专利名称：含有HFO-1234yf (CF<sub>3</sub>CF=CH<sub>2</sub>)的有机朗肯循环混合工质的制作方法
技术领域：
本发明属于热泵或空调系统中的制冷剂，具体涉及到作为蒸发温度为60-100°C的低温有机朗肯循环系统中的工质。
背景技术：
低温资源(如低温地热能、废热或太阳能)发电技术的研究，对于减小化石能源消耗和co2、so2、nox等温室气体和环境污染物的排放，实现可持续发展具有重要意义。而制约低温资源发电利用的主要技术因素之一就是系统经济性。中温资源发电技术实践表明，以有机朗肯循环为基础的发电技术经济性较好。 近年来，随着能源与环境问题带来的挑战的不断加大，以及技术进步带来的发电经济性的提升，一直被认为不具备发电经济性的低温资源(特别是70-120°C温度范围)的利用开始得到关注。低温资源之所以发电利用经济性较差，其主要原因之一，就是缺乏适合的循环工质。目前用作低温有机朗肯循环的工质有C5F12、HC600等，它们或因温室效应势(GffP)很大，或因易燃易爆，而限制了其推广应用。因此开发一种环境友好、热力性能优良的新型工质，对低温有机朗肯循环技术的发展至关重要。
发明内容
本发明的目的是，提供一种适用于低温有机朗肯循环的含有HF0_1234yf的混合工质，可作为蒸发温度为60-100°C的低温地热资源，或其它低品位(如废热，太阳能等)热源的有机朗肯循环系统中的工质。本发明提出的含有HF0_1234yf (CF3CF = CH2)的有机朗肯循环混合工质共包括了 8种组元物质，具体是HF0-1234yf (CF3CF = CH2)，HFC_152a(l，I-二氟乙烷)，HFC_236ea(l，1，1，2，3，3-六氟丙烷)，HFC-245ca(l，l，2，2，3-五氟丙烷)，HFC_245fa(l，1，1，3，3-五氟丙烷),HFE-143 (CH2FOCHF2)，HFE-134 (CHF2OCHF2)和 HFC_254cb (1,1,2,2-四氟丙烷)。各组元物质的基本参数如表I所示。本发明提出的含有HF0_1234yf的有机朗肯循环混合工质，具体组成为由 HF0-1234yf、HFC_152a(l，I- 二氟乙烷)和 HFC_254cb (1，1，2，2_ 四氟丙烷)组成；或由 HF0-1234yf、HFC-152a 和 HFC-245ca(l，l，2，2，3-五氟丙烷)组成；或由HF0-1234yf、HFC_152a 和 HFC_236ea(l，1，1，2，3，3-六氟丙烷)组成；或由 HF0_1234yf、HFC-152a 和 HFE-134 (CHF2OCHF2)组成；或由 HF0_1234yf、HFC_152a 和 HFE-143 组成；或由HF0-1234yf、HFC_152a 和 HFC_245fa 组成。HF0-1234yt/HFC-152a/HFC-254cb 5-60/0-92/1-95%,HF0-1234yf/HFC-152a/HFC-245ca 7-95/0-92/1-93%,HF0-1234yf/HFC-152a/HFC-236ea 4-97/0-94/2-96%,HF0-1234yf/HFC-152a/HFE-134 4-97/0-92/1-96%,HF0-1234yf/HFC-152a/HFE-143 3-91/4-92/5-93%,
HF0-1234yf/HFC-152a/HFC-245fa 2-96/1-95/3-97%,以上每种混合工质的各组元物质质量百分数之和为100%。上述混合工质的制备方法是，将各组元物质按其指定的质量配比在常温下进行物理混合即可。本发明具有以下优点及有益效果(I)环境性能本发明的ODP等于零，环境特性优良。(2)热工参数在低温有机朗肯循环系统设计工况(如蒸发温度90°C、冷 凝温度35°C、过热度5°C或乏气过热度(TC下的蒸发压力在1500. OkPa左右、冷凝压力在350. OkPa左右、膨胀比在4. 50左右。(3)循环性能本发明在上述设计工况下的朗肯循环效率为9. 5%左右、单位质量输出净功基本在23kJ/kg以上(在汽轮机等熵效率为75%的条件下)，循环性能优良。表I低温有机朗肯循环混合工质中所含组元的基本参数Tb :正常沸点，Tc :临界温度，Pc :临界压力
组元名称分子式 f 0 J^fpa ODP GWP
2, 3, 3, 3肩氟
HFO-1234yf“希沖、 CF3CF=CH2 114.04 -29.45 -53.15 3.382 04
112 2 3-石氟
HFC-245ca’ ’ ^CF2HCF2CH2F 134.0 25.00 178.40 3.885 0-
HFC-245faCF3CH2CHF2 134.0 15.30 157.50 3.644 0 790 1112 3 3-六氟
HFC-236ea ’，，]^CF3CHFCHF2 152.0 6.50 141.10 3.533 0-
I I 2 2-四氟
HFC-254cb’ ’‘广CF2HCF2CH3 116.0 -0.78 146.10 3.753 0-
丙烷2 2 3
'Ha7C452aCHF^CH^66j05 ^240211126 451 0 120
具体实施例方式实施例I :取 lmass% HF0-1234yf,2mass% HFC_152a 和 83mass% HFC_254cb，在常温下进行物理混合后作为制冷剂。实施例2 :取 38mass% HF0-1234yf UOmass% HFC-152a 和 52mass% HFC_254ca，在常温下进行物理混合后作为制冷剂。实施例3 :取 12mass% HF0-1234yf,5mass% HFC_152a 和 83mass% HFC_236ea，在常温下进行物理混合后作为制冷剂。实施例4 :取 26mass% HF0-1234yf,3mass% HFC_152a 和 71mass% HFE-134,常温下进行物理混合后作为制冷剂。实施例5 :取 57mass% HF0-1234yf,4mass% HFC_152a 和 39mass% HFE-143,在常温下进行物理混合后作为制冷剂。实施例6 :取 16mass% HF0-1234yfU5mass% HFC_152a 和 69mass% HFC_245fa，在常温下进行物理混合后作为制冷剂。以低温地热有机朗肯循环为例，低温地热有机朗肯循环系统设计工况取为平均蒸发温度为90°C，平均冷凝温度为30°C，蒸发过热度为5°C (对有些工质，为保证避免膨胀终了进入两相区，取乏气过热度为0°C，在此条件下反算的蒸发过热度为6-10°C )，膨胀过程定熵效率以及工质泵效率为75%，根据循环计算，上述6个实施例的有关参数和循环性能指标如表2所示。表2本发明实施例性能
权利要求
1.含有HF0-1234yf(CF3CF= CH2，2，3，3，3-四氟-I-丙烯)的有机朗肯循环混合工质，包括 HFC-236ea(l，l，l，2，3，3-六氟丙烷)，HFC_245ca(l，1，2，2，3-五氟丙烷)，HFC-152a(l, I- 二氟乙烷)，HFC_245fa(l，1，1，3，3-五氟丙烷)，HFE-143 (CH2FOCHF2)，HFE-134 (CHF2OCHF2)和HFC_254cb (I，I，2，2-四氟丙烷)，其特征是混合工质由或由HF0-1234yf、HFC-152a(l，l-二氟乙烷)和 HFC_254cb (1，1，2，2-四氟丙烷)组成；或由HF0-1234yf、HFC_152a 和 HFC_245ca(l，1，2，2，3-五氟丙烷)组成；或由 HF0_1234yf、HFC-152a 和 HFC-236ea(l，1，1，2，3，3_ 六氟丙烷)组成；或由 HF0_1234yf、HFC_152a 和HFE-134 (CHF2OCHF2)组成；或由 HF0_1234yf、HFC_152a 和 HFE-143 组成；或由 HF0_1234yf、HFC-152a 和 HFC_245fa 组成。
2.按照权利要求I所述的含有HF0-1234yf(CF3CF = CH2, 2，3，3，3-四氟-I-丙烯)的有机朗肯循环混合工质，其特征是上述各组元物质的质量百分比具体为HF0-1234yf/HFC-152a /HFC_254cb 5-60/0-92/1-95%,HF0-1234yf/HFC-152a /HFC_245ca 7-95/0-92/1-93%, HF0-1234yf/HFC-152a /HFC_236ea 4-97/0-94/2-96%,HF0-1234yf/HFC-152a/HFE-134 4-97/0-92/1-96 %，HF0-1234yf/HFC-152a/HFE-143 3-91/4-92/5-93%,HF0-1234yf/HFC-152a /HFC-245fa 2-96/1-95/3-97%, 以上每种混合工质的各组元物质质量百分数之和为100%。
全文摘要
含有HFO-1234yf(CF3CF＝CH2)的有机朗肯循环混合工质，适合作为蒸发温度为60-100℃的低温有机朗肯循环系统的制冷剂。该组混合工质由HFO-1234yf；HFE-143；HFE-134；HFC-236ea；HFC-152a；HFC-245ca；HFC-245fa和HFC-254cb共8种物质按不同的质量比例组成的二元或三元混合物。其制备方法是，将上述各种组元按指定的配比在常温下进行物理混合，得到相应的混合工质。本发明工质不破坏臭氧层，温室效应势较低，符合环保要求；热工参数适宜，循环性能优良。在设计工况下的朗肯循环效率为9.5％左右，单位质量输出净功基本在20kJ/kg以上。
文档编号C09K5/04GK102732220SQ20111023232
公开日2012年10月17日 申请日期2009年10月13日 优先权日2009年10月13日
发明者张圣君, 王怀信, 郭涛, 陈晨 申请人:天津大学