专利名称：一种新型热泵工质的制作方法
技术领域：
本发明涉及循环工质，尤其涉及一种新型热泵工质。
背景技术：
热泵实质上是一种热量提升装置，其作用是从周围环境中吸取热量，并把它传递给被加热的物体，其工作原理是利用逆卡诺原理，即借助一小部分电力，推动压缩机对工质做功，让它在蒸发器中吸收周围环境中的热量，再经冷凝器释放出来供人们使用，是一种能效较高的制热设备。上世纪30年代，随着氟利昂制冷机的发展，热泵有了较快的发展，而1973年的全球性能源危机，进一步促进了热泵在全世界范围内的发展。但热泵的大规模商业应用是最近20年的事，其中最大的用途在于制取热水以及进行物料干燥。热泵制热设备由于具有安全、节能、环保等优点，很受用户的欢迎；在我国，热泵制热设备的需求量也在逐年增长，大有成为制热设备主流的趋势，其生产量也呈现迅速增长的态势。而且随着热泵制热设备用途的拓展，其对制热温度和速度的要求也越来越高，即要求制热温度高又要求制热速度快，而现在我国生产的热泵制热设备中使用的热泵工质均为传统的HCFC-22及一些混合工质，尚无法同时满足制热温度和速度的要求。HCFC-22虽然具有优良的热工性能，但其在热泵工况下的压力较高，对系统的耐压要求较高，而且其环境性能不佳，需要改善。而混合工质主要分为ODP=O和ODP ^ 0两种，ODP ^ 0的混合工质中含有HCFC类物质，不符合环保要求；而ODP=O的混合工质也需要考虑温室效应的问题，只有零 ODPJS GWP的工质才为符合环保要求的替代工质。目前ODP=O的热泵用混合工质主要为R410A和R417A。R410A虽具有良好的传热性能，制热量大、能效高；但其热泵工况下压力过高，甚至比HCFC-22还高50%左右，对系统的要求比HCFC-22更高，不但将大大增加生产成本，而且无法在正常工作状态下达到70°C 以上的温度；同时R410A的GWP值达到2100，不符合环保要求。R417A虽然热泵工况下压力有所降低，但容积制热量较R22下降过多，而且其GWP值达到2300，温室效应过大，不符合环保要求。除了 R410A和R417A以外，国内外还对各种热泵工质进行了大量的研究，主要如下
1)公开号为 CN15632M 和 CN1563256 的发明专利，采用 HFCliMa，HFC143, HFC236fa, HFC245fa等组成混合工质用于热泵系统，虽然能达到较高的制热温度，但制热量较小。2)公开号为 CN1740263 和 CN1757695 的发明专利，采用 HFC 134a, HFC227ea, HFC236fa，HFC245fa等组成混合工质用于热泵系统，虽然能达到的制热温度较高，但制热量较小，甚至低于HFC-13^，且工质的GWP值较高，不符合环保要求。3)公开号为 CN1775890、CN1493642、CN1978581 和 CN1493643 的发明专利，采用含有HCFC-22或HCFC-124的混合工质用于热泵系统，虽然能达到的制热温度较高，制热量也较大，能直接在原HCFC-22的系统中替代使用，但其ODP值不为零，不符合环保要求。
4)公开号为CN1869144的发明专利，采用HC_600a为主的混合工质用于热泵系统， 虽然工质本身环境性能优异，且能达到的制热温度也较高，但其制热量过小，与HCFC-22差距过大，不适合在原HCFC-22的系统中直接替代使用。5)公开号为CNlO 1033389和CNlO 1033388的发明专禾|J，采用含三氟碘甲烷 (R13I1)的混合工质用于热泵系统，虽然具有较良好的环境性能和热力性能，但由于碘(I) 不可人工合成，使得FC-13I1价格昂贵，使用成本极高，不利于广泛使用。6)公开号为CN1884428的发明专利，采用HFC-125、HFC_161等组成的混合工质用于热泵系统，虽然具有与HCFC-22接近的制热量及能达到较高的制热温度，且GWP值有一定下降，但绝对值仍较高，环境性能仍有待改善。为了同时满足工质的使用要求和环保要求，必须寻找一种热力性能接近HCFC-22， 环境性能尤其GWP优于HCFC-22并能直接使用HCFC-22压缩机和润滑油从而降低替代成本的新型热泵工质。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型热泵工质。本发明所提供的这种热泵工质环境性能优异，不仅不破坏大气臭氧层，而且温室效应较小，符合当前抑制全球气候变暖的环保要求。此外，在相同的冷凝压力下还兼顾了较高的制热温度和较大的制热量，而且密度小，能效高，可作为HCFC-22的长期替代物，使用性能良好。为达到此目的，本发明提供如下技术方案
一种新型热泵工质，由1,1-二氟乙烷(HFC-152a)、l，l，l，2-四氟乙烷(HFC_134a)、氟乙烷(HFC-161)和碳氢组分组成，其中碳氢组分为异丁烷(HC-600a)、正丁烷(HC-600)和丙烷(HC-290)中的一种或几种的混合物，各组分的质量百分比为
HFC--161 ιο%--70%HFC--152a:5%--30%HFC--134a:0%--60%
碳氢组分1%_30%
各组分比较优选的质量百分比为
HFC-161 30%-50% ；
HFC-152a 5%-20% ；
HFC-134a 20%-60% ；
碳氢组分3%-20%
各组分最优选的质量百分比为
HFC-161 30%-40% ；
HFC-152a 5%-15% ；
HFC-134a 35%-50% ；
碳氢组分5%-10%
本发明所述的热泵工质与现有技术相比，具有以下优点
(1)环境性能良好，不仅消耗臭氧层潜能ODP值为0，而且全球变暖潜能GWP值小，符合环保要求；(2)在相同冷凝压力下，制热温度高于R22、R410A、R417A，制热量高于HFC-13^、R417A 等热泵工质，兼顾了高制热温度和大制热量，使用性能良好；
(3)密度小，可以减少系统的充注量；能效高，具有节省资源、节约能源的优点；可直接用于原使用R22的系统中，可作为HCFC-22的长期替代物使用。
具体实施例方式下面结合具体实施例来对本发明进行进一步说明，但并不将本发明局限于这些具体实施方式
。本领域技术人员应该认识到，本发明涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。本发明提供的热泵工质，其制备方法是1，1- 二氟乙烷(HFC-15h)、l，1，1,2-四氟乙烷(HFC-13^)、氟乙烷(HFC-161)和碳氢组分，其中碳氢组分为异丁烷(HC-600a)、正丁烷(HC-600)和丙烷(HC-290)中的一种或几种的混合物共四种组分，按照其相应的配比在液相状态下进行物理混合。上述组分中的1，1，1，2-四氟乙烷(HFC_13^)，其分子式为CH2FCF3，分子量为 102. 03，标准沸点为-26. 1°C，临界温度为101. 1°C，临界压力为4. 06MPa。上述组分中的氟乙烷(HFC-161)，其分子式为CH3CH2F,分子量为48. 06，标准沸点为-37. 1°C，临界温度为102. 2°C，临界压力为4. 70MPa。上述组分中的1，1- 二氟乙烷(冊(-15加)其分子式为CH3CHF2，分子量为66. 05，标准沸点为-24. 02°C，临界温度为113. 26°C，临界压力为4. 52MPa。上述组分中的异丁烷(HC_600a)，其分子式为CH (CH3) 2CH3，分子量为58. 12，标准沸点为-11. 6°c，临界温度为134. 7°C，临界压力为3. 64MPa。上述组分中的正丁烷(HC-600)，其分子式为CH3CH2CH2CH3，分子量为58. 12，标准沸点为-0. 5°C，临界温度为152. 0°C，临界压力为3. 80MPa。上述组分中的丙烷(HC-290)，其分子式为CH3CH2CH3，分子量为44. 10，标准沸点为-42. 1°C，临界温度为96. 7°C，临界压力为4. 25MPa。实施例1
将HFC-16UHFC-152a,HFC-134a,HC-600在液相下按70 5 20 5的质量百分比进行物理混合。实施例2
将HFC-161、HFC-152a、HFC-134a、HC-600在液相下按10 :25 60 5的质量百分比进行物理混合。实施例3
将 HFC-161、HFC-152a、HFC-134a、HC-600 在液相下按 30 30 30 10 的质量百分比进行物理混合。实施例4
将HFC-161、HFC-152a、HFC-134a、HC-600在液相下按30 15 50 5的质量百分比进行物理混合。实施例5
将HFC-161、HFC-152a、HFC-134a、HC-600在液相下按50 10 35 5的质量百分比进行物理混合。实施例6
将HFC-161、HFC-15^i、HFC-13^、HC-600在液相下按65 30 0 5的质量百分比进行物
理混合。实施例7
将HFC-161、HFC-152a、HFC-134a、HC-600在液相下按35 10 50 5的质量百分比进行物理混合。实施例8
将HFC-161、HFC-15^i、HFC-13^、HC-600在液相下按40 5 50 5的质量百分比进行物
理混合。实施例9:
将 HFC-161、HFC-152a、HFC-134a、HC-600、HC-600a 在液相下按 35 10 50 2 3 的质量百分比进行物理混合。实施例10
将 HFC-161、HFC-152a、HFC-134a、HC-600、HC-600a、HC-290 在液相下按 35 10 50 2 2 1的质量百分比进行物理混合。实施例11
将HFC-161、HFC-15^i、HFC-13^、HC-600在液相下按；35 14 50 1的质量百分比进行物理混合。实施例12
将 HFC-161、HFC-152a、HFC-134a、HC-600a 在液相下按 10 :30 30 30 的质量百分比进行物理混合。实施例13
将 HFC-161、HFC-152a、HFC-134a、HC-600a 在液相下按 40 10 30 20 的质量百分比进行物理混合。
现将上述实施例的性能与HCFC-22、R410A、R417A和HFC_13^等热泵工质进行比较，说明本发明的特点和效果，但并不将本发明局限于这些具体实施方式
。本领域技术人员应该认识到，本发明涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。1、近共沸
表1温度滑移的比较(单位°c)
权利要求
1. 一种新型热泵工质，其特征在于该工质由1，1-二氟乙烷(HFC-15^i)、1，1，1，2_四氟乙烷(HFC-13^)、氟乙烷(HFC-161)和碳氢组分组成，其中碳氢组分为异丁烷(HC_600a)、 正丁烷(HC-600)和丙烷(HC-290)中的一种或几种的混合物，各组分的质量百分比为HFC-161 10%-70%HFC-152a5%-30%HFC-134a0%-60%碳氢组分1%-30%
2.根据权利要求2所述的新型热泵工质，其特征在于所述HFC-152a、HFC-134a, HFC-161和碳氢组分的质量百分比为HFC-161 30% -50% ； HFC-152a 5% -20% ； HFC-134a 20% -60% ； 碳氢组分3^-20%
3.根据权利要求3所述的新型热泵工质，其特征在于所述HFC-152a、HFC-13^、 HFC-161和碳氢组分的质量百分比为HFC-161 30% --40% ；HFC-152a5% --15% ；HFC-134a35%-50%碳氢组分5% --10%
全文摘要
本发明公开了一种新型热泵工质。该工质由1，1-二氟乙烷(HFC-152a)、1，1，1，2-四氟乙烷(HFC-134a)、氟乙烷(HFC-161)和碳氢组分组成，其中碳氢组分为异丁烷(HC-600a)、正丁烷(HC-600)和丙烷(HC-290)中的一种或几种的混合物。其质量百分比为HFC-152a5%-30%；HFC-134a0%-60%；HFC-16110%-70%；碳氢组分1%-30%。该工质的ODP值为零，GWP值低，相同压力下冷凝温度高，制热量大，能效高，兼顾了环境性能和使用性能；可直接用于原使用R22的系统中，并且可以减少充灌量，提高能效比，具有节省资源、节约能源的优点。该热泵工质可作为HCFC-22的长期替代物。
文档编号C09K5/04GK102250587SQ201110143969
公开日2011年11月23日 申请日期2011年5月31日 优先权日2011年5月31日
发明者丁元胜, 方小青, 董经博, 郭智恺, 陈慧闯 申请人:中化蓝天集团有限公司, 浙江蓝天环保高科技股份有限公司