28的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合 均匀得到一种三元环保混合制冷剂。
[0039]
实施例11
[0040]
将1,1-二氟乙烷(r152a)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)和三氟碘 甲烷(r13i1)按48:48:4的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合 均匀得到一种三元环保混合制冷剂。
[0041]
实施例12
[0042]
将1,1-二氟乙烷(r152a)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)和三氟碘 甲烷(r13i1)按52:4:44的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合 均匀得到一种三元环保混合制冷剂。
[0043]
实施例13
[0044]
将1,1-二氟乙烷(r152a)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)和三氟碘 甲烷(r13i1)按52:20:28的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合 均匀得到一种三元环保混合制冷剂。
[0045]
实施例14
[0046]
将1,1-二氟乙烷(r152a)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)和三氟碘 甲烷(r13i1)按52:44:4的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合 均匀得到一种三元环保混合制冷剂。
[0047]
实施例15
[0048]
将1,1-二氟乙烷(r152a)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)和三氟碘 甲烷(r13i1)按56:4:40的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合 均匀得到一种三元环保混合制冷剂。
[0049]
实施例16
[0050]
将1,1-二氟乙烷(r152a)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)和三氟碘 甲烷(r13i1)按56:20:24的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合 均匀得到一种三元环保混合制冷剂。
[0051]
实施例17
[0052]
将1,1-二氟乙烷(r152a)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)和三氟碘 甲烷(r13i1)按56:40:4的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合 均匀得到一种三元环保混合制冷剂。
[0053]
实施例18
[0054]
将1,1-二氟乙烷(r152a)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)和三氟碘 甲烷(r13i1)按60:4:36的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合 均匀得到一种三元环保混合制冷剂。
[0055]
实施例19
[0056]
将1,1-二氟乙烷(r152a)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)和三氟碘 甲烷(r13i1)按60:20:20的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合 均匀得到一种三元环保混合制冷剂。
[0057]
实施例20
[0058]
将1,1-二氟乙烷(r152a)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)和三氟碘 甲烷(r13i1)按60:36:4的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合 均匀得到一种三元环保混合制冷剂。
[0059]
实施例21
[0060]
将1,1-二氟乙烷(r152a)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)和三氟碘 甲烷(r13i1)按64:4:32的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合 均匀得到一种三元环保混合制冷剂。
[0061]
实施例22
[0062]
将1,1-二氟乙烷(r152a)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)和三氟碘 甲烷(r13i1)按64:16:20的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合 均匀得到一种三元环保混合制冷剂。
[0063]
实施例23
[0064]
将1,1-二氟乙烷(r152a)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)和三氟碘 甲烷(r13i1)按64:32:4的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合 均匀得到一种三元环保混合制冷剂。
[0065]
实施例24
[0066]
将1,1-二氟乙烷(r152a)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)和三氟碘 甲烷(r13i1)按68:4:28的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合 均匀得到一种三元环保混合制冷剂。
[0067]
实施例25
[0068]
将1,1-二氟乙烷(r152a)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)和三氟碘 甲烷(r13i1)按68:16:16的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合 均匀得到一种三元环保混合制冷剂。
[0069]
实施例26
[0070]
将1,1-二氟乙烷(r152a)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)和三氟碘 甲烷(r13i1)按68:28:4的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合 均匀得到一种三元环保混合制冷剂。
[0071]
实施例27
[0072]
将1,1-二氟乙烷(r152a)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)和三氟碘 甲烷(r13i1)按72:4:24的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合 均匀得到一种三元环保混合制冷剂。
[0073]
实施例28
[0074]
将1,1-二氟乙烷(r152a)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)和三氟碘 甲烷(r13i1)按72:24:4的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合 均匀得到一种三元环保混合制冷剂。
[0075]
实施例29
[0076]
将1,1-二氟乙烷(r152a)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)和三氟碘 甲烷(r13i1)按76:4:20的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合 均匀得到一种三元环保混合制冷剂。
[0077]
实施例30
[0078]
将1,1-二氟乙烷(r152a)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)和三氟碘 甲烷(r13i1)按76:20:4的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合 均匀得到一种三元环保混合制冷剂。
[0079]
实施例31
[0080]
将1,1-二氟乙烷(r152a)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)和三氟碘 甲烷(r13i1)按80:4:16的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合 均匀得到一种三元环保混合制冷剂。
[0081]
实施例32
[0082]
将1,1-二氟乙烷(r152a)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)和三氟碘 甲烷(r13i1)按80:44:48的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合 均匀得到一种三元环保混合制冷剂。
[0083]
对比例1
[0084]
将1,1-二氟乙烷(r152a)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)和三氟碘 甲烷(r13i1)按8:44:48的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合 均匀得到一种三元环保混合制冷剂。
[0085]
对比例2
[0086]
将1,1-二氟乙烷(r152a)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)和三氟碘 甲烷(r13i1)按32:4:64的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合 均匀得到一种三元环保混合制冷剂。
[0087]
对比例3
[0088]
将1,1-二氟乙烷(r152a)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)和三氟碘 甲烷(r13i1)按6:80:14的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合 均匀得到一种三元环保混合制冷剂。
[0089]
对比例4
[0090]
将1,1-二氟乙烷(r152a)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)和三氟碘 甲烷(r13i1)按92:4:4的摩尔比，在常温常压液相下进行物理混合均 匀得到一种三元环保混合制冷剂。
[0091]
为了比较各实施例和对比例的效果，所选取的设计工况为：蒸发 器出口温度为283.15k，冷凝器出口温度为313.15k，蒸发器出口的 气相为过热状态，过热度为5k，冷凝器出口的液相为过冷状态，过冷 度为5k，压缩机的绝热效率为0.75，分别使用上述实施例1-32、对比 例1-4和r152a制冷剂在制冷系统中的循环性能参数进行理论计算， 比较了其中的gwp，相对单位容积制冷量qv(与r152a的单位容积 制冷量比值)，相对性能系数cop(与r152a的性能系数比值)，压缩 机排气温度，压缩机压比和温度滑移，记录在表2中。
[0092]
由表2可知，本发明提供的三元环保混合制冷剂的环境性能远优 于r152a，其gwp较低。具体的，所有制冷剂配方的gwp均小于150， 具有较好的环保特性；所有制冷剂配方的相对单位容积制冷量均大于 1，相对性能系数均大于0.96，制冷能力和能效与使用r152a制冷剂基 本相当；所有制冷剂配方的压缩机排气温度和压比均低于r152a，对于 整机系统是有利的；所有制冷剂配方的温度滑移均小于1k，因系统泄 露而造成的组分变化幅度小。由于使用了32％以上的r152a，与r1234yf 及r13i1相比，经济性较好；又由于向可燃的r152a添加了微燃的 r1234yf及阻燃剂r13i1，所有制冷剂配方的可燃性均远低于r152a， 且混合物中r13i1的比例越高，可燃性越低。若三种组分中的一种不 在本申请提供的摩尔占比内，例如对比例1中r152a含量较少，经济 性较差；再如对比例2中r13i1的含量较高，单位容积制冷量及cop 均偏低，且制冷剂的温度滑移偏大；再如对比例3中r152a含量较少， r1234yf
含量较多，经济性较差；再如对比例4中r152a含量较多，可 燃性较强。
[0093]
表2各实施例和对比例的实验数据
[0094]
实施例gwpqvcop排气温度/k压比温度滑移/k实施例1211.000.96330.872.370.66实施例2291.050.97323.712.350.14实施例3241.000.96331.542.370.58实施例4341.050.97324.222.360.18实施例5271.000.97332.212.370.50实施例6381.050.97324.762.360.22实施例7301.000.97332.892.360.39实施例8421.050.97325.322.370.26实施例9341.020.98332.662.350.22实施例10391.060.98328.882.340.18实施例11471.050.97325.902.380.31实施例12391.030.98332.492.350.11实施例13431.060.98329.582.350.21实施例14521.050.98326.512.380.36实施例15431.040.99332.402.350.06实施例16481.060.98329.722.360.30实施例17571.050.98327.152.390.41实施例18481.040.99332.392.350.08实施例19541.060.98329.902.370.42实施例20621.050.98327.812.400.46实施例21541.050.99332.472.350.15实施例22591.050.98330.672.380.46实施例23681.050.98328.492.400.51实施例24601.050.99332.622.370.27实施例25661.050.98330.892.390.58实施例26741.040.98329.202.410.56实施例27671.050.99332.842.380.40实施例28771.040.98330.532.410.66实施例29741.040.99333.092.390.53实施例30861.030.98330.692.430.62实施例31831.040.98333.342.410.64实施例32891.030.98332.112.430.70r152a1381.001.00334.502.450.00对比例161.000.95326.292.350.63对比例2200.950.95333.772.401.07对比例351.040.97321.642.320.05
对比例41151.010.99333.822.450.50
[0095]
本说明书中部分实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说 明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互 相参见即可。
[0096]
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理 解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说 将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精 神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限 制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖 特点相一致的最宽的范围。