热传递组合物、方法和系统技术方案

本申请涉及热传递组合物、方法和系统。本发明专利技术公开了制冷剂，所述制冷剂包含至少约97重量％的三种化合物的共混物，所述共混物由以下物质组成：约38重量％至约48重量％的二氟甲烷(HFC

【技术实现步骤摘要】
热传递组合物、方法和系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请是申请日为2017年7月27日、申请号为201780056371.3、名称为
″
热传递组合物、方法和系统
″
的专利技术专利申请的分案申请。本专利技术涉及并且要求于2016年7月29日提交的美国临时专利申请号62/368,537的优先权权益，该专利申请以引用方式并入本文。


[0003]本专利技术涉及在热交换系统中具有实用性的组合物、方法和系统，包括空调和制冷应用，在特定方面中涉及在迄今为止使用制冷剂R
‑
104A的类型的热传递系统中有用的组合物，即，作为用于加热和冷却应用的制冷剂R410A的替代品，本专利技术还涉及改装热交换系统，包括设计用于R410A的系统。

技术介绍

[0004]使用制冷剂液体的机械制冷系统和相关的热传递装置诸如热泵和空调，在工业、商业和家庭用途的领域中是熟知的。氯氟烃(CFC)是20世纪30年代发展起来的这种系统的制冷剂。然而，自20世纪80年代以来，CFC对平流臭氧层的影响已成为人们关注的焦点。1987年，一些国家政府签署了《蒙特利尔议定书》，以保护全球环境，制定逐步淘汰CFC产品的时间表。CFC被更环保的含氢材料即氢氯氟烃(HCFC)替代。
[0005]最常用的氢氯氟烃制冷剂之一是氯二氟甲烷(HCFC
‑
22)。然而，随后对《蒙特利尔议定书》的修正加速了逐步淘汰CFC，并且还计划逐步淘汰HCFC，包括HCFC
‑r/>22。
[0006]为了满足对CFC和HCFC的非易燃、无毒替代品的要求，业界开发了许多种具有零臭氧消耗潜能值的氢氟烃(HFC)。R410A(二氟甲烷(HFC
‑
32)和五氟乙烷(HFC
‑
125)的50∶50w/w共混物)被用作空调和冷冻机应用中HCFC
‑
22的工业替代品，因为它不会造成臭氧损耗。然而，R410A不是R22的简易替代品。因此，用R
‑
410A代替R
‑
22需要重新设计热交换系统内的主要部件，包括更换和重新设计压缩机，以适应R410A与R
‑
22相比时更高的工作压力和体积容量。
[0007]虽然R
‑
410A具有比R
‑
22更可接受的臭氧消耗潜能值(ODP)，但由于其具有2088的高全球变暖潜能值，继续使用R
‑
410A是有问题的。因此，本领域需要用更环保的替代品替代R
‑
410A。
[0008]在本领域中应理解，非常希望替代的热传递流体具有难以实现的特性镶嵌，包括优异的热传递特性，特别是与特定应用、化学稳定性、低毒性或无毒性、不易燃性、润滑剂混溶性和/或润滑剂相容性等需求很好地匹配的热传递特性。此外，R410A的任何替代品最好与R410A的运行条件良好地匹配，以避免对系统进行修改或重新设计。开发满足所有这些要求的热传递流体(其中许多是不可预测的)是一项巨大的挑战。
[0009]关于效率和使用，重要的是要注意，由于对电能的需求增加，制冷剂热力学性能或能量效率的损失可导致化石燃料使用的增加。因此，使用这种制冷剂会产生负面的次生环境影响。
[0010]易燃性被认为是重要的，并且在某些情况下，是许多热传递应用的基本特性。因此，在这种不易燃的组合物中使用化合物通常是有益的。如本文所用，术语“不易燃”是指根据如ASHRAE标准34
‑
2013所要求以及ASHRAE标准34
‑
2013的附录B1中所述的ASTM E681
‑
2009测试程序确定为不易燃的组合物。
[0011]对于维持系统效率以及压缩机的适当和可靠功能而言，关键是在蒸气压缩热传递系统中循环的润滑剂返回到压缩机以执行其预期的润滑功能。否则，润滑剂可能积聚并滞留在系统的线圈和管道中，包括热传递部件中。此外，当润滑剂积聚在蒸发器的内表面上时，它降低了蒸发器的热交换效率，从而降低了系统的效率。
[0012]R
‑
410A目前在空调应用中与多元醇酯(POE)润滑油一起使用，因为R
‑
410A在使用这种系统期间经历的温度下可与POE混溶。然而，在低温制冷系统和热泵系统的运行期间通常经历的温度下，R
‑
410A与POE不混溶。因此，除非采取措施减轻这种不混溶性，否则POE和R
‑
410A不能用于低温制冷或热泵系统。
[0013]因此，希望能够提供能够在空调应用中用作R
‑
410A替代品的组合物。能够在例如热泵和低温制冷系统中使用本专利技术的组合物是另外的益处，但其在这些系统的运行期间所经历的温度下不具有与POE不混溶的缺点。
[0014]本专利技术提供了一种制冷剂，该组合物可用作R410A的替代品，并且表现出所需的特性镶嵌，即，优异的热传递特性、化学稳定性、低毒性或无毒性、不易燃性、润滑剂混溶性和/或润滑剂混溶性结合可接受的全球变暖潜能值(GWP)。
[0015]美国专利申请2006/0243945描述了许多传热组合物，以作为先前在各种应用中使用的若干制冷剂的潜在替代品。在所公开的组合物中，有几种组合物包含HFC
‑
32、HFC
‑
125、HFO
‑
1234yf和三氟碘甲烷(CF3I)(参见表11，表中从最后一个条目计的第5个条目到从最后一个条目计的第11个条目)。然而，具有所有这四种组分的组合物中没有一种具有小于50重量％的HFC
‑
32量。此外，所公开的所有组合物具有10％或更低的HFC
‑
125量。如下文所解释的那样，本申请人出人意料地发现，这四种组分的制冷剂组合物的制剂能够实现重要且非常理想的特性组合，前提条件是，这些组分以特定量和/或相对比例存在。然而，
‘
945公布中所公开的组合物中没有一种含有这四种组分的量符合以下要求：满足本专利技术优选方面要求的量；和/或满足实现根据本文所述的本专利技术优选方面实现的意料之外的特性中的一者或多者所需的如本文所述的重要重量比。
[0016]U.S.2013/0119299公开了基于以下三种组分的制冷剂组合物：(i)选自反式
‑
1，3，3，3
‑
四氟丙烯(R
‑
1234ze(E))、顺式
‑
1，3，3，3
‑
四氟丙烯(R
‑
1234ze(Z))及其混合物的第一组分；(ii)二氧化碳(CO2或R
‑
744)；以及(iii)选自二氟甲烷(R
‑
32)、1，1，1，2
‑
四氟乙烷(R
‑
134a)及其混合物的第三组分。本专利申请公开了，R
‑
1234ze必须本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制冷剂，所述制冷剂包含至少约97重量％的三种化合物的共混物，所述共混物由以下物质组成：约38重量％至约48重量％的二氟甲烷(HFC
‑
32)，约6重量％至约12重量％的五氟乙烷(HFC
‑
125)，约33重量％至约41重量％的三氟碘甲烷(CF3I)，以及约2重量％至约16重量％的2,3,3,3
‑
四氟丙烯(HFO
‑
1234yf)，其中所述百分比是基于所述共混物中所述三种化合物的总重量的。2.一种热传递组合物，所述热传递组合物包含根据权利要求1所述的制冷剂。3.一种热传递组合物，所述热传递组合物包含根据权利要求1所述的制冷剂和稳定剂组合物，其中所述稳定剂组合物包含BHT，所述BHT的量为所述热传递组合物的约0.001重量％至约5重量％。4.一种热传递组合物，所述热传递组合物包含根据权利要求1所述的制冷剂和稳定剂组合物，其中所述稳定剂组合物包含金合欢烯、二苯基亚磷酸酯和BHT。5.一种在包括蒸发器、冷凝器和压缩机的热传递系统中加热的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：