專(zhuān)利名稱(chēng)：含有HFO-1234yf (CF<sub>3</sub>CF=CH<sub>2</sub>)的有機(jī)朗肯循環(huán)混合工質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于熱泵或空調(diào)系統(tǒng)中的制冷劑，具體涉及到作為蒸發(fā)溫度為60-100°C的低溫有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)中的工質(zhì)。
背景技術(shù)：
低溫資源(如低溫地?zé)崮堋U熱或太陽(yáng)能)發(fā)電技術(shù)的研究，對(duì)于減小化石能源消耗和co2、so2、nox等溫室氣體和環(huán)境污染物的排放，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。而制約低溫資源發(fā)電利用的主要技術(shù)因素之一就是系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性。中溫資源發(fā)電技術(shù)實(shí)踐表明，以有機(jī)朗肯循環(huán)為基礎(chǔ)的發(fā)電技術(shù)經(jīng)濟(jì)性較好。 近年來(lái)，隨著能源與環(huán)境問(wèn)題帶來(lái)的挑戰(zhàn)的不斷加大，以及技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)的發(fā)電經(jīng)濟(jì)性的提升，一直被認(rèn)為不具備發(fā)電經(jīng)濟(jì)性的低溫資源(特別是70-120°C溫度范圍)的利用開(kāi)始得到關(guān)注。低溫資源之所以發(fā)電利用經(jīng)濟(jì)性較差，其主要原因之一，就是缺乏適合的循環(huán)工質(zhì)。目前用作低溫有機(jī)朗肯循環(huán)的工質(zhì)有C5F12、HC600等，它們或因溫室效應(yīng)勢(shì)(GffP)很大，或因易燃易爆，而限制了其推廣應(yīng)用。因此開(kāi)發(fā)一種環(huán)境友好、熱力性能優(yōu)良的新型工質(zhì)，對(duì)低溫有機(jī)朗肯循環(huán)技術(shù)的發(fā)展至關(guān)重要。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種適用于低溫有機(jī)朗肯循環(huán)的含有HF0_1234yf的混合工質(zhì)，可作為蒸發(fā)溫度為60-100°C的低溫地?zé)豳Y源，或其它低品位(如廢熱，太陽(yáng)能等)熱源的有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)中的工質(zhì)。本發(fā)明提出的含有HF0_1234yf (CF3CF = CH2)的有機(jī)朗肯循環(huán)混合工質(zhì)共包括了 8種組元物質(zhì)，具體是HF0-1234yf (CF3CF = CH2)，HFC_152a(l，I-二氟乙烷)，HFC_236ea(l，1，1，2，3，3-六氟丙烷)，HFC-245ca(l，l，2，2，3-五氟丙烷)，HFC_245fa(l，1，1，3，3-五氟丙烷),HFE-143 (CH2FOCHF2)，HFE-134 (CHF2OCHF2)和 HFC_254cb (1,1,2,2-四氟丙烷)。各組元物質(zhì)的基本參數(shù)如表I所示。本發(fā)明提出的含有HF0_1234yf的有機(jī)朗肯循環(huán)混合工質(zhì)，具體組成為由 HF0-1234yf、HFC_152a(l，I- 二氟乙烷)和 HFC_254cb (1，1，2，2_ 四氟丙烷)組成；或由 HF0-1234yf、HFC-152a 和 HFC-245ca(l，l，2，2，3-五氟丙烷)組成；或由HF0-1234yf、HFC_152a 和 HFC_236ea(l，1，1，2，3，3-六氟丙烷)組成；或由 HF0_1234yf、HFC-152a 和 HFE-134 (CHF2OCHF2)組成；或由 HF0_1234yf、HFC_152a 和 HFE-143 組成；或由HF0-1234yf、HFC_152a 和 HFC_245fa 組成。HF0-1234yt/HFC-152a/HFC-254cb 5-60/0-92/1-95%,HF0-1234yf/HFC-152a/HFC-245ca 7-95/0-92/1-93%,HF0-1234yf/HFC-152a/HFC-236ea 4-97/0-94/2-96%,HF0-1234yf/HFC-152a/HFE-134 4-97/0-92/1-96%,HF0-1234yf/HFC-152a/HFE-143 3-91/4-92/5-93%,
HF0-1234yf/HFC-152a/HFC-245fa 2-96/1-95/3-97%,以上每種混合工質(zhì)的各組元物質(zhì)質(zhì)量百分?jǐn)?shù)之和為100%。上述混合工質(zhì)的制備方法是，將各組元物質(zhì)按其指定的質(zhì)量配比在常溫下進(jìn)行物理混合即可。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果(I)環(huán)境性能本發(fā)明的ODP等于零，環(huán)境特性?xún)?yōu)良。(2)熱工參數(shù)在低溫有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)工況(如蒸發(fā)溫度90°C、冷 凝溫度35°C、過(guò)熱度5°C或乏氣過(guò)熱度(TC下的蒸發(fā)壓力在1500. OkPa左右、冷凝壓力在350. OkPa左右、膨脹比在4. 50左右。(3)循環(huán)性能本發(fā)明在上述設(shè)計(jì)工況下的朗肯循環(huán)效率為9. 5%左右、單位質(zhì)量輸出凈功基本在23kJ/kg以上(在汽輪機(jī)等熵效率為75%的條件下)，循環(huán)性能優(yōu)良。表I低溫有機(jī)朗肯循環(huán)混合工質(zhì)中所含組元的基本參數(shù)Tb :正常沸點(diǎn)，Tc :臨界溫度，Pc :臨界壓力
組元名稱(chēng)分子式 f 0 J^fpa ODP GWP
2, 3, 3, 3肩氟
HFO-1234yf“希沖、 CF3CF=CH2 114.04 -29.45 -53.15 3.382 04
112 2 3-石氟
HFC-245ca’ ’ ^CF2HCF2CH2F 134.0 25.00 178.40 3.885 0-
HFC-245faCF3CH2CHF2 134.0 15.30 157.50 3.644 0 790 1112 3 3-六氟
HFC-236ea ’，，]^CF3CHFCHF2 152.0 6.50 141.10 3.533 0-
I I 2 2-四氟
HFC-254cb’ ’‘廣CF2HCF2CH3 116.0 -0.78 146.10 3.753 0-
丙烷2 2 3
'Ha7C452aCHF^CH^66j05 ^240211126 451 0 120
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :取 lmass% HF0-1234yf,2mass% HFC_152a 和 83mass% HFC_254cb，在常溫下進(jìn)行物理混合后作為制冷劑。實(shí)施例2 :取 38mass% HF0-1234yf UOmass% HFC-152a 和 52mass% HFC_254ca，在常溫下進(jìn)行物理混合后作為制冷劑。實(shí)施例3 :取 12mass% HF0-1234yf,5mass% HFC_152a 和 83mass% HFC_236ea，在常溫下進(jìn)行物理混合后作為制冷劑。實(shí)施例4 :取 26mass% HF0-1234yf,3mass% HFC_152a 和 71mass% HFE-134,常溫下進(jìn)行物理混合后作為制冷劑。實(shí)施例5 :取 57mass% HF0-1234yf,4mass% HFC_152a 和 39mass% HFE-143,在常溫下進(jìn)行物理混合后作為制冷劑。實(shí)施例6 :取 16mass% HF0-1234yfU5mass% HFC_152a 和 69mass% HFC_245fa，在常溫下進(jìn)行物理混合后作為制冷劑。以低溫地?zé)嵊袡C(jī)朗肯循環(huán)為例，低溫地?zé)嵊袡C(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)工況取為平均蒸發(fā)溫度為90°C，平均冷凝溫度為30°C，蒸發(fā)過(guò)熱度為5°C (對(duì)有些工質(zhì)，為保證避免膨脹終了進(jìn)入兩相區(qū)，取乏氣過(guò)熱度為0°C，在此條件下反算的蒸發(fā)過(guò)熱度為6-10°C )，膨脹過(guò)程定熵效率以及工質(zhì)泵效率為75%，根據(jù)循環(huán)計(jì)算，上述6個(gè)實(shí)施例的有關(guān)參數(shù)和循環(huán)性能指標(biāo)如表2所示。表2本發(fā)明實(shí)施例性能
權(quán)利要求
1.含有HF0-1234yf(CF3CF= CH2，2，3，3，3-四氟-I-丙烯)的有機(jī)朗肯循環(huán)混合工質(zhì)，包括 HFC-236ea(l，l，l，2，3，3-六氟丙烷)，HFC_245ca(l，1，2，2，3-五氟丙烷)，HFC-152a(l, I- 二氟乙烷)，HFC_245fa(l，1，1，3，3-五氟丙烷)，HFE-143 (CH2FOCHF2)，HFE-134 (CHF2OCHF2)和HFC_254cb (I，I，2，2-四氟丙烷)，其特征是混合工質(zhì)由或由HF0-1234yf、HFC-152a(l，l-二氟乙烷)和 HFC_254cb (1，1，2，2-四氟丙烷)組成；或由HF0-1234yf、HFC_152a 和 HFC_245ca(l，1，2，2，3-五氟丙烷)組成；或由 HF0_1234yf、HFC-152a 和 HFC-236ea(l，1，1，2，3，3_ 六氟丙烷)組成；或由 HF0_1234yf、HFC_152a 和HFE-134 (CHF2OCHF2)組成；或由 HF0_1234yf、HFC_152a 和 HFE-143 組成；或由 HF0_1234yf、HFC-152a 和 HFC_245fa 組成。
2.按照權(quán)利要求I所述的含有HF0-1234yf(CF3CF = CH2, 2，3，3，3-四氟-I-丙烯)的有機(jī)朗肯循環(huán)混合工質(zhì)，其特征是上述各組元物質(zhì)的質(zhì)量百分比具體為HF0-1234yf/HFC-152a /HFC_254cb 5-60/0-92/1-95%,HF0-1234yf/HFC-152a /HFC_245ca 7-95/0-92/1-93%, HF0-1234yf/HFC-152a /HFC_236ea 4-97/0-94/2-96%,HF0-1234yf/HFC-152a/HFE-134 4-97/0-92/1-96 %，HF0-1234yf/HFC-152a/HFE-143 3-91/4-92/5-93%,HF0-1234yf/HFC-152a /HFC-245fa 2-96/1-95/3-97%, 以上每種混合工質(zhì)的各組元物質(zhì)質(zhì)量百分?jǐn)?shù)之和為100%。
全文摘要
含有HFO-1234yf(CF3CF＝CH2)的有機(jī)朗肯循環(huán)混合工質(zhì)，適合作為蒸發(fā)溫度為60-100℃的低溫有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)的制冷劑。該組混合工質(zhì)由HFO-1234yf；HFE-143；HFE-134；HFC-236ea；HFC-152a；HFC-245ca；HFC-245fa和HFC-254cb共8種物質(zhì)按不同的質(zhì)量比例組成的二元或三元混合物。其制備方法是，將上述各種組元按指定的配比在常溫下進(jìn)行物理混合，得到相應(yīng)的混合工質(zhì)。本發(fā)明工質(zhì)不破壞臭氧層，溫室效應(yīng)勢(shì)較低，符合環(huán)保要求；熱工參數(shù)適宜，循環(huán)性能優(yōu)良。在設(shè)計(jì)工況下的朗肯循環(huán)效率為9.5％左右，單位質(zhì)量輸出凈功基本在20kJ/kg以上。
文檔編號(hào)C09K5/04GK102732220SQ20111023232
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2009年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月13日
發(fā)明者張圣君, 王懷信, 郭濤, 陳晨 申請(qǐng)人:天津大學(xué)