专利名称：绿色中高温热泵合成工质的制作方法
技术领域：
本发明属于热泵或制冷系统中的制冷剂。
背景技术：
众所周知CFCs、HCFCs破坏大气臭氧层，从而使紫外线直接照射到地球的量大幅度增加，造成对人体健康及生态系统的破坏。因此，联合国相继制定了《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》、《哥本哈根修正议定》、《京都协议》等一系列条例，对CFCs、HCFCs的禁产和禁用作出了明确的控制日程。然而，迄今为止对中高温热泵传统工质CFC114的替代研究还没有全面迅速的展开。这不仅使CFCs、HCFCs类物质的全面替代工作受到阻碍而且对于中高温热泵的进一步发展也不可避免的产生瓶颈作用。而且，除了臭氧层破坏对环境产生危害之外，随着温室效应给全球生态环境带来日益严重的后果与灾害，人们开始越来越多地关注全球变暖这一环境问题。所以，在开展中高温热泵工质替代研究工作时，应该对工质的环境性能有更高的要求，即不仅臭氧破坏势(ODP)为0，而且温室效应势(GWP)应尽可能的低。而事实上，只要是人工合成的制冷剂都有可能带来新的、某种意想不到的、有害于环境或人类的问题。因此，将替代物研究的注意力转向环境特性优良的自然物质，也就成为必然。而且某些自然工质，如氨、二氧化碳等，已经成功地得到应用。碳氢化合物是自然工质中的一大类。因为具有物系和性能上的多样性，所以可从中筛选出性能优良的物系，并根据优势互补原则形成多种混合工质组合，逼近被替代的CFCs和HCFCs，形成纯天然替代物。这些物质不仅ODP为0、GWP与CO2有相同的量级，而且易于获得、凝固点低、对金属不腐蚀、可与润滑油很好地互溶以保证换热。但是碳氢化合物的可燃、易爆性阻碍了它们得到广泛的应用。如何解决碳氢化合物的安全性问题，是实现实际应用的关键。
发明内容
本发明的目的是提供一种可安全应用的以碳氢化合物(HCs)为主的合成共质，用以在热泵和制冷系统中替代CFC114。通过引入阻燃工质、在源头上消除了工质的可燃性，组成以自然工质为主体的、环境特性与循环性能俱佳的HCs/阻燃剂混合工质。
本发明内容介绍及实施例绿色中高温热泵合成工质，是用碳氢化合物(HCs)和FC13I1、HFE143、HFC245ca、HFC245fa等进行合成，其中以自然工质碳氢化合物(HCs)为主体。由HC600、FC13I1、HFE143组成绿色中高温热泵合成工质-1，由HC600、FC13I1、HFC245ca组成绿色中高温热泵合成工质-2，由HC600、FC13I1、HC245fa组成绿色中高温热泵合成工质-3。三种绿色合成共质的具体摩尔配比为HC600/FC13I1/HFE143(绿色中高温热泵合成工质-1)50-90/5-30/5-20mol％，HC600/FC13I1/HFC245ca(绿色中高温热泵合成工质-2)50-85/5-35/5-25mol％，HC600/FC13I1/HFC245fa(绿色中高温热泵合成工质-3)55-90/5-30/5-25mol％。HFE143、HFC245ca、HFC245fa、FC13I1等物质在热泵系统中除作为制冷剂外，同时作为阻燃剂。本发明所述的合成工质其制备方法是，将工质中的三个组元按其相应的摩尔配比在常温下进行物理混合即可。
本发明的有益效果在于，通过引入阻燃组元工质，并变化混合物的组元和组成，在源头上消除工质的可燃性，组成以自然工质为主体，环境特性、安全性和循环性能俱佳的HCs/阻燃剂混合工质，用以在热泵系统中替代CFC114。
工质的名称、分子式及基本参数制冷剂 工质名称 分子式 分子量Tb/℃ Tc/℃ Pc/MPa ωCFC114 1，2-二氯四氟乙 CClF2CClF2170.903.70 145.703.263 0.253烷HC600 丁烷CH3CH2CH2CH358.12 -0.45 152.053.800 0.193HFC13I1 三氟碘甲烷 CF3I 195.9 -21.83123.293.953 0.176HFE143 二氟甲基·氟甲 CHF2OCH2F 100.0 30.06 186.834.141 0.325基醚HFC245ca1，1，2，2，3-五氟丙CHF2CF2CH2F134.0 25.00 178.403.885 0.344烷HFC245fa1，1，1，3，3-五氟丙CF3CH2CHF2134.0 15.30 157.503.644 0.312烷具体实施方式
实施例1取60mol％HC600，35mol％FC13I1，5mol％ HFE143，在常温下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例2取80mol％ HC600，10mol％ FC13I1，10mol％ HFC245ca，在常温下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例3取85mol％ HC600，10mol％ FC13I1，5mol％ HFC245fa，在常温下进行物理混合后作为制冷剂。
若热泵系统的设计工况取为蒸发温度为40℃，冷凝温度约为80℃，过热温度根据具体的工质组成来确定，保证压缩机入口工质为饱和气态，过冷温度为75℃，压机效率为85％，根据循环计算，将上述三个实施例的有关参数以及与CFC114比较列于下表1表1实施例制冷剂的性能与CFC114的性能比较
注表中‘*’均为与CFC114的相对值由上表可见，这三个实施例的环境性能要比CFC114好。从排气温度看，这三个实施例与CFC114接近。冷凝压力、蒸发压力等参数均与CFC114相近，可直接充灌。从热工性能上看，COP、容积制热量都要比CFC114高，由于HCs的良好溶油性，新工质的实际COP会比CFC114的实际COP更高些。
本发明属于绿色系列合成工质，以自然工质(碳氢化合物)为主体，环境特性优良(ODP值为0、GWP值低)；安全不可燃，与机组材料和润滑油兼容，价格低廉；热力性能优良，主要循环性能指标优于CFC114，可用于在热泵系统中灌注式替代环害工质CFC114。具有环保和节能效益。
权利要求
1.绿色中高温热泵合成工质，其特征是用碳氢化合物(HCs)和FC13I1、HFE143、HFC245ca、HFC245fa等进行合成，由HC600、FC13I1、HFE143组成绿色中高温热泵合成工质-1，由HC600、FC13I1、HFC245ca组成绿色中高温热泵合成工质-2，由HC600、FC13I1、HFC245fa组成绿色中高温热泵合成工质-3。
2.按照权利要求1所述的绿色中高温热泵合成工质，其特征是所述三种绿色合成共质的具体摩尔配比为HC600/FC13I1/HFE143(绿色中高温热泵合成工质-1)50-90/5-30/5-20mol％，HC600/FC13I1/HFC245ca(绿色中高温热泵合成工质-2)50-85/5-35/5-25mol％，HC600/FC13I1/HFC245fa(绿色中高温热泵合成工质-3)55-90/5-30/5-25mol％。
3.按照权利要求1或2所述的绿色中高温热泵合成工质，其特征是所述合成工质以自然工质碳氢化合物(HCs)为主体，HFE143、HFC245ca、HFC245fa等物质在制冷系统中除作为制冷剂外，同时作为阻燃剂。
全文摘要
绿色中高温热泵合成工质，以自然工质碳氢化合物(HCs)为主体，HC600与FC13I1、HFE143、HFC245ca、HFC245fa等组成不同组元和组分的新型绿色中高温热泵工质，并由不同组元和组分采用各自不同的摩尔配比。FC13I1、HFE143、HFC245ca、HFC245fa四种工质在制冷系统中除做为制冷剂外，也做为阻燃剂。本发明的有益效果在于，通过引入阻燃组元工质，并变化混合物的组元和组成，在源头上消除了工质的可燃性，组成以自然工质为主体，环境特性、安全性和循环性能俱佳的HCs/阻燃剂混合工质，用以在中高温热泵系统中替代CFC114。
文档编号C09K5/00GK1418927SQ0215391
公开日2003年5月21日 申请日期2002年12月5日 优先权日2002年12月5日
发明者王怀信, 马利敏 申请人:天津大学