專利名稱：用于制冷機械的工質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于制冷技術(shù)領(lǐng)域，對家用制冷設(shè)備是最好的，它可用于中等溫度制冷設(shè)備，空調(diào)器，包括汽車空調(diào)器，熱力泵以及用于科學(xué)研究。
現(xiàn)有技術(shù)已知在制冷劑領(lǐng)域，研究了不破壞地球大氣臭氧層的替代氟里昂R12制冷劑的一些方向，其中一個方向為采用含碳成份的制冷劑。
已知，例如，供制冷機械用含有二氟氯甲烷(CHF2Cl，R22)和異丁烷(C4H10，R600a)的混合工質(zhì)，其按質(zhì)量的組成比為二氟氯甲烷65—80％異丁烷20—35％(GB，A，2228739)已知的混合工質(zhì)同二氯二氟甲烷(CF2Cl2，R12)相比，在其制冷性能和能耗方面均優(yōu)于R12，并且在對大氣臭氧層的作用方面相對較小。
同時，已知的混合工質(zhì)是不共沸的，因而降低了在批生產(chǎn)過程中將制冷劑灌注到制冷設(shè)備時的生產(chǎn)能力，甚至在必須向制冷設(shè)備轉(zhuǎn)注時，增加了其復(fù)雜程度。除此之外，制冷劑R22屬過渡性質(zhì)，根據(jù)保護臭氧層國際協(xié)議，到2020年將被停止使用。
已知的用于制冷機械，較R22對生態(tài)環(huán)境更安全的制冷劑，其中供制冷機械用的混合工質(zhì)五氟乙烷(C2HF5，R125)和異丁烷R600a。在混合物中R125的質(zhì)量比為60～80％(GB，A，2247462)。
由于在工業(yè)生產(chǎn)R125方面生產(chǎn)工藝尚不完善，利用該混合工質(zhì)帶來許多困難。除此之外，在分子中含氟量較高。R125(5個原子)，在生產(chǎn)制冷劑時消耗較多，導(dǎo)致其價格增加。
應(yīng)當指出，當制冷設(shè)備蒸發(fā)器的溫度特性為-20～-25C時，該混合工質(zhì)比用R12時具有較高的壓力，因而給替代R12帶來了障礙。
同樣，由四氟乙烷(CHF2CHF2，R134)和異丁烷R600a組成的混合工質(zhì)，其質(zhì)量比為四氟乙烷70～99％異丁烷 1～30％(PCT/US，92/02136)該混合工質(zhì)的優(yōu)點是共沸，然而，工質(zhì)中所含R134具有較高的溫室效應(yīng)，其值為0.3，它不能完全滿足生態(tài)安全的要求。
已知的供制冷機械用工質(zhì)二氟乙烷(CHF2CH3，152a)，它同R134一樣具有不破壞臭氧層的性質(zhì)，而其溫室效應(yīng)較R134低10倍，即0.03，而且易溶于油。
二氟乙烷在常壓下，沸點為-25℃，按其熱力學(xué)性質(zhì)與R12相近。
已知的供制冷機械用混合工質(zhì)二氟乙烷(R152a)加二氟氯甲烷(R22)，其質(zhì)量混合比為二氟乙烷 50～65％二氟氯甲烷35～50％(DE，A，271122)上述成份R22/R152a的比例接近于40∶60，該混合工質(zhì)具有共沸性，其能量特性在作為制冷劑時與R12相當。
以二氟乙烷為基本成份的混合工質(zhì)具有一定的缺點。如前面已指出的R22制冷劑屬過渡性質(zhì)，將逐步停止使用。由于它在混合工質(zhì)中存在，因此對臭氧層的破壞性不等于零。除此之外，R22與用于壓縮機的無機油的相溶性不好，降低了設(shè)備的使用性能。
加注已知的分子量區(qū)別很大的混合工質(zhì)不能提高設(shè)備的動力效率。R22的分子量為86.5，R152a為66.1。這種混合氣體通過收斂段或毛細管流動時，根據(jù)斐克第二定律，其組合成分將按比例系數(shù) 分離，其中M1，M2為組合成分的分子量。較輕的成份通過收斂段濃縮了。而較重的變稀。因此，在封閉的氣體回路中，不同區(qū)域的濃度與原始濃度發(fā)生變化。
使用這種混合工質(zhì)的設(shè)備，由于工質(zhì)組成成份的周期性變化，使工作參數(shù)失去穩(wěn)定性，從而破壞了冷凝器的工作，使蒸發(fā)器的工作不穩(wěn)定，最終導(dǎo)致增加能耗的結(jié)果。
發(fā)明闡明本發(fā)明在于研制一種供制冷機械用的混合工質(zhì)，基本成份為二氟乙烷，目的是保證有較好的臭氧層保護性能，提高動力效率和制冷機械使用的可靠性。
本發(fā)明的技術(shù)成果是降低供制冷機械用制冷工質(zhì)對臭氧層的破壞趨勢和提高制冷效率。
上述問題是通過采用以二氟乙烷(R152a)為主，補加異丁烷(R600a)組成的混合工質(zhì)予以解決。其組成成份的質(zhì)量比為二氟乙烷60～75％異丁烷 25～40％優(yōu)先考慮的混合物的組成成分為R152a/R600a＝70/30由二氟乙烷和異丁烷組成的混合工質(zhì)對臭氧層破壞的潛能為零，因而保證了整個混合物亦為零。
異丁烷的分子量為58.12，非常接近R152a(66.1)，而R22為86.5。
確定混合工質(zhì)中各組分濃度分離程度的比例系數(shù)為 ，其中M1，M2為各組分的分子量。對已知的混合工質(zhì)為1.14，而對建議的工質(zhì)為1.07。這樣，對工質(zhì)本身來講就降低了組合成份濃度分離的概率，因此，減少了制冷設(shè)備能耗水平與最佳值之間的偏差。
對本發(fā)明給出的組成成分的范圍進行的計算和試驗研究表明，該混合工質(zhì)具有共沸的特性或者接近共沸。壓力隨混合工質(zhì)中R152a的含量變化而變化的曲線圖證明了這一點。
附圖的簡要說明

圖1示出，在溫度為313.5K時，混合工質(zhì)的壓力與R152a濃度關(guān)系變化曲線。
圖2示出，在溫度為235.15K時，混合工質(zhì)壓力與R152a濃度關(guān)系變化曲線。
在隨后的實現(xiàn)最佳發(fā)明形式和對建議的混合工質(zhì)與R12制冷開關(guān)系數(shù)值的計算—分析比較。闡明了本發(fā)明的優(yōu)點和特性。
實現(xiàn)發(fā)明的最佳形式在向制冷機械加注之前，以稱重的方法將選擇確定了重量的混合物置于單獨的容器中。
在準備1kg混合物時，將一個盛有300g異丁烷(R600a)的容器與事前準備好并盛有700gR152a的容器聯(lián)接起來，并將其轉(zhuǎn)注到第一個容器中。
向電冰箱加注制冷劑是通過聯(lián)接冰箱壓縮機吸入管路來實現(xiàn)。其加注量由盛有混合工質(zhì)R152a/R600a的容器重量的變化來確定。
對于彼留薩22(Buproca—22)冰箱加注R152a/R600a混合工質(zhì)重量為80g。制冷機組的加注管通過三通管與盛混合工質(zhì)的容器和真空泵聯(lián)接。為排除制冷機組中的不相干的氣體，事前要抽真空。此時，盛有混合工質(zhì)的容器關(guān)閉。
將不相干的氣體排除后，在起動壓縮機的情況下，將混合工質(zhì)灌注到冰箱里。混合工質(zhì)以氣態(tài)形式灌注到制冷機組。容器置于秤上，當容器重量減少80g后停止加注。
每一種制冷機組的最佳灌注量以24小時能耗最小為選擇依據(jù)。
表1列出彼留薩—22(Buproca—22)電冰箱使用建議的混合工質(zhì)R152a/R600a，其濃度比為70∶30和以R134，R12為制冷劑時的能耗數(shù)據(jù)。
表1

從表1中可以看出，用R12和R134a作制冷劑較本發(fā)明以二氟乙烷為基礎(chǔ)的混合工質(zhì)作制冷劑的冰箱24小時的能耗要大。
表2列出R152a/R600a和R12計算—研究制冷系數(shù)的比較數(shù)據(jù)。最終選擇了R152a/R600a是由于實際上它的熱物理性能具有同一性和被選為原型，共組成成份具備共沸特性的混合工質(zhì)R152a/R22的特性相似。
制冷系數(shù)ε是以下列條件得出T蒸發(fā)器＝-20℃，T冷凝器＝55℃，T壓縮機＝32℃表2

表3列出壓縮機XKB—6試驗用比色計法取得的建議的混合工質(zhì)三種混合比和R12，R152a，R600a數(shù)據(jù)。
試驗是在相同條件下進行的，在該條件下研究了制冷系數(shù)的動態(tài)。從表2和表3可以看出，對R152a濃度范圍和質(zhì)量比60～75％，對R600a質(zhì)量比25～40％時，其制冷系數(shù)增大。
因此，在二氟乙烷中加入異丁烷組成的二種成份互相可溶的，分子量相近的混合物，具有對臭氧層破壞潛能為零，動力效率在組成成份較寬濃度范圍與R12相等。
更甚之，在明確了建議的混合工度的濃度范圍之內(nèi)，它具有共沸性質(zhì)，并可保證其制冷系數(shù)大于R12和相應(yīng)的原型的制冷系數(shù)。
工業(yè)應(yīng)用建議的混合工質(zhì)可用于中等溫度的制冷機組和空調(diào)器，其中包括汽車，熱力泵。同時本混合物可用于已有的制冷機組，并且不需要在結(jié)構(gòu)上做本質(zhì)的改動。
權(quán)利要求
1.供制冷機械用的混合工質(zhì)，是以二氟乙烷為基礎(chǔ)，其特征是含有異丁烷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的混合工質(zhì)，其特征是其組成成份的質(zhì)量比為二氟乙烷60～75％異丁烷 25～40％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的混合工質(zhì)，其特征是其組成成份的質(zhì)量比為二氟乙烷70％異丁烷 30％。
全文摘要
本發(fā)明與制冷技術(shù)領(lǐng)域有關(guān)，主要是與家用制冷設(shè)備有關(guān)，可用于中等溫度制冷設(shè)備、空調(diào)器和用于研究目的。本發(fā)明建議用于制冷機械的混合工質(zhì)是以二氟乙烷(R152a)為基礎(chǔ)，添加了異丁烷(R600a)。同時提供了組成成分的濃度范圍，從而保證了混合物的共沸性。R152a 60～75％ 質(zhì)量％R600a 25～40％ 質(zhì)量％在指明的濃度條件下，建議的混合工質(zhì)的制冷系數(shù)大于R12。混合物具有零破壞臭氯層的潛能，其組成成分具有相近似的分子量。
文檔編號C09K5/04GK1125958SQ94192550
公開日1996年7月3日 申請日期1994年8月15日 優(yōu)先權(quán)日1994年4月27日
發(fā)明者巴拉班諾夫·瓦列黑·高魯去耶維奇, 別利亞耶夫·安德烈·尤里耶維奇, 葉果洛夫·謝爾蓋·德米特羅維奇, 孔德拉季耶夫·尤里·羅阿里多維奇, 孔羅捷耶夫·阿納托里·薩佐洛維奇, 波諾馬廖夫-斯捷普諾依·尼科拉伊·尼科拉伊耶維奇, 魯日斯基·格里赫·亞科夫列維奇, 克梅利紐克·米哈依爾·高里吉耶維奇, 奇庫洛夫·謝爾蓋·康斯坦丁諾維奇 申請人:合資企業(yè)“伊聶魯泰克”