中高溫有機朗肯循環工質制造技術

本發明專利技術公開了一種中高溫有機朗肯循環工質，按質量百分數計，包括11-59％的反式-1-氯-3,3,3-三氟丙烯和41-89％的3-乙氧基-1,1,1,2,3,4,4,5,5,6,6,6-十二氟-2-三氟甲基己烷。本發明專利技術的混合工質不可燃，ODP接近于零，不破壞臭氧層，GWP較低，符合環保要求；熱工參數適宜，循環性能優良。本發明專利技術的混合工質為二元非共沸工質，相變過程中存在較大的溫度滑移，可顯著降低傳熱過程的不可逆損失，提高循環系統效率。

【技術實現步驟摘要】
中高溫有機朗肯循環工質
本專利技術涉及熱力系統工質
，特別涉及中高溫有機朗肯循環工質。
技術介紹
有機朗肯循環是以有機工質代替水蒸汽的閉式循環系統，由于其能將低品位能(如工業余熱、地熱、太陽能、生物質能等)轉換成電能而受到越來越多的關注，然而由于缺乏理想的工質，使得有機朗肯循環的發展受到一定的制約。HCFC-123是目前研究最多的一種有機朗肯循環工質，在中低溫余熱利用中可以實現較高的效率，然而其大氣壽命較長，對臭氧層具有破壞作用，其GWP值為120；HFC-134a、HFC-245fa與戊烷是目前中低溫商業有機朗肯循環中使用最多的三種工質，其中戊烷具有較強的可燃性，HFC-134a、HFC-245fa雖然不可燃，但是其溫室效應潛能(GWP)均較高，HFC-134a的GWP值為1300，HFC-245fa的GWP值為950。隨著國際上對氣候變化的日益重視，HFC-134a、HFC-245fa只能是一種過渡性的工質。在有機朗肯循環中使用非共沸混合工質可顯著降低傳熱過程中的不可逆損失，提高系統效率。在專利CN102925110A中，公開了以HFC-143、HFC-236fa、HFC-245fa等十種組元組成的混合工質；在專利CN102925113A中，公開了以HFC-236fa、HFC-143、HFC-245fa等十種組元組成的混合工質。上述專利申請中的混合工質或者具有可燃性，或者具有較高的GWP值，且適用的余熱源溫度較低。因此，開發出一種環境友好，熱力性能優良，實際應用安全可靠的高溫工質對有機朗肯循環技術的發展至關重要。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種中高溫有機朗肯循環工質，其熱力性能優良，環境友好，應用時安全可靠。為實現上述目的，本專利技術采用如下的技術方案：按質量百分數計，包括11-59％的反式-1-氯-3,3,3-三氟丙烯和41-89％的3-乙氧基-1,1,1,2,3,4,4,5,5,6,6,6-十二氟-2-三氟甲基己烷。進一步的改進在于，按質量百分數計，包括11-44％的反式-1-氯-3,3,3-三氟丙烯和56-89％的3-乙氧基-1,1,1,2,3,4,4,5,5,6,6,6-十二氟-2-三氟甲基己烷。進一步的改進在于，按質量百分數計，包括11-26％的反式-1-氯-3,3,3-三氟丙烯和74-89％的3-乙氧基-1,1,1,2,3,4,4,5,5,6,6,6-十二氟-2-三氟甲基己烷。進一步的改進在于，按質量百分數計，包括11-17％的反式-1-氯-3,3,3-三氟丙烯和83-89％的3-乙氧基-1,1,1,2,3,4,4,5,5,6,6,6-十二氟-2-三氟甲基己烷。進一步的改進在于，按質量百分數計，包括20-26％的反式-1-氯-3,3,3-三氟丙烯和74-80％的3-乙氧基-1,1,1,2,3,4,4,5,5,6,6,6-十二氟-2-三氟甲基己烷。進一步的改進在于，按質量百分數計，包括32-44％的反式-1-氯-3,3,3-三氟丙烯和56-68％的3-乙氧基-1,1,1,2,3,4,4,5,5,6,6,6-十二氟-2-三氟甲基己烷。進一步的改進在于，按質量百分數計，包括53-59％的反式-1-氯-3,3,3-三氟丙烯和41-47％的3-乙氧基-1,1,1,2,3,4,4,5,5,6,6,6-十二氟-2-三氟甲基己烷。與現有技術相比，本專利技術具有以下有益效果：(1)安全性能：本專利技術的混合工質具有不可燃的特點，實際應用安全可靠。(2)環境性能：本專利技術的混合工質ODP接近于零，不破壞臭氧層，GWP較低，具有良好的環境性能。(3)熱工參數：在高溫有機朗肯循環設計工況，如汽輪機入口溫度分別為310℃和240℃，冷凝泡點溫度均為25℃下的平均蒸發壓力分別為2447kPa和2370kPa，平均冷凝壓力分別為63kPa和74kPa；如汽輪機入口溫度分別為195℃和175℃，冷凝泡點溫度均為25℃，蒸發器出口過熱度均為5℃下的平均蒸發壓力分別為1539kPa和1589kPa，平均冷凝壓力分別為89kPa和104kPa；熱工參數適宜。(4)循環性能：本專利技術在上述工況下的單位質量輸出凈功分別為39.86～42.86kJ/kg、35.15～38.35kJ/kg、31.57～38.24kJ/kg和36.75～39.88kJ/kg(在汽輪機和工質泵的等熵效率分別為80％和75％的條件下)，循環效率分別為33.02～34.92％、32.60～34.30％、27.48～27.85％和24.49～24.53％(回熱器效率為80％的條件下)，循環性能優良。(5)熱利用率：本專利技術為非共沸混合工質，相變過程存在溫度滑移，與純工質相比，能夠實現更好的溫度匹配，減少不可逆損失，循環熱利用率高，適用于高溫的地熱源或工業余熱、太陽能、生物質能等有機朗肯循環工質。進一步的，按質量百分比計，11-17％的HCFO-1233zd(E)與83-89％的HFE-7500混合物可作為蒸發溫度為270-350℃的有機朗肯循環系統使用；20-26％的HCFO-1233zd(E)與74-80％的HFE-7500混合物可作為蒸發溫度為200-280℃的有機朗肯循環系統使用；32-44％的HCFO-1233zd(E)與56-68％的HFE-7500混合物可作為蒸發溫度為175-210℃的有機朗肯循環系統使用；53-59％的HCFO-1233zd(E)與41-47％的HFE-7500混合物可作為蒸發溫度為140-185℃的有機朗肯循環系統使用。附圖說明圖1為本專利技術的實施例1-3在變汽輪機入口溫度下的單位質量輸出凈功，其中橫坐標為汽輪機入口溫度，縱坐標為單位質量輸出凈功。圖2為本專利技術的實施例4-6在變汽輪機入口溫度下的單位質量輸出凈功，其中橫坐標為汽輪機入口溫度，縱坐標為單位質量輸出凈功。圖3為本專利技術的實施例7-11在變蒸發露點溫度下的熱效率，其中橫坐標為蒸發露點溫度，縱坐標為熱效率。圖4為本專利技術的實施例7-11在變蒸發露點溫度下的單位質量輸出凈功，其中橫坐標為蒸發露點溫度，縱坐標為單位質量輸出凈功。圖5為本專利技術的實施例7-11在蒸發露點溫度下的蒸發溫度滑移，其中橫坐標為蒸發露點溫度，縱坐標為蒸發溫度滑移。圖6為本專利技術的實施例12-14在變蒸發露點溫度下的熱效率，其中橫坐標為蒸發露點溫度，縱坐標為熱效率。圖7為本專利技術的實施例12-14在變蒸發露點溫度下的單位質量輸出凈功，其中橫坐標為蒸發露點溫度，縱坐標為單位質量輸出凈功。圖8為本專利技術的實施例12-14在變蒸發露點溫度下的蒸發溫度滑移，其中橫坐標為蒸發露點溫度，縱坐標為蒸發溫度滑移。具體實施方式下面結合附圖及具體實施例對本專利技術進行詳細說明。本專利技術中提供中高溫有機朗肯循環工質中的高溫具體為140-350℃。本專利技術中涉及到2種組元物質，具體是：反式-1-氯-3,3,3-三氟丙烯(C3H2ClF3，HCFO-1233zd(E))和3-乙氧基-1,1,1,2,3,4,4,5,5,6,6,6-十二氟-2-三氟甲基己烷(C7F15OC2H5，HFE-7500)。各組元物質的基本參數如表1所示。表1高溫有機朗肯循環工質中所含組元的基本參數其中，Tb：標準沸點Tcr：臨界溫度Pcr：臨界壓力。本專利技術提出的高溫有機朗本文檔來自技高網...

【技術保護點】
中高溫有機朗肯循環工質，其特征在于，按質量百分數計，包括11?59％的反式?1?氯?3,3,3?三氟丙烯和41?89％的3?乙氧基?1,1,1,2,3,4,4,5,5,6,6,6?十二氟?2?三氟甲基己烷。

【技術特征摘要】
1.中高溫有機朗肯循環工質，其特征在于，按質量百分數計，包括11-59％的反式-1-氯-3,3,3-三氟丙烯和41-89％的3-乙氧基-1,1,1,2,3,4,4,5,5,6,6,6-十二氟-2-三氟甲基己烷。2.根據權利要求1所述的中高溫有機朗肯循環工質，其特征在于，按質量百分數計，包括11-44％的反式-1-氯-3,3,3-三氟丙烯和56-89％的3-乙氧基-1,1,1,2,3,4,4,5,5,6,6,6-十二氟-2-三氟甲基己烷。3.根據權利要求1或2所述的中高溫有機朗肯循環工質，其特征在于，按質量百分數計，包括11-26％的反式-1-氯-3,3,3-三氟丙烯和74-89％的3-乙氧基-1,1,1,2,3,4,4,5,5,6,6,6-十二氟-2-三氟甲基己烷。4.根據權利要求1或2所述的中高溫有機朗肯循環工質，其特征在于，按質量百分數計，包括11-17％的反式-1-氯-3,3,3-三氟...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張可，趙康，畢勝山，吳江濤，
申請(專利權)人：西安交通大學，西安交通大學蘇州研究院，
類型：發明
國別省市：陜西;61