专利名称：：自复叠循环系统中含有N<sub>2</sub>O的混合工质的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种多元混合工质制冷剂，具体涉及一种适用于200240K温区自复叠循环系统中含有N20的混合工质。
背景技术：
：单级蒸汽压縮制冷循环所达到的最低制冷温度一般为230K，当冷凝压力一定时，要想达到较低的蒸发温度，会导致系统压比增大，输气系数降低，冷量减少，且使得实际压縮机的效率降低，耗功增大，排气温度升高，运行条件恶化。为了达到降低的温度可以采用多级压縮制冷循环系统和外复叠制冷循环系统，而多级压缩系统和外复叠循环系统需要专门的压縮机，且制冷系统复杂化，效率不高、成本高、可靠性低。自复叠制冷循环系统通常用于获得230K以下的温度，根据温区的不同而应用于不同的领域，如食品的速冻冷冻、低温生物的保鲜保存、电子设备的冷却等。自复叠制冷循环采用非共沸混合工质作为制冷剂，采用一台压缩机，以其独特的优势而日益受到广泛地关注。如图1所示的自复叠制冷循环系统，组成部件相对简单，它包括压缩机101、冷凝器102、气液分离器103、节流阀104和106、冷凝蒸发器105、蒸发器107和单向阀108，其中气液分离器103、节流阀104和冷凝蒸发器105来实现混合工质分离的目的，其循环方法过程为压縮机101将混合制冷剂蒸汽压縮，混合制冷剂蒸汽在冷凝器102内冷凝放热，其中高沸点的制冷剂大部分冷凝，低沸点的制冷剂少部分冷凝，在气液分离器103进行气液分离分成两路流出，从气液分离器出来的富含有高沸点组分的混合工质液体，经节流阀104节流，与蒸发器107出来的富含有低沸点组分的混合工质混合，后将从气液分离器103出来的气体(富含低沸点组分的混合工质)冷凝成液体，然后吸入压縮机101，完成整个循环，单向阀108起平衡作用。如果需要提高自复叠制冷循环系统机组的性能，可以在系统中加入辅助换热器109，其系统示意图如图2所示它是由压縮机101、冷凝器102、气液分离器103、冷凝蒸发器105、蒸发器107、换热器109、节流阀104和单向阀108组成。对于不同的部件之间发生的是不同的热力过程，包括压縮机内进行的绝热压縮、冷凝器内等压放热，气液分离器的两相分离过程，冷凝蒸发器内的两相换热过程，节流元件内的节流膨胀过程，这都是实现能量转换的过程，由压縮机吸入的功以及吸收外界环境热量转化为冷凝器的热量，富含低沸点的混合工质与富含高沸点的混合工质进入冷凝蒸发器冷却高压侧富含低沸点的气体混合工质，自身温度升高后，进入压縮机完成一个热力循环。因此混合工质对自复叠制冷循环系统性能的影响主要体现在对上述几个热力过程的影响。此外，不同热力过程在自复叠循环系统中的地位并不一致，其中冷凝蒸发器内的热力过程对自复叠循环系统的影响(尤其是采用多元混合工质时)最大，同时换热过程的效果对二次节流过程有很大影响，将使节流过程的损失也大大降低。因此对混合工质选择要综合考虑对各个热力过程的影响，对于优选的工质是使每个过程的不可逆损失降低，最终系统获得最佳性能。自复叠混合工质的组成与实现制冷的硬件及这些硬件的构成系统的形式是密切相关的，因此混合工质作为冷量传递的载体，其固有性能是决定制冷系统性能的最根本因素。目前尚未涉及含有N20(R744A)的混合工质针对上述温区的报道。
发明内容本发明的目的是提供一种适用于200240K温区自复叠循环系统中含有N20的混合工质。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案自复叠循环系统中含有N20的混合工质，由质量分数为1550%的第1组物质和余量的第2组物质组成，其中第1组物质为N20(R744A)或&0(R744A)与乙烷(R170)、三氟甲垸(R23)、六氟乙烷(R116)、氟甲烷(R41)、二氧化碳(R744)、乙烯(R1150)中一种或多种的混合物，第2组物质为1,1,l-三氟乙垸(R143a)、丙烯(R1270)、五氟乙垸(R125)、丙烷(R290)、全氟丙烷(R218)、环丙烷(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)、异丁垸(R600a)、八氟环丁烷(RC318)、1-丁烯(1-C4H8)、顺式2-丁烯(顺式C4Hs)、反式2-丁烯(反式QH8)、异丁烯((:4118)、全氟丁垸(C4F一中的一种或多种。本发明的混合工质制冷剂主要应用于200240K温区自复叠循环系统中，采用含有N20(R744A)的自复叠循环系统混合工质，其中，第1组物质为低沸点的丁质，第2组物质为中高沸点的工质。本发明的混合工质用于自复叠循环系统时的工作过程为多元混合工质被压縮机压縮后，经冷凝器放热，然后加入气液分离器，将富含较多的高沸点组分液体混合工质经节流阀节流进入冷凝蒸发器，将富含较多低沸点组分的蒸汽冷凝，然后经节流阀节流进入蒸发器，蒸发器中的液体制冷剂吸收外界热量后，与富含高沸点的混合制冷剂混合进入冷凝蒸发器吸热后回到压縮机，完成整个循环。本发明的混合工质与目前自复叠制冷系统使用的工质相比具有以下优点1、本发明的混合工质可以有效地实现200240K温区的制冷，且N20(R744A)臭氧品消耗潜能(ODP)为零，温室效应指数(GWP)较低。2、N20是天然存在的物质，原料易取，与其相配的其它制冷剂价格也比较合适，所以使用该混合制冷剂可以给企业降低成本。图1为自，复叠循环系统的流程图2为加换热器的自复叠循环系统的流程图。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。实施例1—实施例4:适用于200K温区自复叠循环系统的含有N20(R744A)的混合工质，环境温度为300K，制冷循环为图l所示，工质浓度及性质见下表1:<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>实施例9一实施例12:适用于220K温区自复叠循环系统的含有N20(R744A)的混合工质，环境温度为300K，制冷循环为图1所示，工质浓度及性质见下表3:表3<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>实施例13—实施例16:适用于230K温区自复叠循环系统的含有N20(R744A)的混合工质，环境温度为300K，制冷循环为图1所示，工质浓度及性质见下表4:<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>以上实施例中的百分数均为质量分数。上述实施例对应的工作压力范围为:高压在0.853.0MPa范围，低压在0.10.7MPa范围内(均为绝对压力)，压比在312范围内，冷凝蒸发器两侧换热满足热平衡约束条件，且换热过程不出现"复热"现象。本发明不局限于上述实施例，如第1组物质选N20与六氟乙烷、氟甲烷的混合物，第2组中选l，l-二氟乙烷、l，l，l-三氟乙烷、1，1,1，2-四氟乙垸、八氟环丁烷、丙二烯、1-丁烯和五氟乙烷中的一种或多种都可以作为混合工质应用于自复叠制冷循环系统中，同样能达到一定的制冷效果。结合图1所示的自复叠制冷循环系统，实施例l一实施例20的混合工质使用时的循环过程为压縮机101将混合工质制冷剂蒸汽压縮，混合工质冷剂蒸汽在冷凝器102内冷凝放热，其中中高沸点的第2组物质大部分冷凝，低沸点的第1组物质少部分冷凝，在气液分离器103进行气液分离分成两路流出，从气液分离器103出来的富含有高沸点组分的混合工质液体，经节流阀104节流，与蒸发器107出来的富含有低沸点组分的混合工质混合，后将从气液分离器103出来的气体(富含低沸点组分的混合工质)冷凝成液体，然后吸入压縮机101，完成整个循环，单向阀108起平衡作用。图2是在图1的基础上增加了换热器109，本发明的混合工质同样适用于图2所示的自复叠制冷循环系统。需要说明的是本发明的混合工质也适用于其余在适宜的环境温度(更低或更高)下，增加换热器的流程(在气液分离器前和压縮机前设置回热器等)以及增加储液设备的流程。权利要求1、自复叠循环系统中含有N2O的混合工质，其特征在于由质量分数为15～50％的第1组物质和余量的第2组物质组成，其中第1组物质为N2O或N2O与乙烷、三氟甲烷、六氟乙烷、氟甲烷、二氧化碳、乙烯中一种或多种的混合物，第2组物质为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、异丁烷、1，1，1，2-四氟乙烷、全氟丙烷、二甲醚、三氟碘甲烷、八氟环丁烷、丁烷、1，1，1，3，3，3-六氟丙烷、丙二烯、环丙烷、1-丁烯、顺式2-丁烯、反式2-丁烯、异丁烯、五氟乙烷、全氟丁烷中的一种或多种。全文摘要本发明公开了一种自复叠循环系统中含有N<sub>2</sub>O的混合工质，由质量分数为15～50％的第1组物质和余量的第2组物质组成，其中第1组物质为N<sub>2</sub>O或N<sub>2</sub>O与乙烷、三氟甲烷、六氟乙烷、氟甲烷、二氧化碳、乙烯中一种或多种的混合物。本发明的混合工质与目前自复叠制冷系统使用的工质相比具有以下优点本发明的混合工质可以有效地实现200～240K温区的制冷，且N<sub>2</sub>O(R744A)臭氧品消耗潜能(ODP)为零，温室效应指数(GWP)较低；N<sub>2</sub>O是天然存在的物质，原料易取，与其相配的其它制冷剂价格也比较合适，所以使用该混合制冷剂可以给企业降低成本。文档编号C09K5/04GK101445718SQ20081023149公开日2009年6月3日申请日期2008年12月24日优先权日2008年12月24日发明者冯永斌,刘玲玲,刚晏,王生软,肖建军,钱文波申请人:河南新飞电器有限公司;西安交通大学