环保节能型组合物、其制备方法、应用及制冷系统与流程

1.本技术涉及制冷剂技术领域，具体而言，涉及一种环保节能型组合物、该环保节能型组合物制备方法、该环保节能型组合物应用及制冷系统。

背景技术：

2.随着全球气候变暖带来环境影响日益严峻，基加利修订案提出一系列要求来削减与淘汰目前使用的高gwp制冷剂，现有主流制冷剂因具有较高的gwp值将逐步被淘汰。基于此，各国提出各种法规与草案来对hfcs类制冷剂进行管控，例如英国规定家用冰箱及冰柜以及在密封系统中的制冷剂需gwp《150并规定了限控时间，目前欧盟各国已明确乘用车空调禁止使用gwp》150的制制冷剂。我国也实行了严格的生态环境保护制度并提出多项政策和规划以期在2060年实现“碳中和”目标。因此迫切需要开发一种兼具低gwp与高系统能效的制冷剂来替代使用的高gwp制冷剂。
3.1,1,1,2-四氟乙烷(r134a)由于具有无毒性、不可燃、无腐蚀、材料相容性较好等特点，而被广泛用于汽车空调以及其他一些制冷系统等领域，但随着国内外对全球变暖潜值(gwp)高的制冷剂管控的进一步加强，使得r134a等hfcs制冷剂面临削减和淘汰，因此有必要寻一种环保性能好，同时系统性能优于r134a的制冷剂进行替代，以便最大限度的满足制冷剂环保性和高效性的要求。

技术实现要素：

4.面对目前制冷行业对节能减排的需求，为了解决现有技术中使用制冷剂(如r134a等)环保性能差的技术问题，本发明的首要目的在于，提出一种环保节能型组合物，形成一种与r134a相比，gwp更低且热力学性能更优的替代制冷剂，并且提出了该组合物的制备方法以及应用该组合物的制冷系统。
5.为了实现上述目的，根据本技术方案的第一个方面，本技术方案提供了一种环保节能型组合物。
6.根据本技术实施例的环保节能型组合物，其包括第一组分和第二组分，所述第一组分为一氟甲烷，所述第二组分选自丙烯和丙烷中的至少一种，所述环保节能型组合物的gwp值小于100。
7.进一步地，以质量百分比计，所述环保节能型组合物包括5％-40％的一氟甲烷和60％-95％的丙烯。
8.进一步地，以质量百分比计，所述环保节能型组合物包括10％-25％的一氟甲烷和75％-90％的丙烯。
9.进一步地，以质量百分比计，所述环保节能型组合物包括15％的一氟甲烷和85％的丙烯。
10.进一步地，以质量百分比计，所述环保节能型组合物包括10％-40％的一氟甲烷和60％-90％的丙烷。
11.进一步地，以质量百分比计，所述环保节能型组合物包括10％-25％的一氟甲烷和75％-90％的丙烷。
12.进一步地，以质量百分比计，所述环保节能型组合物包括15％的一氟甲烷和85％的丙烷。
13.进一步地，以质量百分比计，所述环保节能型组合物包括20％-70％的一氟甲烷、5％-75％的丙烯和5％-65％的丙烷。
14.进一步地，以质量百分比计，所述环保节能型组合物包括20％-70％的一氟甲烷、10％-75％的丙烯和5％-20％的丙烷。
15.进一步地，以质量百分比计，所述环保节能型组合物包括65％的一氟甲烷、15％的丙烯和20％的丙烷。
16.为了实现上述目的，根据本技术方案的第二个方面，本技术方案还提供了一种环保节能型组合物的制备方法，用于制备本发明实施例第一方面提供的环保节能型组合物，所述制备方法包括以下步骤：将所述环保节能型组合物的各组分在常温常压液相状态下混合并搅拌，得到所述环保节能型组合物。
17.为了实现上述目的，根据本技术方案的第三个方面，本技术方案还公开了所述环保节能型组合物用作制冷系统的制冷剂的用途。
18.为了实现上述目的，根据本技术方案的第四个方面，本技术方案还提供了一种制冷系统，该制冷系统包括工质，所述工质包括本发明实施例第一方面提供的环保节能型组合物。
19.本发明提出的环保节能型组合物，不仅具有低gwp的环保特性，单位容积制冷量和系统性能系数相比r134a更优，是一种低gwp且高系统性能的制冷剂替代方案。
具体实施方式
20.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
21.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列单元的系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其单元。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
22.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
23.本发明实施例提供的环保节能型组合物，其制备方法是将环保节能型组合物的各组分，即一氟甲烷(r41)、丙烯(r1270)以及丙烷(r290)，按照其相应的质量配比在常温常压液相状态下进行物理混合成为多元混合物，具体可以在室温液相状态下混合并搅拌，制得环保节能型组合物。本发明实施例中环保节能型组合物中的各组元物质的基本参数见表1。
24.表1环保节能型组合物中各组元物质的基本参数
[0025][0026]
本技术实施例的环保节能型组合物，其包括第一组分和第二组分，所述第一组分为一氟甲烷，所述第二组分选自丙烯和丙烷中的至少一种，所述环保节能型组合物的gwp值小于100。
[0027]
当第二组分选则为丙烯时，以质量百分比计，所述环保节能型组合物包括5％-40％的一氟甲烷和60％-95％的丙烯。优选地，所述环保节能型组合物包括10％-25％的一氟甲烷和75％-90％的丙烯。更为优选地，所述环保节能型组合物包括15％的一氟甲烷和85％的丙烯。
[0028]
当第二组分选则为丙烷时，以质量百分比计，所述环保节能型组合物包括10％-40％的一氟甲烷和60％-90％的丙烷。优选地，所述环保节能型组合物包括10％-25％的一氟甲烷和75％-90％的丙烷。更为优选地，所述环保节能型组合物包括15％的一氟甲烷和85％的丙烷。
[0029]
当第二组分选则为丙烯和丙烷时，以质量百分比计，所述环保节能型组合物包括20％-70％的一氟甲烷、5％-75％的丙烯和5％-65％的丙烷。优选地，所述环保节能型组合物包括20％-70％的一氟甲烷、10％-75％的丙烯和5％-20％的丙烷。更为优选地，所述环保节能型组合物包括65％的一氟甲烷、15％的丙烯和20％的丙烷。
[0030]
上述配比的各组合物可以均衡各组分的性质特点，使得获得的组合物具有良好的环保性，gwp小于100；并且具有良好的热力性能，以目前广泛使用的制冷剂r134a(gwp＝1530(ar6))为对比工质，本发明提出的组合物单位容积制冷量大，系统压缩比小，系统eer高，有节能提效减排的效果。
[0031]
为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例对技术方案进行清楚完整地描述，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。下面将结合较优的实施例来详细说明本技术。下面给出多个具体实施例和对比例，其中组分的比例均为质量百分比，每种环保节能型组合物的组元物质的质量百分数之和为100％，具体的各实施例和对比例的构成如表2所示。
[0032]
实施例1
[0033]
将一氟甲烷(r41)和丙烯(r1270)按5:95的质量配比，在常温常压液相下进行物理混合均匀得到一种环保节能型组合物。
[0034]
实施例2
[0035]
将一氟甲烷(r41)和丙烯(r1270)按10:90的质量配比，在常温常压液相下进行物理混合均匀得到一种环保节能型组合物。
[0036]
实施例3
[0037]
将一氟甲烷(r41)和丙烯(r1270)按15:85的质量配比，在常温常压液相下进行物理混合均匀得到一种环保节能型组合物。
[0038]
实施例4
[0039]
将一氟甲烷(r41)和丙烯(r1270)按20:80的质量配比，在常温常压液相下进行物理混合均匀得到一种环保节能型组合物。
[0040]
实施例5
[0041]
将一氟甲烷(r41)和丙烯(r1270)按25:75的质量配比，在常温常压液相下进行物理混合均匀得到一种环保节能型组合物。
[0042]
实施例6
[0043]
将一氟甲烷(r41)和丙烯(r1270)按30:70的质量配比，在常温常压液相下进行物理混合均匀得到一种环保节能型组合物。
[0044]
实施例7
[0045]
将一氟甲烷(r41)和丙烯(r1270)按35:65的质量配比，在常温常压液相下进行物理混合均匀得到一种环保节能型组合物。
[0046]
实施例8
[0047]
将一氟甲烷(r41)和丙烯(r1270)按40:60的质量配比，在常温常压液相下进行物理混合均匀得到一种环保节能型组合物。
[0048]
实施例9
[0049]
将一氟甲烷(r41)和丙烷(r290)按10:90的质量配比，在常温常压液相下进行物理混合均匀得到一种环保节能型组合物。
[0050]
实施例10
[0051]
将一氟甲烷(r41)和丙烷(r290)按15:85的质量配比，在常温常压液相下进行物理混合均匀得到一种环保节能型组合物。
[0052]
实施例11
[0053]
将一氟甲烷(r41)和丙烷(r290)按20:80的质量配比，在常温常压液相下进行物理混合均匀得到一种环保节能型组合物。
[0054]
实施例12
[0055]
将一氟甲烷(r41)和丙烷(r290)按25:75的质量配比，在常温常压液相下进行物理混合均匀得到一种环保节能型组合物。
[0056]
实施例13
[0057]
将一氟甲烷(r41)和丙烷(r290)按30:70的质量配比，在常温常压液相下进行物理混合均匀得到一种环保节能型组合物。
[0058]
实施例14
[0059]
将一氟甲烷(r41)和丙烷(r290)按35:65的质量配比，在常温常压液相下进行物理混合均匀得到一种环保节能型组合物。
[0060]
实施例15
[0061]
将一氟甲烷(r41)和丙烷(r290)按40:60的质量配比，在常温常压液相下进行物理混合均匀得到一种环保节能型组合物。
[0062]
实施例16
[0063]
将一氟甲烷(r41)、丙烯(r1270)和丙烷(r290)按20:75:5的质量配比，在常温常压液相下进行物理混合均匀得到一种环保节能型组合物。
[0064]
实施例17
[0065]
将一氟甲烷(r41)、丙烯(r1270)和丙烷(r290)按30:5:65的质量配比，在常温常压液相下进行物理混合均匀得到一种环保节能型组合物。
[0066]
实施例18
[0067]
将一氟甲烷(r41)、丙烯(r1270)和丙烷(r290)按65:15:20的质量配比，在常温常压液相下进行物理混合均匀得到一种环保节能型组合物。
[0068]
实施例19
[0069]
将一氟甲烷(r41)、丙烯(r1270)和丙烷(r290)按70:10:20的质量配比，在常温常压液相下进行物理混合均匀得到一种环保节能型组合物。
[0070]
对比例1
[0071]
将一氟甲烷(r41)和丙烯(r1270)按70:30的质量配比，在常温常压液相下进行物理混合均匀得到一种组合物。
[0072]
对比例2
[0073]
将一氟甲烷(r41)和丙烯(r1270)按95:5的质量配比，在常温常压液相下进行物理混合均匀得到一种组合物。
[0074]
对比例3
[0075]
将一氟甲烷(r41)和丙烷(r290)按60:40的质量配比，在常温常压液相下进行物理混合均匀得到一种组合物。
[0076]
对比例4
[0077]
将一氟甲烷(r41)和丙烷(r290)按95:5的质量配比，在常温常压液相下进行物理混合均匀得到一种组合物。
[0078]
对比例5
[0079]
将一氟甲烷(r41)、丙烯(r1270)和丙烷(r290)按80:10:10的质量配比，在常温常压液相下进行物理混合均匀得到一种组合物。
[0080]
对比例6
[0081]
将一氟甲烷(r41)、丙烯(r1270)和丙烷(r290)按90:5:5的质量配比，在常温常压液相下进行物理混合均匀得到一种组合物。
[0082]
表2各实施例及对比例的成分组成
[0083]
组合物一氟甲烷丙烯丙烷质量配比实施例1595-5:95实施例21090-10:90实施例31585-15:85实施例42080-20:80实施例52575-25:75实施例63070-30:70实施例73565-35:65实施例84060-40:60
实施例910-9010:90实施例1015-8515:85实施例1120-8020:80实施例1225-7525:75实施例1330-7030:70实施例1435-6535:65实施例1540-6040:60实施例162075520:75:5实施例173056530:5:65实施例1865152065:15:20实施例1970102070:10:20对比例17030-70:30对比例2955-95:5对比例360-4060:40对比例495-595:5对比例580101080:10:10对比例6905590:5:5
[0084]
本发明实施例保护环保节能型组合物用作制冷系统的制冷剂的用途。本发明各实施例提供的环保节能型组合物可以作为制冷剂应用于制冷装置中，制冷装置包含的主要部件为压缩机、冷凝器、蒸发器及膨胀装置，制冷装置系统中的热传递流体工作介质为本实施例或对比例中获得的组合物。蒸发器和冷凝器是热交换器，在本发明中可使用任何类型的热交换器，优选有逆流趋势的热交换器。
[0085]
本发明实施例1-19、对比例1-6及r134a的分子量、标准沸点、临界温度、临界压力、环境性能及滑移温度等基本参数参见表3所示。
[0086]
表3各实施例、对比例及r134a的基本参数
[0087][0088]
(*注：滑移温度为工作压力下的露点温度与泡点温度之差)
[0089]
由表3可知，本发明实施例1-19提供的组合物的环保能明显优于r134a，所有实施例的gwp均小于于100。利用组合物的滑移温度可以减少换热过程中的不可逆损失，达到提高能效的目的。对比例1-6中各组分质量占比不在发明实施例提供的范围，得到的制冷剂的温度滑移相比相同组分下的实施例偏小，且部分对比例的gwp大于100。
[0090]
为了比较各实施例和对比例用作制冷剂的系统性能效果，选取的设计制冷工况具体为：蒸发器侧换热流体的进口和出口温度分别为27℃和14.5℃，冷凝器侧换热流体的进口和出口温度分别为14.5℃和41℃，蒸发器和冷凝器的对数平均温差分别是11℃和10℃，蒸发器出口的制冷剂为过热状态，过热度为1℃，冷凝器出口的制冷剂为过冷状态，出口温度为18℃，压缩机的绝热效率为0.7。分别使用上述实施例1-19、对比例1-6和r134a制冷剂在上述工况下的制冷系统中的进行循环性能参数进行测试和计算，获得排气温度、压缩比、相对单位容积制冷量qv(与r134a的单位容积制冷量比值)和eer提升幅度(与r134a相比较)等指标，记录在表4中。
[0091]
由表4可知，本发明各实施例提供的组合物的热力性能优于r134a制冷剂，单位容积制冷量高于r134a，因此在相同要求下可选排量较小的压缩机，从而减小压缩机体积。相比r134a制冷剂，本发明各实施例组合物可显著降低压缩机的压缩比，本发明各实施例中压缩比为1.90-2.14，相比r134a制冷剂下降了22％-31％。采用本发明的各实施例中的组合物并配合适当的换热器流路配置，可使组合物系统的能效相比r134a提升11％-17％。对比例1-6的eer提升幅度均低于相同组分下的实施例，说明只有在本发明中物质的质量占比和物质组成时，各物质之间的特性与换热器内外侧流体的传热情况得到很好地均衡，得到的制冷剂组合物的各方面性能较理想。
[0092]
通过表3和表4的数据可以看出，本发明各实施例通过充分考虑组合物中各组分的性质，划定各组分质量占比的范围，来保证环保节能型组合物在gwp小于100的同时，系统能效得到较大提升。
[0093]
综上，本发明各实施例提供的环保节能型组合物，不仅具有低gwp的环保特性，而且系统性能与r134a相比明显提升，是一种低gwp且高系统性能的制冷剂替代方案。。
[0094]
表4各实施例、对比例及r134a制冷剂的系统性能实验数据
[0095]
[0096]
本发明实施例还相应的保护使用本发明实施例提供的环保节能型组合物作为工质的制冷系统，制冷系统可以应用于的电器设备包括但不限于空调、冰箱及除湿机等，制冷系统的其他构成和工作原理适用于现有技术，此处不再赘述。
[0097]
本说明书中部分实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0098]
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：

1.一种环保节能型组合物，其特征在于，包括第一组分和第二组分，所述第一组分为一氟甲烷，所述第二组分选自丙烯和丙烷中的至少一种，所述环保节能型组合物的gwp值小于100。2.根据权利要求1所述的环保节能型组合物，其特征在于，以质量百分比计，包括5％-40％的一氟甲烷和60％-95％的丙烯。3.根据权利要求1所述的环保节能型组合物，其特征在于，以质量百分比计，包括10％-25％的一氟甲烷和75％-90％的丙烯。4.根据权利要求1所述的环保节能型组合物，其特征在于，以质量百分比计，包括15％的一氟甲烷和85％的丙烯。5.根据权利要求1所述的环保节能型组合物，其特征在于，以质量百分比计，包括10％-40％的一氟甲烷和60％-90％的丙烷。6.根据权利要求1所述的环保节能型组合物，其特征在于，以质量百分比计，包括10％-25％的一氟甲烷和75％-90％的丙烷。7.根据权利要求1所述的环保节能型组合物，其特征在于，以质量百分比计，包括15％的一氟甲烷和85％的丙烷。8.根据权利要求1所述的环保节能型组合物，其特征在于，以质量百分比计，包括20％-70％的一氟甲烷、5％-75％的丙烯和5％-65％的丙烷。9.根据权利要求1所述的环保节能型组合物，其特征在于，以质量百分比计，包括20％-70％的一氟甲烷、10％-75％的丙烯和5％-20％的丙烷。10.根据权利要求1所述的环保节能型组合物，其特征在于，以质量百分比计，包括65％的一氟甲烷、15％的丙烯和20％的丙烷。11.一种权利要求1至10中任一项所述的环保节能型组合物的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：将所述环保节能型组合物的各组分在常温常压液相状态下混合并搅拌，得到所述环保节能型组合物。12.权利要求1至10中任一项所述的环保节能型组合物用作制冷系统的制冷剂的用途。13.一种制冷系统，其特征在于，所述制冷系统包括工质，其中，所述工质包括权利要求1至10中任一项所述的环保节能型组合物。

技术总结

本申请涉及制冷剂技术领域，具体而言，涉及一种环保节能型组合物、该环保节能型组合物制备方法、该环保节能型组合物应用及制冷系统。环保节能型组合物，其包括第一组分和第二组分，所述第一组分为一氟甲烷，所述第二组分选自丙烯和丙烷中的至少一种，所述环保节能型组合物的GWP值小于100。本发明提出的环保节能型组合物，不仅具有低GWP的环保特性，单位容积制冷量和系统性能系数喜相比R134a更优，是一种低GWP且高系统性能的制冷剂替代方案。种低GWP且高系统性能的制冷剂替代方案。