一种环保节能型冰箱制冷剂的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种环保节能型冰箱制冷剂，具体涉及一种家用冰箱系统中，不破坏 大气臭氧层（ODP为0)、温室效应极低且热力学性能优良的制冷剂混合物。
【背景技术】
[0002] 制冷剂是制冷系统实现能量转化和利用的载体，其热力学性能的优劣对系统能量 利用效率起至关重要的作用。近年来，臭氧层破坏和温室效应两大环境问题引发了全球性 的关注。二氯二氟甲烷（CCl2F2, R12)作为一种曾经很长一段时间应用于冰箱制冷系统、具有 较高制冷效率的制冷剂，由于含有氯原子而破环臭氧层，同时又具有较高的温室效应潜能， 已经被禁止生产和使用。
[0003] 新型环保节能工质要求具有更加优良的环境性能。首先，臭氧破坏潜能（ODP)为 〇,温室效应潜能（GWP)较小；其次，安全性能好，即可燃性较低或不可燃；第三，毒性小，符 合国家相关规定；第四，热力学性能优良，具有较高的循环效率。一般地，已有的纯质制冷剂 很难满足替代制冷剂的所有要求，混合制冷剂可能会集中各组元优势，形成满足环保、安全 和性能等诸多要求的新型制冷剂。同时混合制冷剂使用成本低廉，有助于缓解我国应对淘 汰CFCs和HCFCs类制冷剂和产业升级面临的压力。
[0004] 但是，目前混合制冷剂的主元均为HFCs类物质，ODP值均为0,却具有较高的GWP 值，不能作为长期替代制冷剂。公开号为CN101671544A的中国发明专利，提出了组元为 R22、R142b和R21的混合制冷剂用于替代R12。该混合制冷剂所有组元均含有氯原子，其 ODP值不为零，因此不能称为环保型制冷剂。公开号为CNl740262A的中国发明专利，提出了 组元为R290、R600a和THT (四氢噻酚）的混合制冷剂，用于替代R12时的质量配比为：61%、 38. 5%和0. 5%。其中组元R290和R600a均为易燃易爆物质且占有99. 5%的质量比例，限制 了混合制冷剂的充灌量。公开号为CN101307223A的中国发明专利提出组元为R134、R152a 和R600a的混合制冷剂，其优化质量配比为1% ~ 25%、40% ~ 81%和18% ~ 35%。该制冷剂具 有较小的冷凝、蒸发滑移温度，热力学性能略低于R12,但由于含有较大质量配比的R134a 和R152a，而这两种制冷剂GWP均较高，因此环保性能较差。公开号为CN101003723A的中国 发明专利公开了一种组元为R152a、R227ea和R125的混合制冷剂，三种组元均具有较高的 GWP值，因此不具备较好的环保性能。
[0005] 现有的文献中提出的制冷剂混合物往往存在GWP值偏高、或具有可燃性、或容积 制冷量较小、或温度滑移较大等缺点，因此开发具有较高制冷性能、更好的与现有系统兼容 性以及具有更佳环保性能的冰箱制冷剂显得尤为急迫。
【发明内容】
[0006] 本发明旨在提供一种环保节能型冰箱制冷剂，该种制冷剂的环保性能和热力学性 能接近或优于R12,可在使用R12的系统中不改变任何部件直接替代使用，是一种低替代成 本的制冷剂。
[0007] 本发明提供的一种环保节能型冰箱制冷剂，包括下列质量百分比的原料： 1，1，1，2-四氟乙烷：2% ~ 15% ; 氟乙烷：0% ~ 80% ; 二甲醚：5% ~98% ; 其中各组元质量百分比和为100%。
[0008] 作为一种优选方案，上述环保节能型冰箱制冷剂，包括下列质量百分比的原料： 1，1，1，2-四氟乙烷：2% ~ 15% ; 二甲醚：85% ~ 98% ; 其中各组元质量百分比和为100%。
[0009] 进一步地，上述环保节能型冰箱制冷剂，包括下列质量百分比的原料： 1，1，1，2-四氟乙烷：8% ~ 15% ; 二甲醚：85% ~ 92% ; 其中各组元质量百分比和为100%。
[0010] 作为另一种优选方案，上述环保节能型冰箱制冷剂，包括下列质量百分比的原 料： 1，1，1，2-四氟乙烷：8% ~ 15% ; 氟乙烷：10% ~ 15% ; 二甲醚：70% ~82% ; 其中各组元质量百分比和为100%。
[0011] 本发明提供了所述的制冷剂在家用冰箱中替代R12的应用。
[0012] 本发明提供的混合制冷剂适合用于替代R12,尤其适合在家用冰箱中用于替代 R12。当在在家用冰箱中用于替代R12时，所述家用冰箱系统可以不改变任何设备部件，直 接充灌所述混合制冷剂以替代Rl2。
[0013] 本发明的有益效果： ⑴环境性能优良，ODP值为0, GWP值小于200 ; (2)添加阻燃成分1，1，1，2-四氟乙烷，可以削弱混合制冷剂的可燃性，提高安全性，增 加制冷剂的充灌量； ⑶蒸发压力、冷凝压力、压比和单位容积制冷量等均与R12相当，温度滑移较小，COP 值接近或优于Rl2 ; (4)可以不改变设备任何部件的前提下，直接充灌于原使用R12的家用冰箱系统。
【具体实施方式】
[0014] 下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。
[0015] 本发明提供的环保节能型冰箱制冷剂，其制备方法是将1，1，1，2-四氟乙烷，氟乙 烷和二甲醚按照其相应的质量配比在液相状态下进行物理混合。
[0016] 上述组分中的1，1，1，2_四氟乙烷（阻燃剂），分子量为102.03 g^mor1，标准沸 点为-26. 07°C，临界温度为101. 06°C，临界压力为4. 0593 MPa，GWP值为1300。
[0017] 上述组分中的氟乙烷，分子量为46. 06 g · mol-1，标准沸点为-34. 55°C，临界温度 为102.15°〇，临界压力为5.0911\0^，6耶值为4。
[0018] 上述组分中的二甲醚，其分子量为46. 07g ?πιοΓ1，标准沸点为-24. 78°C，临界温度 为127. 15°C，临界压力为5. 337 MPa，GWP值为0。
[0019] 下面列出几种实施例来说明本发明的具体实施过程，但本发明并非仅限于以下几 种实施例，凡包含本发明组元和配比，以及与本发明中的混合制冷剂筛选思路和实施方式 均属本发明保护范围。
[0020] 实施例1 :将1，1，1，2-四氟乙烷和二甲醚按照8 : 92的质量百分比在液相状态 下进行物理混合。
[0021] 实施例2 :将1，1，1，2-四氟乙烷和二甲醚按照10 : 90的质量百分比在液相状态 下进行物理混合。
[0022] 实施例3 :将1，1，1，2-四氟乙烷和二甲醚按照13 : 87的质量百分比在液相状态 下进行物理混合。
[0023] 实施例4:将1，1，1，2_四氟乙烷和二甲醚按照15 : 85的质量百分比在液相状态 下进行物理混合。
[0024] 实施例5 :将1，1，1，2-四氟乙烧，氟乙烷和二甲醚按照8 : 10 : 82的质量百分 比在液相状态下进行物理混合。
[0025] 实施例6:将1，1，1，2_四氟乙烷，氟乙烷和二甲醚按照8 : 15 : 77的质量百分 比在液相状态下进行物理混合。
[0026] 实施例7:将1，1，1，2_四氟乙烷，氟乙烷和二甲醚按照11 : 10 : 79的质量百分 比在液相状态下进行物理混合。
[0027] 实施例8:将1，1，1，2_四氟乙烷，氟乙烷和二甲醚按照11 : 15 : 74的质量百分 比在液相状态下进行物理混合。
[0028] 实施例9:将1，1，1，2_四氟乙烷，氟乙烷和二甲醚按照15 : 10 : 75的质量百分 比在液相状态下进行物理混合。
[0029] 实施例10 :将1，1，1，2-四氟乙烷，氟乙烷和二甲醚按照15 : 15 : 70的质量百 分比在液相状态下进行物理混合。
[0030] 通过分析上述实施例，并与R12的性能做比较，可以发现本发明的特点和效果。下 面通过具体数据来分析上述实施例与R12的环保性能和热力性能。
[0031] 1、环保性能 表1比较了上述实施例与R12的环保性能。其中ODP值以R12作为基准值并取I. 0 ; GWP值以CO2作为基准值，并取1. 0。
[0032] 表1环保性能比较
从表中的数据可以看出，本发明的ODP值均为0,且GWP值均小于200,与R12相比具有 较为显著的环保性能。
[0033] 2、温度滑移和热力性能 表2温度滑移表
从表中可见，各实施例的温度滑移均比较小，有利于提高家用冰箱系统的热力学性能。
[0034] 本发明计算采用的家用冰箱标准工况为：蒸发温度-23. 3 °C，冷凝温度54. 4 °C， 过热度11. I °C，过冷度5 °C。在此工况下，对上述实施例进行热力学计算得到热力性能 (蒸发压力A、冷凝压力、压比和相对热力性能(相对C〇PK、相对单位质量制 冷量、相对单位容积制冷量％)，并与R12的热力性能比较，见表3。相对热力性能是指各 实施例热力性能与R12在上述工况下的热力性能的比值。 表3热工参数及热力性能的比较
可以看出，上述实施例的蒸发压力、冷凝压力以及压比均与R12较为接近；同时单位质 量制冷量约为R12的2. 7~2. 9倍，单位容积制冷量与R12相当，且COP值均大于R12。
[0035] 综合来看，本发明实施例中所得的混合制冷剂，具有优异的环保性能，较高的安全 性和经济性，可以作为R12的长期替代制冷剂。
【主权项】
1. 一种环保节能型冰箱制冷剂，其特征在于：包括下列质量百分比的原料： 1，1，1，2-四氟乙烷：2% ~ 15% ; 氟乙烷：0% ~ 80% ; 二甲醚：5% ~98% ; 其中各组元质量百分比和为100%。2. 根据权利要求1所述的环保节能型冰箱制冷剂，其特征在于：包括下列质量百分比 的原料： 1，1，1，2-四氟乙烷：2% ~ 15% ; 二甲醚：85% ~ 98% ; 其中各组元质量百分比和为100%。3. 根据权利要求2所述的环保节能型冰箱制冷剂，其特征在于：包括下列质量百分比 的原料： 1，1，1，2-四氟乙烷：8% ~ 15% ; 二甲醚：85% ~ 92% ; 其中各组元质量百分比和为100%。4. 根据权利要求1所述的环保节能型冰箱制冷剂，其特征在于：包括下列质量百分比 的原料： 1，1，1，2-四氟乙烷：8% ~ 15% ; 氟乙烷：10% ~ 15% ; 二甲醚：70% ~82% ; 其中各组元质量百分比和为100%。5. -种权利要求1~4任一项所述的环保节能型冰箱制冷剂在家用冰箱中替代R12的 应用。6. 根据权利要求5所述的应用，其特征在于：所述家用冰箱系统不改变任何设备部件， 能直接充灌所述制冷剂以替代R12。
【专利摘要】本发明公开了一种低GWP（温室效应潜能）值、高效能冰箱制冷剂，包括1,1,1,2-四氟乙烷(CF3CH2F，R134a),氟乙烷（C2H5F，R161）和二甲醚(C2H6O，DME)，其所占质量百分比为：1,1,1,2-四氟乙烷：2%~15%；氟乙烷：0%~80%；二甲醚：5%~98%。该混合制冷剂的ODP为0,GWP值小于200，环保性能优异，且单位质量、COP（制冷性能系数）优于R12(二氯二氟甲烷，氟利昂)，单位容积制冷量与R12相当，滑移温度小同时具有与R12较为接近的蒸发和冷凝压力，具有替代成本低和节能环保等优点，可作为家用冰箱中R12的长期替代物。
【IPC分类】C09K5/04
【公开号】CN104974717
【申请号】CN201510370774
【发明人】赵贯甲, 杨艳霞, 尹建国, 马素霞
【申请人】太原理工大学
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年6月30日