专利名称：：含有N<sub>2</sub>O的复叠制冷系统低温级混合工质及其制备方法
技术领域：
：本发明属于利用复叠系统制冷的
技术领域：
，具体涉及一种含有&0(R744A)的复叠制冷系统低温级混合工质。
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，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f盾环系统和外复叠制冷循环系统，而多级压縮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。外复叠制冷系统在工业以及商业制冷领域因可以持续的满足低温大冷量的需求而得到了广泛的应用。目前采用较多的复叠制冷系统的工质为R134a/R23，但是其温室效应潜能值(GWP)较高，且充灌量较大，容积制冷较低。为了满足环保和大冷量需求，复叠制冷循环系统工质向着环保型天然工质方向发展。制约复叠制冷循环技术发展的关键问题之一，就是适宜的循环工质。开发环境友好，热力性能优良的新型低温级工质，对于复叠制冷循环技术的发展至关重要。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。
发明内容本发明的目的在于提供一种适用于180220K温区含有N20(R744A)的复叠制冷系统低温级混合工质。在具体浓度配比方面充分考虑高低温级压縮机适宜的运行压比范围，使其环境特性和循环性能最佳。以下对本发明的各组元和组分进行介绍。适用于180220K温区含有即(R744A)的复叠循环系统低温级混合工质，含一氧化二氮(R744A)和乙烷(R170)、三氟甲烷(R23)、六氟乙垸(R116)、氟甲烷(R41)、二氧化碳(R744)中的一种或两种的混合物。各组元物质的基本参数如表1所示。适用于180220K温区含有N20(R744A)的复叠循环系统低显级混合工质，可以由含一氧化二氮(R744A).和乙烷(R170)、三氟甲烷(R23)、六氟乙烷(R116)、氟甲垸(R41)、二氧化碳(R744)中的一种或两种组成。上述各组元物质的具体配比(质量百分数)为R744A/R170/R232-98/2-98/0-96%或2-98/0-96/2-98%;R744A/R170/R1162-98/2-98/0-96%或2-98/0-96/2-98%;2-98/2-98/0-96%或2-98/0-96/2-98%;2-98/2-98/0-96%或2-98/0-96/2-98%;2-98/2-98/0-96%或2-98/0-96/2-98%;2-98/2-98/0-96%或2-98/0-96/2-9挑；2-98/2-98/0-96%或2-98/0-96/2-98%;2-98/2-98/0-96%或2-98/0-96/2-98%;2-98/2-98/0-96%或2-98/0-96/2-98%;2-98/2-98/0-96%或2-98/0-96/2-9挑；以上每组混合工质的质量百分比之和为100%。含有N"的复叠制冷系统低温级混合工质的制备方法，将一氧化二乙烷(R170)、三氟甲烷(R23)、六氟乙烷(R116)、氟甲烷(R41)、中的一种或两种在液相状态下进行物理混合得到。本发明具有以下优点和有益效果R744A/R170/R41R744A/R170/R744R744A/R23/R116R744A/R23/R41R744A/R23/R744R744A/R116/R41R744A/R116/R744R744A/R41/R744二氮(R744A)和二氧化碳(R744)(1)环境性能表1给出了本发明混合工质的组元与传统复叠式低温级工质R23的环境性能的比较，可以看出，本发明的臭氧层破坏潜能(0DP)和R23—样，均为零，不会破坏大气臭氧层；但是含有仏0(R744A)的复叠制冷系统低温级混合工质，其温室效应潜能值(GWP)较R23小，完全符合新型制冷剂的环保要求。可以减少温室气体的排放；(2)热工参数在180220K温区设计工况下，复叠系统的高低温级蒸发压力、冷凝压力、排气温度以及运行压比均满足复叠系统安全运行范围；本发明除了含有R170(乙烷)的混合工质外，其余混合工质滑移、温度很小，是近共沸混合物，泄露对组元成分及性能的影响非常小。(3)循环性能在本发明的设计工况下，系统的C0P几乎和传统工质R134a/R23接近，单位质量制冷量和容积制冷量均高于传统工质R134a/R23,可减少系统制冷剂的充灌量，具有更快的降温速度，且能较大的满足负荷要求。表l混合工质中各组元的基本参数3)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>a)ThermophysicalpropertiesarebasedonREFPROP(Lemmonetal.,2007);b)Refrigerantdatasummaiy(丄M.Calmetal.,2001)具体实施例方式实施例1:按质量分数取60%的R744A和4Cm的R170，在常温下进行物理混合后得到制冷剂。实施例2:按质量分数取50%的R744A、35%的R170和15%的R23,在常温下进行物理混合后作为制冷剂。实施例3:按质量分数取35%的R744A、20%的R170和45%的R41,在常温下进行物理混合后作为制冷剂。实施例4:按质量分数取30%的R744A、45%的R170和25%的R116，在常温下进行物理混合后作为制冷剂。实施例5:按质量分数取50%的R744A、35%的R170和15%的R744，在常温下进行物理混合后作为制冷剂。实施例6:按质量分数取359E)的R744A和659fe的R23，在常温下进行物理混合后作为制冷剂。实施例7:按质量分数取45%的R744A、20%的R23和35%的R41,在常温下进行物理混合后作为制冷剂。实施例8:按质量分数取25%的R744A、65%的R23和10%的R116，在常温下进行物理混合后作为制冷剂。实施例9:按质量分数取15%的R744A、35%的R23和50%的R744，在常温下进行物理混合后作为制冷剂。实施例10:按质量分数取85%的R744A和15%的R116，在常温下进行物理混合后作为制冷剂。实施例ll:按质量分数取45°/。的R744A、15%的R116和40%的R41，在常温下进行物理混合后作为制冷剂。实施例12:按质量分数取65%的R744A、10%的R116和25%的R744，在常温下进行物理混合后作为制冷剂。实施例13:按质量分数取15%的R744A和85%的R41，在常温下进行物理混合后作为制冷剂。实施例14:按质量分数取45。/o的R744A、25%的R41和30%的R744，在常温下进行物理混合后作为制冷剂。实施例15:按质量分数取85%的R744A和15%的R744,在常温下进行物理混合后作为制冷剂。实施例16:按质量分数取2%的R744A和98%的R744,在常温下进行物理混合后作为制冷剂。实施例17:按质量分数取98%的R744A和2%的R41，在常温下进行物理混合后作实施例18:按质量分数取2%的R744A、96%的R744和2%的R41，在常温下进行物理混合后作为制冷剂。实施例19:按质量分数取5%的R744A、2%的R170和93%的R41，在常温下进行物理混合后作为制冷剂。实施例20:按质量分数取2%的R744A、1%的R170和97%的R41,在常温下进行物理混合后作为制冷剂。若复叠式制冷循环的设计工况取为高温级的冷凝温度为4(TC，吸气过热度为5°C，过冷度为5°C，冷凝蒸发器的传热温差为5°C，本发明的高温级制冷剂以R134a制冷工质为基准(也可选用其余适宜的环保型工质作为高温级制冷剂)；低温级的蒸发温度取不同的制备温区下的平均蒸发温度，且带回热器，其过冷度设为5'C;高低温级压缩过程定熵效率均为75°/。。根据循环模拟计算，现以制备190K和210K温区含有&0(R744A)的复叠循环系统低温级混合工质为例，其低温级运行有关参数和整个复叠系统循环性能指标如下表2.190K温区低温级运行参数及系统性能<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表4.190K温K低温级运行参数及系统性能<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表6.210K温区低温级运行参数及系统性能<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表7.210K温区低温级运行参数及系统性能<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表8.210K温区低温级运行参数及系统性能<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>权利要求1、含有N2O的复叠制冷系统低温级混合工质，其特征在于该低温级混合工质含一氧化二氮(R744A)和乙烷(R170)、三氟甲烷(R23)、六氟乙烷(R116)、氟甲烷(R41)、二氧化碳(R744)中的一种或两种。2、根据权利要求1所述的含有N20的复叠制冷系统低温级混合工质，其特征在于:低温级混合工质中各物质的质量分数为R744VR170/R232-98/2-98/0-96%或2-98/0-96/2-98%;2-98/2-98/0_96%或2-98/0-96/2-98%;2-98/2-98/0-96%或2-98/0-96/2-98%;2-98/2-98/0-96%或2-98/0-96/2-98%;2-98/2-98/0-96%或2-98/0-96/2-98%;2-98/2-98/0-96%或2-98/0-96/2-9挑；2-98/2-98/0-96%或2-98/0-96/2-98%;2-98/2-98/0-96%或2-98/0-96/2-98%;2-98/2-98/0-96%或2-98/0-96/2-98%;2-98/2-98/0-96%或2-98/0-96/2-98%;t百分比之和为100%。3、一种如权利要求1所述的含有&0的复叠制冷系统低温级混合工质的制备方法，其特征在于将一氧化二氮(R744A)和乙烷(R170)、三氟甲烷(R23)、六氟乙烷(R116)、氟甲垸(R41)、二氧化碳(R744)中的一种或两种在液相状态下进行物理混合得到。R744A/R170/R116R744A/R170/R41R744A/R170/R744R744A/R23/R116R7楊/R23/R41R744A/R23/R744R744A/R116/R41R744A/R116/R744R744A/R41/R744以上每组混合工质的质j全文摘要本发明涉及适用于180～220K温区的含有N<sub>2</sub>O的复叠制冷系统低温级混合工质及其制备方法，该低温级混合制冷剂含低沸点工质N<sub>2</sub>O(R744A)和乙烷(R170)、三氟甲烷(R23)、六氟乙烷(R116)、氟甲烷(R41)、二氧化碳(R744)中的一种或两种，在常温下物理混合而成。本发明不破坏臭氧层，温室效应势低，符合环保要求；其热工参数适宜，循环性能优良，可采用现有的复叠低温级压缩机优化设计新工质系统。该混合制冷剂可作为现有复叠制冷低温级系统中的替代制冷剂。文档编号C09K5/04GK101434831SQ200810232588公开日2009年5月20日申请日期2008年12月5日优先权日2008年12月5日发明者冯永斌,敏张,刚晏,钱文波,锴陶申请人:西安交通大学