一種CO2/R170共沸制冷劑制造技術

本發明專利技術涉及一種共沸制冷劑，尤其涉及一種能代替R134a的共沸制冷劑，該制冷劑可應用于單級或雙級制冷/制熱系統，該共沸制冷劑由CO2與R170組成，CO2的質量配比為78％～80.6％時，溫度滑移為0℃，泡點溫度對應的溫度范圍為[?6℃～18℃]，共沸制冷劑用于替代R134a，該共沸制冷劑具有低GWP值、低可燃性、溫度滑移值為零、更高的COPheat值、更低的理論比功、更低的排放溫度、更低的壓縮比和相似的加熱能力，更高的

A CO 2/R 170 Azeotropic Refrigerant

The present invention relates to an azeotropic refrigerant, in particular to an azeotropic refrigerant that can replace R134a. The azeotropic refrigerant can be used in a single or two-stage refrigeration/heating system. The azeotropic refrigerant is composed of CO2 and R170. When the mass ratio of CO2 is 78%-80.6%, the temperature slips to 0 C, and the temperature range corresponding to the bubble point temperature is [6 ~18]. The azeotropic refrigerant is used to replace R134a. The azeotropic refrigerant has low GWP value, low flammability, zero temperature slip value, higher COPheat value, lower theoretical specific work, lower emission temperature, lower compression ratio and similar heating capacity, and higher.

【技術實現步驟摘要】
一種CO2/R170共沸制冷劑
本專利技術涉及一種制冷劑，尤其涉及一種能代替R134a的共沸制冷劑，該制冷劑可應用于單級或雙級制冷/制熱系統。
技術介紹
R134a以其優異的性能被廣泛用作空調制冷劑以及熱泵系統制冷劑，但由于其具有高達1430的溫室效應，被“京都議定書”列為淘汰的高GWP值制冷劑之一。任何物質想要替換已經存在的制冷劑，要具備與原來制冷劑類似的性能參數COP，除此之外，還需要臭氧消耗潛能ODP和溫室效應潛能GWP處于被允許使用的范圍內。目前為止研發的純凈物替代制冷劑，都因為與原來的制冷劑體積容量不同，很難做出與原有的制冷劑類似的性能參數COP。所以解決這些問題的最好辦法就是利用混合制冷劑替代原有制冷劑，混合制冷劑是混合2種成分或者3種成分，其性能參數與原有的制冷劑類似或者優越。目前國際社會對R134a替換的研究方向主要為以下幾種混合制冷劑，比如輕質碳氫化合物HCs，乙烷(R170)，丙烷(R290)，丁烷(R600)和異丁烷(R600a)等與二氧化碳混合，碳氫化合物HCs可以提高二氧化碳的性能，而二氧化碳可以減少HCs的可燃度以及降低HCs的GWP值。混合制冷劑包括非共沸制冷劑制冷劑，近共沸制冷劑，共沸制冷劑。與單一制冷劑或非共沸制冷劑相比，近共沸制冷劑或共沸混合物的制冷系統可以實現更低的能耗，更高的制冷量和性能系數(COP)。目前，一些基于CO2的非共沸制冷劑已經存在，Ju,F等人在《ExperimentandsimulationstudyonperformancesofheatpumpwaterheaterusingblendofR744/R290》文中分別采用CO2/R290和R22作為制冷劑，研究熱泵熱水(HPWH)系統的性能。結果表明CO2/R290混合制冷劑以其優異的性能，可以替代HPWH系統中的R22制冷劑。牛寶聯等人在《CO2/R170混合物作為復疊式制冷系統低溫環路制冷劑的性能》一文中采用比例為50％/50％的CO2/R170，作為復疊式制冷系統的制冷劑，蒸發溫度范圍為-65℃～-80℃，然而，該溫度范圍和比例下的混合制冷劑，僅能作為一種非共沸制冷劑，應用在復疊式制冷系統中，不能應用于單級壓縮循環或雙級壓縮循環。同時，在應用時如果出現泄漏或者再充制冷劑的情況，非共沸制冷劑的成分會發生變化，為保證不發生成分變化，一般需要將剩余制冷劑全部清空再充，產生了極大的浪費。相似地，近共沸制冷劑在系統運行期間，由于其溫度滑移仍達不到0℃，因此仍會產生組分遷移問題，循環工質組分遷移將直接改變系統的運行參數，組分遷移程度越大，系統工作性能變化越大，嚴重時可導致制冷劑流動控制失調，系統不能安全運行。因此，對于常見的熱泵熱水系統、空調系統，尋找一種可替代R134a的共沸制冷劑(溫度滑移為0)，是熱泵、空調領域亟需解決的問題之一。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是針對上述現狀提供一種CO2/R170共沸制冷劑，可長期替代R134a。該制冷劑能直接應用于單級或雙級制冷/制熱系統。為了達到上述目的，本專利技術采用以下技術方案：一種CO2/R170共沸制冷劑，CO2的質量配比為78％～80.6％，溫度滑移為0℃。進一步地，所述共沸制冷劑的泡點溫度為[-6℃～18℃]。優選地，所述共沸制冷劑的CO2的質量配比為78％，泡點溫度為[-6℃～16.9℃]。優選地，CO2的質量配比為78.1％，泡點溫度為[-4.5℃～17.5℃]。優選地，CO2的質量配比為78.5％，泡點溫度為[-1.4℃～17℃]。優選地，CO2的質量配比為79％，泡點溫度為[3.5℃～17.2℃]。優選地，CO2的質量配比為80％，泡點溫度為[4℃～17.4℃]。優選地，CO2的質量配比為80.5％，泡點溫度為[16.7℃～18℃]。優選地，CO2的質量配比為80.6％，泡點溫度為[17℃～17.8℃]。優選地，所述共沸制冷劑用于替代R134a，應用于單級或雙級制冷/制熱系統。本專利技術的有益效果為：一、CO2質量配比為78％～80.6％的CO2/R170共沸制冷劑具有低GWP值、低可燃性和溫度滑移值為0的優良性能，可應用于單級或雙級制冷/制熱系統，具有較大的應用價值和市場前景。二、在HPWH系統中，制冷劑使用CO2/R170與使用R134a相比，CO2/R170共沸制冷劑具有更高的COPheat值、更低的理論比功、更低的排放溫度、更低的壓縮比和相似的加熱能力。在相同條件下，制冷劑使用CO2/R170的效率明顯高于使用R134a。附圖說明圖1為HPWH系統循環原理；圖2為壓焓圖；圖3為Tk和Tgc,o對COPheat的影響；圖4為Tk和Tgc,o對系統理論比功值的影響；圖5為Tk和Tgc,o對系統加熱能力的影響；圖6為Tk和Tgc,o對壓縮機壓縮比的影響；圖7為Tk和Tgc,o對壓縮機排氣溫度的影響；圖8為Tk和Tgc,o對效率的影響。具體實施方式下面通過具體實施例對本專利技術的技術方案作進一步描述說明。CO2是線性對稱分子，沒有極性。R170具有交錯(或傾斜)配置，其極性非常弱。根據相似相溶原理，它們可以以任何比例混合。CO2分子中C＝O的鍵，R170分子中的C-H鍵難以斷裂。因此，CO2和R170的化學性質穩定，當它們作為空調和熱泵系統中使用的制冷劑混合時不會發生化學反應。CO2/R170二元混合物是適當質量比組分的共沸混合物。為了確定共沸混合物的組分比例，CO2/R170二元混合物的溫度滑移由REFPROP9.0計算。計算結果如表1所示，CO2的質量配比為78％～80.6％時，CO2/R170共沸制冷劑的溫度滑移為0℃，此時泡點溫度對應的溫度范圍為[-6℃～18℃]。具體為CO2的質量配比為78％時，泡點溫度為[-6℃～16.9℃]；CO2的質量配比為78.1％，泡點溫度為[-4.5℃～17.5℃]；CO2的質量配比為78.5％，泡點溫度為[-1.4℃～17℃]；CO2的質量配比為79％，泡點溫度為[3.5℃～17.2℃]；CO2的質量配比為80％，泡點溫度為[4℃～17.4℃]。CO2的質量配比為80.5％，泡點溫度為[16.7℃～18℃]；CO2的質量配比為80.6％，泡點溫度為[17℃～17.8℃]。因此，本實施例中CO2/R170混合物作為二元共沸制冷劑，CO2的質量配比為78％～80.6％，該二元共沸制冷劑對應泡點溫度為[-6℃～18℃]范圍內時，溫度滑移值均為0。表1不同比例成分和泡點溫度對應的溫度滑移R170的物理性質(ODP＝0，GWP＝20)類似于CO2的物理性質，例如，CO2和R170的臨界溫度分別為31.06℃和32.07℃，接近環境溫度。因此，使用CO2/R170混合物制冷劑很容易實現跨臨界循環。為獲得更高的系統效率，二次傳熱流體(HTF)的溫度變化應與氣體冷卻器中制冷劑的“溫度滑移”匹配，所以作為制冷劑的CO2/R170混合物更適用于具有跨臨界循環的HPWH系統。HPWH系統中，本實施例CO2/R170共沸制冷劑可用于替代R134a，并可應用于單級或雙級制冷/制熱系統。如圖1所示，采用CO2/R170共沸制冷劑的熱泵熱水系統HPWH循環原理，包括蒸發器E、冷凝器B、毛細管D、壓縮機A和內部熱交換器C，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種CO2/R170共沸制冷劑，其特征在于：CO2的質量配比為78％～80.6％，溫度滑移為0℃。

【技術特征摘要】
1.一種CO2/R170共沸制冷劑，其特征在于：CO2的質量配比為78％～80.6％，溫度滑移為0℃。2.根據權利要求1所述的CO2/R170共沸制冷劑，其特征在于：所述共沸制冷劑的泡點溫度為[-6℃～18℃]。3.根據權利要求1所述的CO2/R170共沸制冷劑，其特征在于：CO2的質量配比為78％，泡點溫度為[-6℃～16.9℃]。4.根據權利要求1所述的CO2/R170共沸制冷劑，其特征在于：CO2的質量配比為78.1％，泡點溫度為[-4.5℃～17.5℃]。5.根據權利要求1所述的CO2/R170共沸制冷劑，其特征在于：CO2的質量配比為78.5％，泡點溫度為[-1.4℃～17℃]。6.根據權利要求1所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王棟，劉雅如，賈愛銓，寇遵麗，姚莉芳，吳飛躍，劉興微，陳康昊，
申請(專利權)人：安徽工業大學，
類型：發明
國別省市：安徽,34