一种混合制冷剂、制冷系统及冰箱的制作方法

1.本发明属于制冷剂技术领域，尤其涉及一种混合制冷剂、制冷系统及冰箱。


背景技术：

2.随着环保日益被重视，对于hfcs(氢氟烃)的“温室效应”，蒙特利尔议定书修订案要求一种既不破坏臭氧层又具有较低gwp值(全球变暖潜能值)的制冷剂来替代目前高gwp制冷剂，并有效应用于制冷系统中。在欧盟的f-gas法案中，规定2025年市场禁止投放含有氟化温室气体gwp在150以上所有整体全封闭的制冷产品(如陈列柜、自动售货机制冷设备)，而目前却尚未找到完美的替代传统的制冷剂r404a(gwp＝3920)的方案。
3.相关技术中，将r600a、r290及co2作为制冷剂的替代方案，r600a、r290及co2的gwp均为1，但前两者均为易燃易爆的制冷剂，且r600a单位容积制冷量较低，使得压缩机体积较大；co2用作制冷剂，压力较高，系统成本大，容易泄露且危险。因此寻找一种同时满足gwp值小于150，且具有良好的热力性能、以及具有较好的安全性能的制冷剂迫在眉睫。


技术实现要素：

4.为克服相关技术中存在的问题，本公开提出了一种混合制冷剂、制冷系统及冰箱。
5.本发明第一方面提出了一种混合制冷剂，所述混合制冷剂包括异丁烯、三氟碘甲烷(r13i1)、1,1,1,2-四氟乙烷(r134a)和反式-1，2-二氟乙烯(r1132(e))。
6.进一步可选地，以重量份计，所述混合制冷剂包括8-20重量份的异丁烯、8-32重量份的三氟碘甲烷、4-10重量份的1,1,1,2-四氟乙烷和52-68重量份的1，2-二氟乙烯。
7.进一步可选地，以重量份计，所述混合制冷剂由8-20重量份的异丁烯、8-32重量份的三氟碘甲烷、4-10重量份的1,1,1,2-四氟乙烷和52-68重量份的1，2-二氟乙烯的组成。
8.进一步可选地，以重量份计，所述混合制冷剂由12-16重量份的异丁烯、16-28重量份的三氟碘甲烷、4-8重量份的1,1,1,2-四氟乙烷和52-60重量份的1，2-二氟乙烯的组成。
9.进一步可选地，以重量份计，所述混合制冷剂由16重量份的异丁烯，16重量份的三氟碘甲烷，8重量份的1,1,1,2-四氟乙烷和60重量份的1，2-二氟乙烯组成。
10.进一步可选地，所述混合制冷剂的冷凝温度大于90℃。冷凝温度是混合制冷机由气态转化为液态的最高温度。
11.进一步可选地，所述混合制冷剂的gwp值(全球变暖潜能值)低于150。
12.本实施例的混合制冷剂的制法为：按重量份分别称取液相状态的异丁烯、三氟碘甲烷、1,1,1,2-四氟乙烷、反式-1，2-二氟乙烯，将称取的各组分混合，即得所述混合制冷剂。
13.本发明第二方面提出了一种制冷系统，所述制冷系统中流通本发明第一方面所提出的混合制冷剂。
14.进一步可选地，所述制冷系统包括压缩机、冷凝器、节流装置、第一蒸发器和第二蒸发器，所述压缩机、所述冷凝器、所述节流装置、所述第一蒸发器和所述第二蒸发器依次
相连形成制冷剂循环回路；
15.其中，所述第一蒸发器的蒸发温度低于所述第二蒸发器的蒸发温度。
16.本发明第三方面提出了一种冰箱，其采用本发明第二方面所提出的制冷系统，其中，所述第一蒸发器置于所述冰箱的冷冻区，所述第二蒸发器置于所述冰箱的冷藏区。
17.本发明的技术方案可以包括以下有益效果：本发明的混合制冷剂的gwp值低于150，符合环保要求，通过将各组分以适当的配比混合制得的混合制冷剂的热力性能优秀。本发明的混合制冷机的临界温度大于90℃，可以使得混合制冷剂在高的冷凝温度下液化，换热器的效率更高。
18.本发明的混合制冷剂中的异丁烯和反式-1，2-二氟乙烯(r1132(e))可以拓宽混合制冷剂的温度滑移范围，反式-1，2-二氟乙烯r1132(e)可以增加制冷剂的容积制冷量。三氟碘甲烷(r13i1)和1,1,1,2-四氟乙烷(r134a)为不可燃制冷剂，与可燃制冷剂异丁烯和反式-1，2-二氟乙烯(r1132(e))混合后可以降低甚至消除异丁烯和反式-1，2-二氟乙烯(r1132(e))的可燃性，提高制冷剂的安全性。
附图说明
19.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
20.图1是根据一示例性实施例示出的制冷系统的示意图。
具体实施方式
21.以下通过具体实施方式的描述对本发明作进一步说明，但这并非是对本发明的限制，本领域技术人员根据本发明的基本思想，可以做出各种修改或改进，但是只要不脱离本发明的基本思想，均在本发明的范围之内。
22.本实施例是按重量份分别称取液相状态的异丁烯、三氟碘甲烷、1,1,1,2-四氟乙烷、反式-1，2-二氟乙烯，将称取的各组分混合，即得混合制冷剂。各组份物质的基本参数见表1。
23.表1：各组份物质的的基本参数
24.名称分子量标准沸点℃gwp异丁烯56.1-7.01三氟碘甲烷195.9-21.911,1,1,2-四氟乙烷102.0-26.11430反式-1，2-二氟乙烯64.0-52.51
25.本实施例的混合制冷剂用于双温制冷系统，本实施例的制冷系统如图1所示，包括压缩机1、冷凝器3、节流装置2、第一蒸发器4和第二蒸发器5，压缩机1、冷凝器3、节流装置2、第一蒸发器4和第二蒸发器5依次相连形成制冷剂循环回路。从压缩机1排气口出来的高温高压混合气态制冷剂进入冷凝器3冷凝，系统中的混合制冷剂冷凝成液体，液体经过节流装置2节流先后进入第一蒸发器4和第二蒸发器5蒸发，最后回到压缩机。当制冷系统用于冰箱时，第一蒸发器3置于冰柜的冷冻区，而第二蒸发器4置于冷藏区。
26.由于本实施例的混合制冷剂为非共沸制冷剂，拥有大温度滑移，在相同蒸发压力
下，第一温蒸发器4的蒸发温度要低于第二温蒸发器5的，从而使得蒸发温度与温区匹配。这是因为混合制冷剂在相同的蒸发压力下蒸发温度由低变高，在前半段满足第一蒸发器的低温蒸发的同时，在后半段满足第二蒸发器的高温蒸发，降低了传热温差；而对于纯质制冷剂，在相同的蒸发压力下蒸发温度不变，在满足低温蒸发后，对于高温区域，依然只能用同样的蒸发温度，传热温差大于混合制冷剂，温差越大不可逆损失越大。
27.以下将各组分以不同配比混合制得不同的混合制冷剂。
28.实施例1
29.异丁烯、三氟碘甲烷(r13i1)、1,1,1,2-四氟乙烷(r134a)、反式-1，2-二氟乙烯(r1132(e))四种组分在常温液相下按8:16:10:66的比例混合得到一种混合制冷剂。
30.实施例2
31.异丁烯、三氟碘甲烷(r13i1)、1,1,1,2-四氟乙烷(r134a)、反式-1，2-二氟乙烯(r1132(e))四种组分在常温液相下按20:16:9:56的比例混合得到一种混合制冷剂。
32.实施例3
33.异丁烯、三氟碘甲烷(r13i1)、1,1,1,2-四氟乙烷(r134a)、反式-1，2-二氟乙烯(r1132(e))四种组分在常温液相下按8:20:4:68的比例混合得到一种混合制冷剂。
34.实施例4
35.异丁烯、三氟碘甲烷(r13i1)、1,1,1,2-四氟乙烷(r134a)、反式-1，2-二氟乙烯(r1132(e))四种组分在常温液相下按8:32:8:52的比例混合得到一种混合制冷剂。
36.实施例5
37.异丁烯、三氟碘甲烷(r13i1)、1,1,1,2-四氟乙烷(r134a)、反式-1，2-二氟乙烯(r1132(e))四种组分在常温液相下按20:8:4:68的比例混合得到一种混合制冷剂。
38.实施例6
39.异丁烯、三氟碘甲烷(r13i1)、1,1,1,2-四氟乙烷(r134a)、反式-1，2-二氟乙烯(r1132(e))四种组分在常温液相下按8:16:8:68的比例混合得到一种混合制冷剂。
40.实施例7
41.异丁烯、三氟碘甲烷(r13i1)、1,1,1,2-四氟乙烷(r134a)、反式-1，2-二氟乙烯(r1132(e))四种组分在常温液相下按12:28:4:56的比例混合得到一种混合制冷剂。
42.实施例8
43.异丁烯、三氟碘甲烷(r13i1)、1,1,1,2-四氟乙烷(r134a)、反式-1，2-二氟乙烯(r1132(e))四种组分在常温液相下按8:24:8:60的比例混合得到一种混合制冷剂。
44.实施例9
45.异丁烯、三氟碘甲烷(r13i1)、1,1,1,2-四氟乙烷(r134a)、反式-1，2-二氟乙烯(r1132(e))四种组分在常温液相下按16:16:8:60的比例混合得到一种混合制冷剂。
46.对比例1
47.异丁烯、三氟碘甲烷(r13i1)、1,1,1,2-四氟乙烷(r134a)、反式-1，2-二氟乙烯(r1132(e))四种组分在常温液相下按5:19:10:66的比例混合得到一种混合制冷剂。
48.对比例2
49.异丁烯、三氟碘甲烷(r13i1)、1,1,1,2-四氟乙烷(r134a)、反式-1，2-二氟乙烯(r1132(e))四种组分在常温液相下按25:11:8:56的比例混合得到一种混合制冷剂。
50.对比例3
51.异丁烯、三氟碘甲烷(r13i1)、1,1,1,2-四氟乙烷(r134a)、反式-1，2-二氟乙烯(r1132(e))四种组分在常温液相下按20:5:8:67的比例混合得到一种混合制冷剂。
52.对比例4
53.异丁烯、三氟碘甲烷(r13i1)、1,1,1,2-四氟乙烷(r134a)、反式-1，2-二氟乙烯(r1132(e))四种组分在常温液相下按4:40:4:52的比例混合得到一种混合制冷剂。
54.对比例5
55.异丁烯、三氟碘甲烷(r13i1)、1,1,1,2-四氟乙烷(r134a)、反式-1，2-二氟乙烯(r1132(e))四种组分在常温液相下按8:25:15:52的比例混合得到一种混合制冷剂。
56.对比例6
57.异丁烯、三氟碘甲烷(r13i1)、1,1,1,2-四氟乙烷(r134a)、反式-1，2-二氟乙烯(r1132(e))四种组分在常温液相下按20:17:3:60的比例混合得到一种混合制冷剂。
58.对比例7
59.异丁烯、三氟碘甲烷(r13i1)、1,1,1,2-四氟乙烷(r134a)、反式-1，2-二氟乙烯(r1132(e))四种组分在常温液相下按12:8:10:70的比例混合得到一种混合制冷剂。
60.对比例8
61.异丁烯、三氟碘甲烷(r13i1)、1,1,1,2-四氟乙烷(r134a)、反式-1，2-二氟乙烯(r1132(e))四种组分在常温液相下按20:30:10:40的比例混合得到一种混合制冷剂。
62.实施例1～9及对比例1～8均使用于图1的制冷系统，在冷藏区温度5℃，冷冻区温度-18℃，按照等熵效率0.7，过热度5℃、过冷度5℃、环境温度35℃中进行仿真计算，上述实施例计算得到制冷系统回路的制冷循环性能与制冷剂r290相对热力性能(即相对单位容积制冷量和相对效率cop)进行对比，对比结果见表2～表3。
63.表2各制冷剂的基本参数(一)
64.[0065][0066]
表3各制冷剂的基本参数(二)
[0067]
[0068][0069]
由表2～3可知，本实施例1～9的混合制冷剂在满足环保要求的前提下，热力循环性能系数均优于r290。由表3可知，本实施例的混合制冷剂用于多温区制冷系统时，其相对容积制冷量和相对cop值优于r290制冷剂系统，可做为用于多温区冰箱的高环保制冷剂。同时对比例1～8的cop性能系数基本低于实施例1～9，相对cop(制冷系数)体现了制冷系统的制冷量，说明本实施例1-9中各组分的配比制得的混合制冷剂的制冷效果最好。
[0070]
根据对比例1和对比例2制得的制冷剂的基本参数可知，第一组分在8％～20％较合适，比例过少，则会使得第二温蒸发器的冷量不能满足要求。比例过多，则会使得第一温蒸发器的冷量不能满足要求，同时相对容积制冷量低。
[0071]
根据对比例3和对比例4制得的制冷剂的基本参数可知，考虑成本及可燃性能，第二组分在8％～32％较合适，比例过多，制冷剂整体成本过高；比例过少，则阻燃效果较弱，同时也会使得第一温蒸发器的冷量不能满足要求。
[0072]
根据对比例5和对比例6制得的制冷剂的基本参数可知，第三组分在4％～10％较合适，比例过多，gwp值不能满足低于150的要求，比例过少，则阻燃效果较弱。
[0073]
根据对比例7和对比例8制得的制冷剂的基本参数可知，第四组分在52％～68％较合适，比例过多，则会使得第二温蒸发器的冷量不能满足要求。比例过少，则会使得第一温蒸发器的冷量不能满足要求。
[0074]
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。