含二氟甲烷和三氟二氯乙烷的二元非共沸混合制冷劑的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于制冷劑技術領域，具體是涉及由R32和R123混合構成的具有優良熱物 理性質的二元非共沸混合制冷劑，其用于制冷裝置(家用/商用空調、熱泵、離心式機組等)。
【背景技術】
[0002] 目前，國際上作為R22的替代產品有R410A、R407C、R32。R410A的GWP值較高(為 2100)，根據美國環保局SNAP計劃對溫室氣體的減排態度，替代品CO 2排放當量的減排比例 應在50%以上。因此，限制了 R410A在家用空調市場上的推廣應用。同時，雖然R407C在替 代R22時無須對現有制冷空調系統作大的改動，但是R407C的傳熱性能差，在名義工況下單 位容積制冷量和性能系數COP都比R22低5%，因此近年來R407C漸漸在替代R22的工作中 淡出了人們的視線。R32具有良好的熱工性能、較優越的環保性能、較高的安全性和市場可 獲得性，而引起了行業的高度關注，成為HCFCs替代的焦點，但直接充注R32制冷劑會導致 壓縮機排氣溫度過高，因而限制了 R32單工質在家用/商用空調中的使用。鑒于混合工質 理論，尋找一種工質與R32混合，既能降低R32的排氣溫度，又能降低GWP值。
[0003] R123的ODP為0. 012，GWP為120,且具有良好的綜合性能，因此現在包括美國在內 的發達國家和絕大多數發展中國家，仍然有用于新空調設備的初裝或舊設備上的再添加； 中國目前對于R123制冷劑的生產、初裝、以及再添加沒有限制。R123制冷劑良好的綜合性 能使之成為在大型中央空調(離心式冷水機組)中成為一氟三氯甲烷（Rll)制冷劑的最有效 和安全的替代制冷劑。很多學者認為與其淘汰R123,不如設法提高離心式機組的效率。
[0004] 經過對現有文獻的檢索發現，中國專利公開號為CN102757765A的專利，在R32中 加入適量的四氫噻吩，作為警覺氣體，當空調器發生制冷劑泄漏時，可以使用戶及時感知， 以采取相應的措施，并降低泄漏時發生爆炸的危險性。但發生泄漏具有不確定性，且在室外 機(高壓側）發生泄漏的概率要遠遠高于室內側，通過在室內出風口來感知泄漏顯得不太合 理。相關文獻已經證明了 R32在使用安全上完全滿足家用空調的使用條件。加入的四氫噻 吩只作為警覺氣體，降低了 R32的比例，因此會影響空調器的性能。
【發明內容】
[0005] 為了解決上述問題，本發明提供了一種新型二元非共沸混合制冷劑，基于混合工 質原理，來改善空調/熱泵系統中R32排氣溫度過高，降低混合GWP值，提高循環性能；同時 提高離心式機組的效率。
[0006] 本發明提供了一種二元非共沸混合制冷劑，由二氟甲烷（R32)和三氟二氯乙烷 (R123)組成。二氟甲烷（R32)和三氟二氯乙烷（R123)在液相狀態下物理混合。
[0007] R32和R123在不同壓力下的溫度滑移圖見圖1。
[0008] 優選：其中R32的質量百分比為60~99. 9%，R123的質量百分比為0. 1~40%，按 此比例配比的制冷劑，可以適當降低壓縮機的排氣溫度，并降低混合GWP值。
[0009] 或R32的質量百分比為0. 1~20%，R123的質量百分比為80~99. 9%，按此比例 配比的制冷劑，可以有效提高離心式機組的效率。
[0010] 進一步優選：R32的質量百分比為89~97%，R123的質量分數為3%~11%。
[0011] 更優選的，R32的質量百分比為94~97%，R123的質量分數為3%~6%。
[0012] 更優選的，R32的質量百分比為89~94%，R123的質量分數為6%~11%。
[0013] 更優選的，R32的質量百分比為4~10%，R123的質量分數為90%~96%。
[0014] 本發明提供的二元非共沸混合制冷劑的制備方法，是將R32和R123按其相應的配 比在液相狀態下進行物理混合。
[0015] 本發明中用于空調/熱泵的二元非共沸混合制冷劑(其中R32的質量百分比為 89~97%，R123的質量分數為3%~11%)優點如下：
[0016] 1、符合環保要求：
[0017] 提供的一種新型二元非共沸混合制冷劑，消耗臭氧潛能值（ODP)更小，制冷劑的環 境特性更好。根據目前的水平，認為ODP值小于或等于0.05的制冷劑是可以接受的。本發 明中的非共沸混合制冷劑中的R32的ODP為0，R123的ODP較小，約為0. 012。由于R32占 的比重比較大，兩者混合后的ODP幾乎為0,符合保護臭氧層的相關環保標準。
[0018] 提供的一種新型二元非共沸混合制冷劑，充注量大體上與摩爾質量成正比，因而 R32充注量僅為R22的0· 62, R410A的0· 72。同時，R32的GWP值僅為R22的0· 397, R410A 的0. 321，因此，相對R22可以減排75. 4%，相對R410A可以減排76. 9% ;同理，R123相對R22 可以減排87. 22%，相對R410A可以減排88. 0%。兩者混合后，減排效果更加明顯，達到減少 溫室效應的要求。
[0019] 表 1R22、R410A、R407C、R32、R123 的熱物理性質比較
[0021]
[0022] 2、熱工參數
[0023] 提供的一種新型二元非共沸混合制冷劑，由于R32和R123的飽和蒸發壓力相差甚 大(約18. 5倍)，加入適量的R123可以降低系統內的壓力，減少制冷劑的泄漏，提高系統的 安全性。同時，加入小比例的R123,混合工質壓力值與R410A接近，壓縮比相當，可實現直接 充灌。
[0024] 表2熱工參數比較
[0029] 提供的一種新型二元非共沸混合制冷劑，表3列出了本發明二元非共沸混合制冷 劑與R410A、R32的熱工性能比較，新混合制冷劑COP值相比R32可以提高1. 97~7. 05%，相 比R410A可以提高3. 47~8. 62%，應用后具有較好的節能效果；單位容積制冷量較R32高 1.73~6. 10%，較R410A高7. 60~12. 22%，可以采用小管徑，使空調系統更加緊湊；單位制 冷量也比R410A高45~48%，在制冷量一定的條件下可以相應減少系統的制冷劑的充注量， 降低成本，并間接減少溫室氣體的排放量；單位耗功比R32降低了 2. 44~8. 86%。
[0030] 提供的一種新型二元非共沸混合制冷劑，由于高沸點組分R123的加入，使得混合 工質的臨界溫度升高，拓寬了混合工質的工作范圍，減少過熱蒸汽和節流的不可逆性。R123 抑制了 R32的弱可燃性，并降低混合工質的GWP值。
[0031] 提供的一種新型二元非共沸混合制冷劑，蒸發冷凝過程中會伴隨混合熱的產生， 因此使得系統在沒有增加功耗的情況下，增加了制冷/熱量。
[0032] 提供的一種新型二元非共沸混合制冷劑，其中R123的沸點溫度較高，在蒸發壓力 為0. 8MPa時，此時R123對應的飽和溫度達100°C，吸氣口處，R123為霧狀液滴狀態，這些液 滴在進入壓縮機后，由于壓縮機溫度較高而迅速汽化，同時吸取部分熱量，使壓縮機的吸氣 溫度有所降低，增大了工質的質量流量，還能提高壓縮機的輸氣系數，降低壓縮機的排氣溫 度。霧狀液滴的汽化過程在吸氣腔內完成，不會對壓縮過程造成影響。
[0033] 提供的一種新型二元非共沸混合制冷劑，其在冷凝器和蒸發器內存在一定的溫度 滑移。如果混合制冷劑在吸、放熱過程的變化趨勢與冷、熱源的變化趨勢基本一致。做到制 冷劑與冷熱源之間進行的熱交換過程為近似無溫差傳熱，就可以減少不可逆換熱損失。此 時，該循環耗功最小，制冷系數達到給定條件下的最大值。溫度滑移為8~12°C的適合用在 風冷式換熱器中，溫度滑移為3~5°C的適合用在水冷式換熱器中。
[0034] 提供的一種新型二元非共沸混合制冷劑，利用其在蒸發器內的滑移，提高了吸氣 溫度，改善吸氣管路結霜的問題。如在最低蒸發溫度為_30°C時，當R32的配比為0. 6時，蒸 發壓力為0. 22MPa時，此時對應蒸發器出口溫度為4. 5°C。
[0035] 本發明中用于離心式機組的二元非共沸混合制