一種適用于-105度～-135度制冷溫區的不可燃混合制冷劑的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種適用于-105度～-135度制冷溫區的混合制冷劑，第一類為R601a(異戊烷)；第二類為R245Fa(五氟丙烷)；第三類為R290(丙烷)；第四類為R23(三氟甲烷)或R170(乙烷)；第五類為R14(四氟化碳)；第六類為R740(氬氣)六種制冷劑。六種制冷劑的摩爾濃度總和數為100％。本發明的有益效果是，本發明提供了一種適用于-105度～-135度制冷溫區的不可燃混合制冷劑，系統簡單，性能可靠，混合制冷劑無毒、環保、ODP為零，本發明的制冷劑全部為市場上流行的制冷劑購買方便、價格更加低廉；所以更加方便維修技術人員進行操做與掌握。
【專利說明】
一種適用于-105度?-135度制冷溫區的不可燃混合制冷劑
技術領域
[0001]本發明涉及制冷系統領域，具體的說是一種適用于-105度?-135度制冷溫區的不可燃混合制冷劑。
【背景技術】
[0002]隨著社會的發展和科技的進步提高，生物工程、醫藥醫學、能源、通訊以及軍工等高科技領域的高速發展，對于-105度?-135度溫區的制冷產品的需要越來越多。例如:Parylene真空氣相沉積鍍膜設備、真空鍍鏌機使用的水汽捕栗、超低溫冰箱、金屬處理低溫箱等廣品。
[0003]使用傳統的制冷系統，要達到-105度?-135度的低溫必須使用三級復疊制冷系統。其制冷存在著諸多的缺點:制冷系統結構復雜、可靠性差、維修困難、維修成本高、耗電嚴重等缺點。
[0004]眾所周知，目前已經商業化的非共沸混合制冷劑407A?407E，是由R32、R125、R134a三種不同沸點的制冷劑以不同的濃度混合而成的，由于各組制冷劑合的濃度不同，所表出來的當量分子量，臨界參數、熵焓等熱力性質各不同，而構成了現在制冷系統中所使用的混合制冷劑407A?407E。綜上述閘明可知不同的組元可以組成不同的混合制冷劑，即使組元相同但是混合濃度不同，同樣可以組成不同的混合物。同時現已經完全商業化的R507制冷劑安全性分類為Al，其成份是由R125(50% )制冷劑安全性分類為Al和R143(50% )制冷劑安全性分類為A2混合而成的，也就是說只要控制Al、A2類制冷劑的比例，就完全可以得到不可燃或者是無火焰蔓延Al類的混合制冷劑。
[0005]現有技術如美國專利公開號CN1388887A、國內專利CN102618220A制冷系統中混合制冷劑都有使用氮；所閘述的混合制冷劑完全不同于本發明的混合制冷劑；同時專利整個制冷過程使用四個熱交換器三個相分離器整個系統結構復雜，生產加工工藝十分的繁瑣，專業技術人員不便于掌握。
[0006]國內專利CN102618220A，使用了國際上都已經禁用的制冷劑R123、R22等；該項專利在實際的運用和生產過程中存在著制冷系統復雜，維修困難等制冷系統的缺點；該專利的制冷原理為分凝式制冷方式不同于本發明；國內專利CN1475544A，雖也能達到-125度制冷溫區，但是該專利主要應用的溫區不同與本發明，同時該專利所采用的制冷劑成份全為可燃制冷劑；國內專利CN102660229A使用制冷劑種類與本發明不同，實現的溫區也不同；該專利給出的制冷劑種類太多，市場不方便購買的制冷劑；同時該專利給出的制冷劑沒充分考慮到制冷劑本身凝固點這一物理特性；利用回熱制冷系統時，制冷劑的凝固點必須要低于制冷系統所要達到的最低的溫度，這樣才能保證系統的安全長期無故障運行；更是不便于專業人員進行掌握和實際應用與操作；
【發明內容】
[0007]本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種適用于-105度?-135度制冷溫區的混合制冷劑，本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:主要有六類制冷劑組成:第一類為R601a(異戊烷)；第二類為R245Fa(五氟丙烷)；第三類為R290(丙烷)；第四類為R23(三氟甲烷)或R170(乙烷)；第五類為R14 (四氟化碳)；第六類為R740(氬氣)。六種制冷劑的摩爾濃度總和數為100%，它們各自所占摩爾濃度比例范圍為:
[0008]第一類制冷劑所占總摩爾濃度的3%?10%
[0009]第二類制冷劑所占總摩爾濃度的10%?30%
[0010]第三類制冷劑所占總摩爾濃度的8%?20%
[0011]第四類制冷劑所占總摩爾濃度的10%?20%
[0012]第五類制冷劑所占總摩爾濃度的10%?30%
[0013]第六類制冷劑所占總摩爾濃度的3%?10%
[0014]六種制冷劑在恒溫環境下按照摩爾比例，進行物理混合，既可得到混合制冷劑。使用該混合制冷劑可以制冷系統的工作溫區達到-105度?-135度。該混合制冷劑與系統中的潤滑油有著良好的互溶性，從而減少系統在低溫時出現油堵的故障；該混合制冷劑ODP為零；所使用基本組份均為歐美及絕大多數國家公認的最為環保的制冷劑；使用戶完全達到經濟、環保、系統簡單、可靠性高等多種需求。
[0015]從制冷循環的方面來說，上述各種制冷劑發揮著不同的做用。第一類、第二類制冷劑保證壓縮機排氣溫度在正常的工作范圍和同時與壓縮機油有良好的互融性，回油效果良好重而使制冷系統的毛細管避免油堵；第三類、第四類制冷劑在制冷系統起到降溫和冷卻第五類的作用；第三類、第四類、第五類制冷劑制冷劑為基本工作物質；第六類制冷劑的作用提高系統的蒸發壓力、減小系統在低溫時的壓比、提高整個制冷系統的C0P。各溫區具體配比:
[0016]1、適用于-105度溫區:
[0017]第一類制冷劑所占總摩爾濃度的5%?7%
[0018]第二類制冷劑所占總摩爾濃度的10%?25%
[0019]第三類制冷劑所占總摩爾濃度的8%?15%
[0020]第四類制冷劑所占總摩爾濃度的10%?20%
[0021]第五類制冷劑所占總摩爾濃度的20%?25%
[0022]第六類制冷劑所占總摩爾濃度的3%?5%
[0023]2、適用于-115度溫區:
[0024]第一類制冷劑所占總摩爾濃度的5%?8%
[0025]第二類制冷劑所占總摩爾濃度的10%?20%
[0026]第三類制冷劑所占總摩爾濃度的8%?13%
[0027]第四類制冷劑所占總摩爾濃度的10%?12%
[0028]第五類制冷劑所占總摩爾濃度的15%?20%
[0029]第六類制冷劑所占總摩爾濃度的4%?1%
[0030]3、適用于-125度溫區:
[0031]第一類制冷劑所占總摩爾濃度的3%?9%
[0032]第二類制冷劑所占總摩爾濃度的15%?25%
[0033]第三類制冷劑所占總摩爾濃度的8%?18%
[0034]第四類制冷劑所占總摩爾濃度的10%?14%
[0035]第五類制冷劑所占總摩爾濃度的18%?25%
[0036]第六類制冷劑所占總摩爾濃度的5%?8%
[0037]4、適用于-135度溫區:
[0038]第一類制冷劑所占總摩爾濃度的3%?6%
[0039]第二類制冷劑所占總摩爾濃度的25%?28%
[0040]第三類制冷劑所占總摩爾濃度的8%?13%
[0041]第四類制冷劑所占總摩爾濃度的8%?15%
[0042]第五類制冷劑所占總摩爾濃度的25%?30%
[0043]第六類制冷劑所占總摩爾濃度的6%?10%
[0044]本發明提供了一種適用于-105度?-135度制冷溫區的混合制冷劑，采取第一類制冷劑R601a(異戊烷)、第三類制冷劑R290 (丙烷)第四類制冷劑R170 (乙烷)的總的摩爾濃度之和小于25%。
[0045]本發明提供了一種適用于-105度?-135度制冷溫區的混合制冷劑，當采取第四類為R23(三氟甲烷)或R170(乙烷)為:20%?13%當取兩者混合物時摩爾濃度之和15%。
[0046]本發明的有益效果是:本發明提供了一種適用于-105度?-135度制冷溫區的混合制冷劑，系統簡單，性能可靠，結構簡單；與復疊制冷系統相比制冷部件減了 1/3，系統發生故障率降低1/2，可靠更高性高；制冷系統運行工況可用商用渦旋壓縮機或旋轉式壓縮機，價格低，制冷系數高；當制取-105度的低溫時壓縮機的蒸發壓力為0.35MPa?0.38MPa(均為絕度壓力)。本發明使制冷系統的壓縮機所做的單位功明顯增加，獲得的更大更多的制冷量，COP會比復疊機系統提高2-3倍，混合制冷劑無毒、環保、ODP系數為0，無消耗臭氧潛能值ODP越小，制冷劑越符合環保要求，本發明混合制冷劑中的冷劑全部為，符合美國環保組織EPA、SNAP和UL的標準，符合(ASHRAE)的Al安全等級類別，可操作性強，本發明的制冷劑全部為市場上流行的制冷劑，購買方便、價格更加低廉；所以更加方便，維修技術人員進行操做。
【附圖說明】
[0047]圖1:本發明實施例的單機壓縮制冷循環系統原理圖
[0048]圖中:壓縮機1、油分離器2、冷凝器3、干燥過濾器4、換熱器5、毛細管6、蒸發器7、分離分凝器8 ;膨脹容器9、毛細管10。
【具體實施方式】
[0049]結合圖1混合制冷劑的熱力循環過程為:混合制冷劑從壓縮機I壓出；進入油分離器2 ;然后進入冷凝器3 ;經過干燥過濾器4 ;進入分離分凝器8 (未能被油分離器2分離的油被再次分離出來；經過毛細管10 ;進入換熱器5的低壓)；然后進入換熱器5 ;經過毛細管6 ;進入蒸發器7 ;經過換熱器5 ;進入分離分凝器8 ;經過膨脹容器9 ;回到壓縮機I。
[0050]制備單機壓縮制冷系統-105度?-135度溫區的不可燃混合制冷劑，它包括以下六類制冷劑:第一類為R601a(異戊烷);第二類為R245Fa (五氟丙烷);第三類為R290 (丙烷);第四類為R23(三氟甲烷)或R170(丙烷);第五類為R14(四氟化碳);第六類為R50(甲燒)六利制冷劑的摩爾濃度總和數為100%。
[0051]實施例1:配置使用在-105度溫區的混合制冷劑；每一類制冷劑摩爾濃度如下:
[0052]第一類:R601a占總摩爾濃度的5%
[0053]第二類:R245Fa所占總摩爾濃度的30%
[0054]第三類:R290所占總摩爾濃度的10%
[0055]第四類:R23所占總摩爾濃度的15% ;或R170所占總摩爾濃度的10% ;或兩者混合物時摩爾濃度之和13%。
[0056]第五類:R14制冷劑所占總摩爾濃度的25%
[0057]第六類:R740所占總摩爾濃度的3%
[0058]運行參數為:冷凝溫度35度，制冷溫度為-105度，排氣壓力1.55MPa，蒸發壓力0.36MPa，壓縮機的排氣溫度105度。
[0059]實施例2:配置使用在-115度溫區的混合制冷劑；每一類制冷劑摩爾濃度如下:
[0060]第一類:R601a占總摩爾濃度的6%
[0061]第二類:R245Fa所占總摩爾濃度的20%
[0062]第三類制冷劑所占總摩爾濃度的9%
[0063]第四類:R23所占總摩爾濃度的20%或R170所占總摩爾濃度的10%或兩者的混合物時其摩爾濃度為的15%
[0064]第五類制冷劑所占總摩爾濃度的25%
[0065]第六類制冷劑所占總摩爾濃度的5%
[0066]運行參數為:冷凝溫度35度，制冷溫度為-115度，排氣壓力1.52MPa，蒸發壓力0.33MPa，壓縮機的排氣溫度108度。
[0067]實施例3:配置使用在-125度溫區的混合制冷劑；每一類制冷劑摩爾濃度如下:
[0068]第一類:R601a占總摩爾濃度的3%
[0069]第二類:R245Fa所占總摩爾濃度的22%
[0070]第三類制冷劑所占總摩爾濃度的8%
[0071]第四類:R23所占總摩爾濃度的18%或R170所占總摩爾濃度的10%或兩者的混合物時其摩爾濃度為的13%
[0072]第五類制冷劑所占總摩爾濃度的22%
[0073]第六類制冷劑所占總摩爾濃度的8%
[0074]運行參數為:冷凝溫度35度，制冷溫度為-125度，排氣壓力1.46MPa，蒸發壓力0.3MPa，壓縮機的排氣溫度103度。
[0075]實施例4:配置使用在-135度溫區的混合制冷劑；每一類制冷劑摩爾濃度如下:
[0076]第一類:R601a占總摩爾濃度的3%
[0077]第二類:R245Fa所占總摩爾濃度的25%
[0078]第三類制冷劑所占總摩爾濃度的9%
[0079]第四類:R23所占總摩爾濃度的15%或R170所占總摩爾濃度的11%或兩者的混合物時其摩爾濃度為的13%
[0080]第五類制冷劑所占總摩爾濃度的23%
[0081]第六類制冷劑所占總摩爾濃度的10%
[0082]運行參數為:冷凝溫度35度，制冷溫度為-135度，排氣壓力1.64MPa，蒸發壓力
0.25MPa，壓縮機的排氣溫度109度。
[0083]上面所述的實施例僅是對本發明的優選實施方式進行描述，并非對本發明的構思和范圍進行限定，在不脫離本發明設計構思的前提下，本領域中普通工程技術人員對本發明的技術方案作出的各種變型和改進，均應落入本發明的保護范圍，本發明請求保護的技術內容，已經全部記載在權利要求書中。
【主權項】
1.一種適用于-105度?-135度制冷溫區的不可燃混合制冷劑，其特征在于有六類制冷劑組成:第一類為R601a (異戊烷)；第二類為R245Fa (五氟丙烷)；第三類為R290(丙烷);第四類為R23(三氟甲烷)或R170(乙烷);第五類為R14(四氟化碳);第六類為R740(氬氣)六種制冷劑的摩爾濃度總和數為100%。六種制冷劑的摩爾濃度總和數為100%，它們各自所占摩爾濃度比例范圍為: 第一類制冷劑所占總摩爾濃度的3%?10% 第二類制冷劑所占總摩爾濃度的10%?30% 第三類制冷劑所占總摩爾濃度的8%?20% 第四類制冷劑所占總摩爾濃度的10%?20% 第五類制冷劑所占總摩爾濃度的10%?30% 第六類制冷劑所占總摩爾濃度的3%?10%。2.根據權利要求1所述的一種適用于-105度?-135度制冷溫區的制冷劑，其特征在于適用于-105度溫區: 第一類制冷劑所占總摩爾濃度的5%?7% 第二類制冷劑所占總摩爾濃度的10%?25% 第三類制冷劑所占總摩爾濃度的8%?15% 第四類制冷劑所占總摩爾濃度的10%?20% 第五類制冷劑所占總摩爾濃度的20%?25% 第六類制冷劑所占總摩爾濃度的3%?5%。3.根據權利要求1所述的一種適用于-105度?-135度制冷溫區的混合制冷劑，其特征在于適用于-115度溫區: 第一類制冷劑所占總摩爾濃度的5%?8% 第二類制冷劑所占總摩爾濃度的10%?20% 第三類制冷劑所占總摩爾濃度的8%?13% 第四類制冷劑所占總摩爾濃度的10%?12% 第五類制冷劑所占總摩爾濃度的15%?20% 第六類制冷劑所占總摩爾濃度的4%?7%。4.根據權利要求1所述的一種適用于-105度?-135度制冷溫區的混合制冷劑，其特征在于適用于-125度溫區: 第一類制冷劑所占總摩爾濃度的3%?9% 第二類制冷劑所占總摩爾濃度的13%?20% 第三類制冷劑所占總摩爾濃度的8%?18% 第四類制冷劑所占總摩爾濃度的10%?14% 第五類制冷劑所占總摩爾濃度的18%?25% 第六類制冷劑所占總摩爾濃度的5%?8%。5.根據權利要求1所述的一種適用于-105度?-135度制冷溫區的混合制冷劑，其特征在于適用于-135度溫區: 第一類制冷劑所占總摩爾濃度的3%?6% 第二類制冷劑所占總摩爾濃度的25%?30%第三類制冷劑所占總摩爾濃度的8%?13%第四類制冷劑所占總摩爾濃度的8%?15%第五類制冷劑所占總摩爾濃度的25%?30%第六類制冷劑所占總摩爾濃度的6%?10%。
【文檔編號】C09K5/04GK105885798SQ201410804335
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年12月23日
【發明人】張永康
【申請人】張永康