具有氟烯烃制冷剂的阶式制冷系统的制作方法

专利名称：具有氟烯烃制冷剂的阶式制冷系统的制作方法
具有氟烯烃制冷剂的阶式制冷系统
背景技术：
1.发明领域本公开涉及使包含氟烯烃的制冷剂循环通过的阶式制冷系统。具体地，此类阶式系统包括中温回路和低温回路以及可用于两个回路中的任一个或两者的氟烯烃制冷剂。
2.
背景技术：
阶式制冷系统是本领域已知的，参见例如ICR07-B2-358，“CO2-DX Systemsfor Medium-and Low-Temperature Refrigeration in Supermarket Applications，，，T. Sienel, 0. Finckh, International Congress of Refrigeration (国际制冷大会)，2007年，北京。此类系统通常在中温回路中使用制冷剂，例如1，1，1，2_四氟乙烷(R134a)或其与HFC-125及HFC-143a(即R404A)的共混物并在低温回路中使用二氧化碳(CO2)以例如在超市中向展示柜提供冷却。
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过去几十年以来，制冷工业一直致力于寻找替代制冷剂以用于替代蒙特利尔议定书中规定将逐步淘汰的损耗臭氧层的氯氟烃(CFC)和氢氯氟烃(HCFC)。大多数冷冻剂制造商的解决方案都是将氢氟烃(HFC)冷冻剂商业化。目前应用最广泛的新型HFC制冷剂HFC-134a具有零臭氧损耗潜势，因此不受当前《蒙特利尔议定书》逐步淘汰规定的影响。其它环保法规可能最终导致全球性地逐步淘汰某些HFC制冷剂。目前，汽车业正面临与用于移动空调的制冷剂的全球变暖潜势有关的法规约束。因此，移动空调市场目前迫切需要找到降低全球变暖潜势的新型制冷剂。如果对例如固定式空调和制冷系统的法规约束在将来更加广泛实施，则对可用于制冷和空调产业所有领域的制冷剂的需求将感到甚至更迫切。目前提出的HFC_134a替代性制冷剂包括HFC_152a、纯烃例如丁烷或丙烷、或“天然”制冷剂例如C02。这些建议的替代物中许多是有毒、易燃和/或低能效的。也提议使用HCFC-22、R404A、R407C和R410A等的新替代物。由于已发现这些替代品，人们正在寻找此类可供选择的制冷剂的新用途以便利用它们低的或零臭氧损耗潜势和更低的全球变暖潜势。发明概沭本公开的目的是提供阶式制冷系统，其使用具有独特特征的制冷剂组合物以满足与现有制冷剂相比低的或零臭氧损耗潜势和更低的全球变暖潜势的要求。除了更低的全球变暖潜势的优点以外，本发明的阶式制冷系统可具有比当前所用的阶式制冷系统更高的能量效率和容量。因此，根据本发明提供了具有至少两个制冷回路的阶式制冷系统，每个回路使制冷剂循环通过，所述制冷系统包括(a)用于降低第一制冷剂液体的压力和温度的第一膨胀装置；(b)具有入口和出口的蒸发器，其中来自第一膨胀装置的第一制冷剂液体通过蒸发器入口进入蒸发器并在蒸发器中蒸发以形成第一制冷剂蒸气，从而产生冷却，并循环至出口 ；(c)具有入口和出口的第一压缩机，其中来自蒸发器的第一制冷剂蒸气循环至第一压缩机的入口并被压缩，从而提高第一制冷剂蒸气的压力和温度，并且压缩的第一制冷剂蒸气循环至第一压缩机的出口；(d)阶式换热器系统，其包括(i)第一入口和第一出口，其中第一制冷剂蒸气从第一入口循环至第一出口并在换热器系统中被冷凝以形成第一制冷剂液体，从而排出热量，和(ii)第二入口和第二出口，其中第二制冷剂液体从第二入口循环至第二出口并吸收由第一制冷剂排出的热量，并且形成第二制冷剂蒸气；(e)具有入口和出口的第二压缩机，其中来自阶式换热器系统的第二制冷剂蒸气 被吸入压缩机中并被压缩，从而提高第二制冷剂蒸气的压力和温度；(f)具有入口和出口的冷凝器，其用于使第二制冷剂蒸气循环通过，并用于从压缩机中冷凝第二制冷剂蒸气以形成第二制冷剂液体，其中第二制冷剂液体通过冷凝器出口离开冷凝器；和(g)第二膨胀装置，其降低离开冷凝器并进入阶式换热器系统的第二入口的第二制冷剂液体的压力和温度。第一制冷剂或第二制冷剂，或它们两者，可包含氟烯烃。在一个特定实施方案中，阶式换热器系统可包括第一和第二阶式换热器，以及在第一和第二阶式换热器之间延伸的第二热传递回路。在该实施方案中，第二制冷剂液体间接地吸收由第一制冷剂蒸气通过热传递流体排出的热量，所述热传递流体在第一阶式换热器和第二阶式换热器之间通过第二热传递回路循环。第一阶式换热器具有第一入口和第一出口、以及第二入口和第二出口，其中第一制冷剂蒸气从第一入口循环至第一出口并排出热量并被冷凝，并且第二热传递流体从第二入口循环至第二出口并吸收来自第一制冷剂蒸气排出的热量，并且循环至第二阶式换热器。第二阶式换热器具有第一入口和第一出口、以及第二入口和第二出口，其中热传递流体从第一阶式换热器的第二出口循环至第二阶式换热器的第一入口并循环至第二阶式换热器的第一出口，并且排出从第一制冷剂吸收的热量。第二制冷剂液体从第二入口循环至第二阶式换热器的第二出口，并吸收由热传递流体排出的热量，并且形成第二制冷剂蒸气。在该实施方案中，第一和/或第二制冷剂可为但不必一定为氟烯烃。还根据本发明提供介于至少两个制冷回路之间的热量交换的方法，包括(a)在第一制冷回路中从要被冷却的主体吸收热量并将该热量排放至第二制冷回路；以及(b)在第二制冷回路中吸收来自第一制冷回路的热量并将该热量排放至环境中，其中在至少一个制冷回路中的制冷剂包含氟烯烃。附图
简述结合以下附图可以更好地理解本发明，其中图I是根据本发明的一个实施方案的阶式制冷系统的示意图。图2是本发明的阶式制冷系统的另一个实施方案的示意图。图3是本发明的另一个实施方案的示意图，其显示具有第二热传递回路的阶式制冷系统，该系统从较低温度回路向较高温度回路转移热量。图4是本发明的阶式制冷系统的另一个实施方案的示意图，所述制冷系统具有多个低温回路。图5是冷却容量和关于包含HF0_1234yf和HFC_134a的制冷剂组合物性能系数对所述组合物中HF0-1234yf重量百分比的图。发明详沭在提出下述实施方案详情之前，先定义或阐明一些术语。制冷量(也称为冷却容量)是定义蒸发器中制冷剂焓变每单位质量循环制冷剂的 语(体积容量)。制冷量是制冷剂或热传递组合物制冷能力的量度。因此容量越高，对于给定制冷剂循环速率所产生的冷却就越大。冷却速率是指每单位时间内由蒸发器内的制冷剂移除的热量。性能系数(COP)是从要被冷却的主体移除的热量的量除以在给定的时间间隔范围用于操作所述循环所需的能量输入。COP越高，能量效率就越高。COP与能量效率比率(EER)直接相关，所述能量效率比率为制冷设备或空调设备在一组具体内温和外温下的效率等级。全球变暖潜势(GWP)是大气排放一千克具体温室气体与排放一千克二氧化碳相比而得的评估相对全球变暖影响的指数。可算出不同时间范围的GWP，其显示指定气体的大气寿命效应。100年时间范围的GWP通常是参考值。就混合物而言，可根据每种组分的单独GffP计算加权平均数。平流层臭氧损耗潜势(ODP)是涉及由物质造成的臭氧损耗量的数值。ODP是化学物质对平流层臭氧的影响与相似量的CFC-Il (三氯氟甲烷)所产生影响相比较的比率。因此，CFC-Il的ODP被限定为1.0。其它CFC和HCFC具有在0.01-1. 0范围内的0DP。由于它们不包含氯，HFC具有零ODP。如本文所用，术语“包含”、“包括”、“具有”或它们的任何其它变型均旨在涵盖非排他性的包括。例如，包含一系列元素的组合物、步骤、方法、制品或设备不必仅限于那些元素，而可以包括其它未明确列出的元素，或此类组合物、步骤、方法、制品或设备固有的元素。此外，除非有相反的明确说明，“或”是指包含性的“或”，而不是指排他性的“或”。例如，以下任何一种情况均满足条件A或B :A是真实的(或存在的)且B是虚假的(或不存在的)，A是虚假的(或不存在的)且B是真实的(或存在的)，以及A和B都是真实的(或存在的)。连接短语“由…组成”不包括任何没有指定的元素、步骤或成分。如果是在权利要求中，则此类词限制权利要求以不包含除了通常与之伴随的杂质以外不是所述那些的物质。当短语“由…组成”出现在权利要求的主体的子句中，而非紧接前序时，其仅限制在该子句中提到的要素；其它要素不作为整体从权利要求中被排除。连接短语“基本上由…组成”用于限定组合物、方法或设备除了照字面公开的那些以外，还包括物质、步骤、部件、组分或元素，前提条件是这些另外包括的物质、步骤、部件、组分或元素确实在很大程度上影响受权利要求书保护的本发明的一个或更多个基本特征和新颖特征。术语‘基本上由…组成’居于“包含”和‘由…组成’之间。
当申请人使用开放式术语(例如“包含”)来限定发明或其部分时，应当容易地理解到(除非另有指明)该说明应被解释为也使用了术语“基本上由…组成”或“由…组成”描述这一发明。同样使用“一个”或“一种”来描述本文所述的要素和组分。这样做仅是为了方便并对本发明的范围提供一般性的意义。这种描述应被理解为包括一个或至少一个，并且该单数也包括复数，除非很明显地另指他意。除非另有定义，本文所用的所有技术和科学术语的含义均与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的一样。虽然与本文所述的那些类似或等同的方法和材料均可用于所公开组合物实施方案的实践或测试中，但是适宜的方法和材料是下文所述的。除非引用具体段落，本文提及的所有出版物、专利申请、专利以及其它参考文献全文均以引用方式并入本文。如发生矛盾，以本说明书及其包括的定义为准。此外，材料、方法和实施例仅是示例 性的，并不旨在进行限制。根据本发明，提供了具有至少两个制冷回路的阶式制冷系统，该系统用于使制冷剂循环通过每个回路。一般而言，图I中以10示出此类阶式系统。本发明的阶式制冷系统具有至少两个制冷回路，包括如图I所示的第一或较低回路12，其为低温回路；和如图I所示的第二或较高回路14，其为中温回路14。每个回路使制冷剂循环通过。如图I所示，本发明的阶式制冷系统包括第一膨胀装置16。第一膨胀装置具有入口 16a和出口 16b。第一膨胀装置降低循环通过第一或低温回路的第一制冷剂液体的压力和温度。本发明的阶式制冷系统还包括如图I所示的蒸发器18。蒸发器具有入口 18a和出口 18b。来自第一膨胀装置的第一制冷剂液体通过蒸发器入口进入蒸发器并在蒸发器中蒸发以形成第一制冷剂蒸气。这在要被冷却的主体例如低温展示柜中的食物处在第一或低温循环电路中产生冷却。然后第一制冷剂蒸气循环至蒸发器的出口。本发明的阶式制冷系统还包括第一压缩机20。第一压缩机具有入口 20a和出口20b。来自蒸发器的第一制冷剂蒸气循环至第一压缩机的入口并被压缩，从而提高第一制冷剂蒸气的压力和温度。然后压缩的第一制冷剂蒸气循环至第一压缩机的出口。本发明的阶式制冷系统还包括阶式换热器系统22。换热器具有第一入口 22a和第一出口 22b。来自第一压缩机的第一制冷剂蒸气进入换热器的第一入口并在换热器中被冷凝以形成第一制冷剂液体，从而排放热量。然后第一制冷剂液体循环至换热器的第一出口。换热器还包括第二入口 22c和第二出口 22d。第二制冷剂液体从第二入口循环至换热器的第二出口并蒸发以形成第二制冷剂蒸气，从而吸收由第一制冷剂排放的热量(当其被冷凝时)。该热量被排放至环境中。然后第二制冷剂蒸气循环至换热器的第二出口。因此，在图I的实施方案中，由第一制冷剂排放的热量被第二制冷剂直接吸收并被排放至环境中。本发明的阶式制冷系统还包括如图I所示的第二压缩机24。第二压缩机具有入口24a和出口 24b。来自阶式换热器的第二制冷剂蒸气通过入口被吸入压缩机中并被压缩，从而提高第二制冷剂蒸气的压力和温度。然后第二制冷剂蒸气循环至第二压缩机的出口。本发明的阶式制冷系统还包括具有入口 26a和出口 26b的冷凝器26。来自第二压缩机的第二制冷剂从入口循环并在冷凝器中被冷凝以形成第二制冷剂液体。第二制冷剂液体通过出口离开冷凝器。
本发明的阶式制冷系统还包括具有入口 28a和出口 28b的第二膨胀装置28。第二制冷剂液体穿过第二膨胀装置，所述第二膨胀装置降低离开冷凝器的第二制冷剂液体压力和温度。该液体在该膨胀期间可为部分蒸发的。降低压力和温度的第二制冷剂液体从膨胀装置循环至阶式换热器系统的第二入口。应当指出，在不脱离本发明的精神和范畴的情况下，可对如图I所示的实施方案作出各种形式的修改。例如，其或许可能包括多个阶式换热器而不是一个阶式换热器，以及多个第一压缩机而不是单个的第一压缩机，如在公布的标题为“Price Chopper RemodelFeatures Hill Phoenix Next Generation Refrigeration S ystem”(2008 年 5 月 5 日)的阶式制冷系统图表所示。此外，使用第二热传递流体，例如二醇的第二热传递回路，如在该图表中所示，可与本发明的系统一起使用以从要被冷却的主体(例如，超市的食品展示柜)传递热量至高或低制冷回路或它们两者。在此情况下，第二热传递回路被用来从要被冷却的主体传递热量至制冷回路，而不是第二热传递回路被用来在制冷回路之间传递热量，如下针对图3所述。根据本发明，在图I的实施方案的阶式系统中，第一制冷剂或第二制冷剂可包含氟烯烃。具体地讲，至少第二制冷剂，即通过中温回路循环的制冷剂包含氟烯烃。然而，在本发明的范畴内的第一制冷剂，即在低温回路中的制冷剂包含氟烯烃。此外第一和第二制冷剂均包含氟烯烃也在本发明的范畴内。另外，在一些实施方案中，第一或第二制冷剂可为任何氟烯烃或氟烯烃的混合物或氟烯烃与附加的如本文所述的制冷剂的混合物。此类氟烯烃可选自⑴式E-或Z-R1CH = CHR2的氟烯烃，其中R1和R2独立地为C1-C6全氟烷基；(ii)式环-[CX = CY(CZW)n-]的环状氟烯烃，其中X、Y、Z和W独立地为H或F，并且n为2-5的整数；以及(iii)选自以下的氟烯烃四氟乙烯(CF2 = CF2)、六氟丙烯(CF3CF = CF2)、1，2，3，3，3-五氟-I-丙烯(CHF = CFCF3)、1，1，3，3，3-五氟-I-丙烯(CF2 = CHCF3)、1，1，2，3，3-五氟-I-丙烯(CF2 = CFCHF2)、1，2，3，3-四氟-I-丙烯(CHF = CFCHF2)、2，3，3，3-四氟-I-丙烯(CH2 = CFCF3) >1,3, 3, 3-四氟-I-丙烯(CHF = CHCF3)、1，1，2，3-四氟-I-丙烯(CF2 = CFCH2F) ,1,1,3,3-四氟-I-丙烯(CF2 = CHCHF2)、1，2，3，3-四氟-I-丙烯(CHF =CFCHF2)、3，3，3-三氟-I-丙烯(CH2 = CHCF3)、2，3，3-三氟-I-丙烯(CHF2CF = CH2) ,1,1,2-三氟-I-丙烯(CH3CF = CF2)、1，2，3-三氟-I-丙烯(CH2FCF = CF2)、1，1，3-三氟-I-丙烯(CH2FCH = CF2)、1，3，3-三氟-I-丙烯(CHF2CH = CHF)、1，1，1，2，3，4，4，4-八氟-2-丁烯(CF3CF = CFCF3)、1，1，2，3，3，4，4，4-八氟-I-丁烯(CF3CF2CF = CF2)、1，1，1，2，4，4，4-七氟-2-丁烯(CF3CF = CHCF3)、1，2，3，3，4，4，4-七氟-I-丁烯(CHF = CFCF2CF3)、1，1，1，2，3，4，4_ 七氟-2-丁烯(CHF2CF = CFCF3)、1，3，3，3-四氟 _2_ (三氟甲基)-I-丙烯((CF3)2C=CHF)、1，1，3，3，4，4，4-七氟-I-丁烯(CF2 = CHCF2CF3)、1，1，2，3，4，4，4-七氟-I-丁烯(CF2 = CFCHFCF3)、1，1，2，3，3，4，4-七氟-I-丁烯(CF2 = CFCF2CHF2)、2，3，3，4，4，4-六氟-I-丁烯(CF3CF2CF = CH2)、1，3，3，4，4，4-六氟-I-丁烯(CHF = CHCF2CF3)、1，2，3，4，4,4-六氟-I-丁烯(CHF = CFCHFCF3)、1，2，3，3，4，4-六氟-I-丁烯(CHF = CFCF2CHF2)、1，1，2，3，4，4-六氟-2-丁烯(CHF2CF = CFCHF2)、1，1，1，2，3，4-六氟-2-丁烯(CH2FCF =CFCF3)、I，I，I，2，4，4-六氟-2- 丁烯(CHF2CH = CFCF3)、I，I，I，3，4，4-六氟-2- 丁烯(CF3CH=CFCHF2)、1，1，2，3，3，4-六氟-1-丁烯(CF2 = 0卩0卩2012卩)、1，1，2，3，4，4-六氟-1-丁烯 (CF2 =〇卩(册(册2)、3，3，3-三氟-2-(三氟甲基)-1-丙烯(CH2 = C(CF3)2)、1，1，1，2，4-五 氟-2-丁烯(CF2=CFCHFCHF2)、1，1，1，3，4-五氟-2-丁烯(CF3CH = CFCH2F)、3，3，4，4，4-5 氟-1- 丁烯(CF3CF2CH = CH2)、1，1，1，4，4-五氟-2- 丁烯(CHF2CH = CHCF3)、1，1，1，2，3-五 氟-2-丁烯(CH3CF =〇 〇&)、2，3，3，4，4-五氟-1-丁烯(CH2 = CFCF2CHF2)、1，1，2，4，4-五 氟-2- 丁烯(CHF2CF = CHCHF2)、1，1，2，3，3-五氟 _1_ 丁烯(CH3CF2CF = CF2)、1，1，2，3，4-五 氟-2-丁烯(CH2FCF = CFCHF2)、1，1，3，3，3-五氟-2-甲基 _1_ 丙烯(CF2 = C(CF3) (CH3))、 2_( 二氟甲基)-3，3，3_ 三氟-1-丙烯(CH2 = C(CHF2) (CF3))、2，3，4，4，4-五氟-1-丁烯 (CH2 =〇卩(册0卩3)、1，2，4，4，4-五氟-1-丁烯(CHF = CFCH2CF3)、1，3，4，4，4-五氟-1-丁烯 (CHF = 01(册〇卩3)、1，3，3，4，4-五氟-1-丁烯(CHF = CHCF2CHF2)、1，2，3，4，4-五氟-1-丁 烯(CHF = CFCHFCHF2)、3，3，4，4-四氟-1- 丁烯(CH2 = CHCF2CHF2)、1，1- 二氟 _2_( 二氟甲 基)_1_丙烯(CF2 = C(CHF2) (013))、1，3，3，3-四氟-2-甲基-1-丙烯(CHF = C(CF3) (CH3))、 3，3_ 二氟-2-( 二氟甲基)-1_ 丙烯(CH2 = C(CHF2)2)、1，1，1，2-四氟-2-丁烯(CF3CF = CHCH3)、1，1，1，3-四氟-2-丁 烯(CH3CF = CHCF3)、1，1，1，2，3，4，4，5，5，5-十氟-2-戊烯 (CF3CF = 0 0 20 3)、1，1，2，3，3，4，4，5，5，5-十氟-1-戊烯(CF2 = CFCF2CF2CF3)、1，1，1，4， 4,4-六氟-2-(三氟甲基)-2_ 丁烯((CF3)2C = CHCF3)、1，1，1，2，4，4，5，5，5-九氟-2-戊 烯(CF3CF = CHCF2CF3)、1，1，1，3，4，4，5，5，5-九氟 _2_ 戊烯(CF3CH = CFCF2CF3)、1，2，3，3， 4，4，5，5，5-九氟-1-戊烯(CHF = CFCF2CF2CF3)、1，1，3，3，4，4，5，5，5-九氟-1-戊烯(CF2 =CHCF2CF2CF3)、1，1，2，3，3，4，4，5，5-九氟 _1_ 戊烯(CF2 = CFCF2CF2CHF2)、1，1，2，3，4， 4，5，5，5-九氟-2-戊烯(CHF2CF = CFCF2CF3)、1，1，1，2，3，4，4，5，5-九氟-2-戊烯(CF3CF =CFCF2CHF2)、1，1，1，2，3，4，5，5，5-九氟-2-戊烯(CF3CF = CFCHFCF3)、1，2，3，4，4，4-六 氣 _3_ (二氣甲基)-1- 丁稀(CHF = CFCF (CF3) 2)、1，1，2,4,4,4-六氣-3- (二氣甲基)-1- 丁 烯(CF2 =〇卩01(〇卩3)2)、1，1，1，4，4，4-六氟-2-(三氟甲基)-2-丁烯(CF3CH = C(CF3)2)、 1，1，3，4，4，4-六氟-3-(三氟甲基)-1-丁烯(CF2 = CHCF(CF3)2)、2，3，3，4，4，5，5，5-A 氟-1-戊烯(CH2 = CFCF2CF2CF3) >1,2,3, 3,4,4，5，5-八氟-1-戊烯(CHF = CFCF2CF2CHF2)、 3，3，4，4，4-五氟-2-(三氟甲基)-1_ 丁烯(CH2 = C(CF3)CF2CF3)、1，1，4，4，4_ 五氟 _3_(三 氟甲基)-1_ 丁烯(CF2 = 001化&)2)、1，3，4，4，4-五氟-3-(三氟甲基)-1-丁烯(CHF = 00^(〇&)2)、1，1，4，4，4-五氟-2-(三氟甲基)-1-丁烯(CF2 = C(CF3)CH2CF3)、3，4，4，4-四 氟-3-(三氟甲基)-1-丁烯((CF3) 2CFCH = CH2)、3，3，4，4，5，5，5-七氟-1-戊烯(CF3CF2CF2CH =012)、2，3，3，4，4，5，5-七氟-1-戊烯(CH2 = CFCF2CF2CHF2)、1，1，3，3，5，5，5-七氟-1-丁 烯(CF2 = CHCF2CH2CF3)、1，1，1，2，4，4，4-七氟-3-甲基-2- 丁烯(CF3CF = C (CF3) (CH3))、 2，4,4,4_ 四氣-3_( 二 氣甲基)-1_ 丁 稀(CH2 = CFCH(CF3)2)、1，4,4,4_ 四氣-3_( 二氣 甲基)-1_ 丁烯(CHF = CHCH(CF3)2)、1，1，1，4-四氟-2-(三氟甲基)-2_ 丁烯(CH2FCH = C(CF3)2)、1，1，1，3-四氟 _2-(三氟甲基)-2_ 丁烯(CH3CF = C(CF3)2)、1，1，1-三氟 _2_(三 氟甲基)-2_ 丁烯((CF3)2C = 01013)、3，4，4，5，5，5-六氟-2-戊烯(CF3CF2CF = CHCH3)、1， 1，1，4，4，4_ 六氟-2-甲基-2-丁烯(CF3C(CH3) = CHCF3)、3，3，4，5，5，5-六氟-1-戊烯(CH2 =00^册0卩3)、4，4，4-三氟-2-(三氟甲基)-1-丁烯(CH2 = C(CF3)CH2CF3)、1，1，2，3，3， 4，4，5，5，6，6，6_ 十二氟-1-己烯(CF3(CF2)3CF = CF2)、1，1，1，2，2，3，4，5，5，6，6，6-十二 氟-3-己烯(CF3CF2CF = CFCF2CF3)、1，1，1，4，4，4-六氟-2，3-双(三氟甲基)-2- 丁烯((CF3)2C = C(CF3)2)、1，1，1，2，3，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-2-戊烯((CF3)2CFCF =CFCF3)、1，1，1，4，4，5，5，5-八氟-2-(三氟甲基)-2-戊烯((CF3) 2C = CHC2F5)、1，1，1，3，4，5，5，5-八氟-4-(三氟甲基)-2-戊烯((CF3)2CFCF = CHCF3)、3，3，4，4，5，5，6，6，6-九氟-I-己烯(CF3CF2CF2CF2CH = CH2) ,4,4,4-三氟 _3，3-双(三氟甲基)- I- 丁烯(CH2 = CHC (CF3) 3)、1，1，1，4，4，4-六氟-3-甲基-2-(三氟甲基)-2-丁烯((CF3)2C = C(CH3) (CF3))、2，3，3，5，5，5-六氟-4-(三氟甲基)-1-戊烯(CH2 =〇卩〇匕01(〇&)2)、1，1，1，2，4，4，5，5，5-九氟-3-甲基-2-戊烯(CF3CF = C(CH3) CF2CF3)、1，1，1，5，5，5-六氟-4-(三氟甲基)-2-戊烯(CF3CH=CHCH(CF3)2)、3，4，4，5，5，6，6，6_ 八氟-2-己烯(CF3CF2CF2CF = CHCH3)、3，3，4，4，5，5，6，6_ 八氟-I-己烯(CH2 = CHCF2CF2CF2CHF2)、1，1，1，4，4-五氟-2-(三氟甲基)-2-戊烯((CF3)2C = CHCF2CH3)、4，4，5，5，5-五氟-2-(三氟甲基)-1-戊烯(CH2 = C(CF3) CH2C2F5)、3，3，4，4，5，5，5-七氟 _2_ 甲基-I-戊烯(CF3CF2CF2C(CH3) = CH2)、4，4，5，5，6，6，6-七氟-2-己烯(CF3CF2CF2CH = CHCH3)、4，4，5，5，6，6，6-七氟-I-己烯(CH2 = CHCH2CF2C2F5)、1，1，1，2，2，3，4_ 七氟-3-己烯(CF3CF2CF = CFC2H5)、4，5，5，5-四氟 _4_ (三氟甲基)-I-戊
烯(CH2 = CHCH2CF (CF3) 2)、I，I，I，2，5，5，5-七氟-4-甲基-2-戊烯(CF3CF = CHCH(CF3)(CH3)) >1,1,1,3-四氟-2-(三氟甲基)-2-戊烯((CF3)2C = CFC2H5)、1，1，1，2，3，4，4，5，5，6，6，7，7，7_ 十四氟-2-庚烯(CF3CF = CFCF2CF2C2F5)、1，1，1，2，2，3，4，5，5，6，6，7，7，7-十四氟-3-庚烯(CF3CF2CF = CFCF2C2F5)、1，1，1，3，4，4，5，5，6，6，7，7，7-十三氟-2-庚烯(CF3CH=CFCF2CF2C2F5)、1，1，1，2，4，4，5，5，6，6，7，7，7-十三氟-2-庚烯(CF3CF = CHCF2CF2C2F5)、1，1，1，2，2，4，5，5，6，6，7，7，7-十三氟-3-庚烯(CF3CF2CH = CFCF2C2F5)和 1，1，1，2，2，3，5，5，6，6，7，7，7-十三氟-3-庚烯(CF3CF2CF = CHCF2C2F5)。在一些实施方案中，氟烯烃是包含碳原子、氟原子和任选的氢或氯原子的化合物。在一个实施方案中，用于本发明组合物中的氟烯烃包括具有2-12个碳原子的化合物。在另一个实施方案中，氟烯烃包括具有3-10个碳原子的化合物，并且在另一个实施方案中，氟烯烃包括具有3-7个碳原子的化合物。代表性的氟烯烃包括但不限于表I、表2、以及表3中列出的所有化合物。在本发明的一个实施方案中，第一制冷剂选自具有式E-或Z-R1CH = CHR2 (式(i))的氟烯烃，其中R1和R2独立地为C1-C6全氟烷基。R1和R2基团的实例包括但不限于CF3，C2F5CF2CF2CF3, CF (CF3)2, CF2CF2CF2CF3, CF (CF3) CF2CF3, CF2CF (CF3)2, C(CF3)3, CF2CF2CF2CF2CF3,CF2CF2CF (CF3)2, C(CF3)2C2F5, CF2CF2CF2CF2CF2CF3, CF (CF3) CF2CF2C2F5,以及 C (CF3) 2CF2C2F5。在一个实施方案中，式(i)的氟烯烃在分子中具有至少4个碳原子。在另一个实施方案中，第一制冷剂选自分子中具有至少5个碳原子的式(i)的氟烯烃。在另一个实施方案中，第一制冷剂选自分子中具有至少6个碳原子的式(i)的氟烯烃。表I中示出了示例性的非限制性式⑴的化合物。表I
权利要求
1.具有至少两个制冷回路的阶式制冷系统，每个回路使制冷剂循环通过，所述制冷系统包括(a)用于降低第一制冷剂液体的压力和温度的第一膨胀装置；(b)具有入口和出口的蒸发器，其中来自所述第一膨胀装置的第一制冷剂液体通过蒸发器入口进入所述蒸发器并且在所述蒸发器中蒸发以形成第一制冷剂蒸气，从而产生冷却，并循环至所述出口 ；(C)具有入口和出口的第一压缩机，其中来自所述蒸发器的第一制冷剂蒸气循环至第一压缩机的入口并被压缩，从而提高所述第一制冷剂蒸气的压力和温度，并且所述压缩的第一制冷剂蒸气循环至所述第一压缩机的出口 ；(d)阶式换热器系统，其具有(i)第一入口和第一出口，其中所述第一制冷剂蒸气从第一入口循环至第一出口并在所述换热器系统中被冷凝以形成第一制冷剂液体，从而排出热量，和( )第二入口和第二出口，其中第二制冷剂液体从第二入口循环至第二出口并吸收由所述第一制冷剂排出的热量，并且形成第二制冷剂蒸气；(e)具有入口和出口的第二压缩机，其中来自所述阶式换热器系统的第二制冷剂蒸气被吸入所述压缩机中并被压缩，从而提高所述第二制冷剂蒸气的压力和温度；(f)具有入口和出口的冷凝器，其用于使第二制冷剂蒸气循环通过并且用于从所述压缩机中冷凝所述第二制冷剂蒸气以形成第二制冷剂液体，其中所述第二制冷剂液体通过所述出口离开所述冷凝器；和(g)第二膨胀装置，其用于降低离开所述冷凝器并进入所述阶式换热器系统的第二入口的第二制冷剂液体的压力和温度；其中所述第一和第二制冷剂中的至少一者包含氟烯烃。
2.权利要求I的系统，其中所述第二制冷剂包含选自HF0-1234yf、反式1234ze和E-1234ze的氟烯烃。
3.权利要求I的系统，其中所述第二制冷剂基本上由HF0-1234yf组成。
4.权利要求2的系统，其中所述第二制冷剂还包含R134a。
5.权利要求2的系统，其中所述第二制冷剂还包含HFC-32。
6.权利要求3的系统，其中所述第一制冷剂包含选自二氧化碳和一氧化二氮的组合物。
7.权利要求3的系统，其中所述第一制冷剂包含HF0-1234yf和HFC-32。
8.权利要求4的系统，其中所述第一制冷剂包含选自二氧化碳和一氧化二氮的组合物。
9.权利要求4的系统，其中所述第一制冷剂包含HF0-1234yf和HFC-32。
10.权利要求5的系统，其中所述第二制冷剂包含HFO-1234yf。
11.权利要求5的系统，其中所述第二制冷剂包含反式1234ze。
12.权利要求5的系统，其中所述第一制冷剂包含二氧化碳或一氧化二氮。
13.权利要求5的系统，其中所述第一制冷剂包含HFO-1234yf和HFC-32。
14.具有至少两个制冷回路的阶式制冷系统，每个回路使制冷剂循环通过，所述制冷系统包括第一制冷回路，其包括(a)用于降低第一制冷剂液体的压力和温度的第一膨胀装置；(b)具有入口和出口的蒸发器，其中来自所述第一膨胀装置的第一制冷剂液体通过所述蒸发器入口进入所述蒸发器并在所述蒸发器中蒸发以形成第一制冷剂蒸气，从而产生冷却，并循环至所述出口 ；(C)具有入口和出口的第一压缩机，其中来自所述蒸发器的第一制冷剂蒸气循环至所述第一压缩机的入口并被压缩，从而提高所述第一制冷剂蒸气的压力和温度，并且所述压缩的第一制冷剂蒸气循环至所述第一压缩机的出口；(d)阶式换热器系统，其包括(i)第一阶式换热器，其具有(A)第一入口和第一出口，其中来自所述蒸发器的第一制冷剂蒸气从所述第一入口循环至所述第一出口并在所述第一换热器中被冷凝以形成第一制冷剂液体，从而排出热量，和(B)第二入口和第二出口，其中来自所述第二入口的热传递流体循环至所述第二出口，其中当所述第一制冷剂蒸气被冷凝时，由所述第一制冷剂蒸气排放的热量被所述热传递流体吸收，( )第二阶式换热器，其具有(A)第一入口和第一出口，其中来自所述第一阶式换热器的热传递流体从所述第一入口循环至所述第一出口并排放在所述第一阶式换热器中吸收的热量，和(B)第二入口和第二出口，其中第二制冷剂液体从所述第二入口循环至所述第二出口并吸收由所述热传递流体排出的热量，并且形成第二制冷剂蒸气；(e)具有入口和出口的第二压缩机，其中来自所述第二阶式换热器的第二制冷剂蒸气被吸入所述压缩机中并被压缩，从而提高所述第二制冷剂蒸气的压力和温度；(f)具有入口和出口的冷凝器，其用于使第二制冷剂蒸气循环通过并用于从所述压缩机中冷凝所述第二制冷剂蒸气以形成第二制冷剂液体，其中所述第二制冷剂液体通过所述出口离开所述冷凝器；和(g)第二膨胀装置，其用于降低离开所述冷凝器并进入所述第二阶式换热器的第二入口的第二制冷剂液体的压力和温度。
15.在至少两个制冷回路之间交换热量的方法，包括(a)在第一制冷回路中从要被冷却的主体吸收热量并将该热量排放至第二制冷回路；以及(b)在所述第二制冷回路中吸收来自所述第一制冷回路的热量并将该热量排放至环境中，其中在至少一个所述制冷回路中的制冷剂包含氟烯烃。
全文摘要
本发明涉及在制冷系统中使包含氟烯烃的制冷剂循环通过的阶式制冷系统。所述阶式制冷系统包括低温制冷回路和中温制冷回路。所述氟烯烃通过任何一个回路，或两个回路循环。在一个特定实施方案中，所述氟烯烃通过中温回路循环。在阶式制冷系统包括第一和第二阶式换热器和第二热传递回路(其在第一和第二阶式换热器之间延伸)的特定实施方案中，第一和/或第二制冷剂可为但不必一定为氟烯烃。
文档编号F25B7/00GK102686957SQ201080059978
公开日2012年9月19日 申请日期2010年11月3日 优先权日2009年11月3日
发明者B·H·米诺尔, K·康托马里斯, T·J·莱克 申请人:纳幕尔杜邦公司