Холодоагент та холодильна апаратура

1. Охолоджувальна композиція, яка відрізняється тим, що містить: (a) пентафлуоретан, трифлуорметоксидифлуорметан або гексафлуорциклопропан або їх суміш у кількості від 62 до 67 % мас. від маси композиції, (b) трифлуорметоксипентафлуоретан, 1,1,1,2тетрафлуоретан або їх суміш у кількості від 29 до 35 % мас. від маси композиції, (c) вуглеводень, принаймні 80 мас. % якого становить ізобутан, у кількості від 3 % до 4 % мас. від маси композиції, C2 2 82345 1 3 82345 4 Це є головною проблемою для систем, що Найбільш переважно компонент (а) - це R125 мають чутливі контрольні прилади, які розраховані (сам). на тиск вводу до регулюючого вентиля, та тиск Компонент (b) присутній в композиції в кількосвиходу. Ці контрольні системи засновані на власті від 26 до 36%, особливо від 28 до 32%, за вативостях R22. Таким чином, якщо заміна R22 не гою, якщо виходити з ваги композиції. Компонент має властивості температура/тиск пари, подібної (b) - це переважно суміш, що містить як мінімум до R22, система діятиме не коректно. половину, особливо як мінімум три четверті (за Аналогічно, ми маємо на увазі, що тиск пари масою) R134a (1,1,1,2-тетрафлуоретан). Найбільш при заміні не повинен відрізнятися більш ніж ±12% переважно компонент (b) - це R134a (сам). та переважно не більш ніж ±6% при будь-якій наСпіввідношення ваги компоненту (а): комподаній середній температурі випаровування між нент (b) є бажано як мінімум 1.5:1, переважно від 40°С до +10°С. 1.5:1 до 3:1 та особливо від 1.8:1 до 2.2:1. Також важливо, щоб будь-який такий холодоаКомпонент (с) є насичений або етильований гент мав подібну ємність та ефективність як R22. ненасичений вуглеводень, що необов'язково місПодібною ємністю, ми маємо на увазі ємність, тить один або більше атомів оксигену, зокрема яка є не більше ніж на 20% нижче, ніж у R22 та один атом оксигену, з точкою кипіння від -12°С до переважно не більш ніж на 10% нижче, ніж у R22 +10°С, особливо від -12 °С до -5°С або їх суміш. при середніх температурах випаровування між Найкращі вуглеводні, які можуть бути використані, 35°С та -28°С. Подібною ефективністю, ми маємо мають від трьох до п'яти вуглецевих атомів. Вони на увазі ефективність, яка не є більше ніж на 10% можуть бути ациклічними або циклічними. Ациклінижче та переважно не більш ніж на 5% нижче при чні вуглеводні, які можуть використовуватися, середніх температурах випаровування між -35° та включають один або більше вуглеводнів: пропан, -28 °С. n-бутан, ізобутан, та етилметиловий етер. Циклічні Згідно даному винаходу забезпечується оховуглеводні, які можуть використовуватися, вклюлоджувальна композиція, яка включає: чають метилциклопропан. Найкращі вуглеводні (a) пентафлуоретан, трифлуорметоксидифлувключають n-бутан та/або ізобутан. Компонент (с) орметан або гексафлуорциклопропан, або суміш може також бути сумішшю такого вуглеводню з двох або більше, в кількості від 60 до 70% за ваодним або більше іншим вуглеводнем, вказана гою, якщо виходити з ваги композиції, суміш, що має точку кипіння від -12°С до +10°С, (b) 1,1,1,2- або 1,1,2,2-тетрафлуоретан, трифособливо -12°С до -5°С. Інші вуглеводні, які молуорметоксипентафлуоретан, 1,1,1,2,3,3жуть використовуватися в таких сумішах включагептафлуорпропан або суміш двох або більше, в ють пентан та ізопентан, пропен, диметиловий кількості від 26 до 36% за вагою, якщо виходити з етер, циклобутан, циклопропан та оксетан. ваги композиції, Присутність як мінімум одного додаткового (c) етильований ненасичений або насичений компоненту в композиції не виключено. Тому, хоча вуглеводень, що необов'язково містить один або звичайно композиція може містити три істотні комбільше атомів оксигену, з точкою кипіння від -12°С поненти, четвертий компонент, як мінімум, може до +10°С, або суміш його, або суміш одного або бути також присутній. Типові додаткові компоненти більше вказаних вуглеводнів з одним або більше включають інші флуорвуглеці та, зокрема, флуоріншим вуглеводнем, вказана суміш, що має точку вуглеводні, як наприклад ті, що мають точку кипінкипіння від -12°С до +10°С, в кількості від 1% до ня при атмосферному тиску не більше -40° С, пе4% за вагою, якщо виходити з ваги композиції. реважно не більш -49°С, особливо ті, де Несподівано було знайдено, що ці специфічні співвідношення F/H в молекулі є як мінімум 1, песклади мають властивості, які надають можливість реважно R23, трифлуорметан та, переважно всьоїх використання як "drop in " для заміни R22. го, R32, дифлуорметан. Взагалі, максимальна Відсотки, цитовані вище, відносяться, зокрема, концентрація цих інших інгредієнтів не перевищує до рідкої фази. Відповідні ряди для газоподібної 10% та особливо не перевищує 5% та більш особфази, вказані нижче: ливо не перевищує 2% за вагою, якщо виходити з (а) 75 87% (b) 10-28% та (с) 0,9-4,1%, всі за васумі ваги компонентів (а), (b) та (с). Присутність гою, якщо виходити з ваги композиції. Ці відсотки флуорвуглеводнів загалом має нейтральний репереважно застосовують як в рідкій, так і в газопозультат на бажані властивості складу. Бажано дібній фазах. один або більше бутанів, особливо n-бутан або Даний винахід також забезпечує процес вироізо-бутан, представляє як мінімум 70%, переважно бництва охолоджування, який включає конденсаяк мінімум 80% та більш переважно як мінімум цію композиції даного винаходу та з того часу ви90%, за вагою від загальної ваги вуглеводнів в паровування композиції поблизу тіла, яке композиції. Дуже цінується, коли переважно униохолоджують. Винахід також забезпечує холодикають пергалогенвуглеців, щоб звести до мінімуму льну апаратуру, яка містить, як холодоагент, комбудь-який парниковий ефект та уникають галогепозицію за даним винаходом. новуглеводнів з одним або більше більш важкими Компонент (а) присутній в кількості від 60 до галогенами, ніж фтор. Загальна кількість таких 70% за вагою, якщо виходити з ваги композиції. галогенвуглеців не повинна перевищува ти 2%, Переважно, концентрація складає від 62 до 67%, особливо 1% та більш переважно 0,5%, за вагою. особливо вище 64% та аж до 66%, за вагою. ПеЗгідно переважного варіанту, композиція місреважно, компонент (а) - це R125 (пентафлуоретить, як компонент (а) від 62 до 67% якщо виходитан) або суміш, що містить як мінімум половину, ти з ваги композиції пентафлуоретан, як компоособливо як мінімум три четверті (за масою) R125. нент (b) від 3 до 35% за вагою, якщо виходити з 5 82345 6 ваги композиції 1,1,1,2-тетрафлуоретан та, як комОтримані дані не надають точку роси, як і не понент (с), бутан та/або ізобутан, або вказану сунадають точку ковзання. Наближена оцінка ковміш вуглеводнів, що містить бутан та/або ізобутан. зання може бути одержана за допомогою викорисКомпонент (с) - це суміш бутану та/або ізобутану в товування програми REFPROP 6. Залежність між суміші переважно з концентрацією як мінімум 50% точкою ковзання та точкою кипіння може зображаза вагою, особливо як мінімум 70% за вагою, тися багаточленним рівнянням. Це рівняння може більш переважно як мінімум 80% за вагою та назараз використовуватися, щоб надати наближену віть більш переважно як мінімум 90% за вагою, точку ковзання для експериментально визначених якщо виходити з ваги композиції. Решта компоненточок кипіння. Це є фактично нормалізація вирату суміші є переважно пентан. хуваного ковзання до експериментально визначеБуло знайдено, що композиції даного винахоних даних. Тиск точки роси може тоді приблизно ду надзвичайно сумісні з мінеральними масляними відповідає рівнянню віднімання температури ковмастилами, які були загальноприйняті при викоризання від температури у точці кипіння. стані з холодоагентами CFC. Відповідно композиЦі рівняння потім використовується, щоб ції даного винаходу можуть використовуватися не отримати таблиці пара/тиск. Експериментальне тільки з повністю синтетичними мастилами, як рівняння, отримане для точок кипіння та рівняння наприклад поліольні естери (РОЕ), поліалкіленгліковзання, від REFPROP 6 показані в Таблиці 1. колі (PAG) та поліоксипропіленгліколі або з масПримітки: лом, що містить флуор як відкрито в [ЕР-А1. В цьому рівнянні х=1/Т, де Τ - це точка ки399817], в але та з мінеральним маслом та мастипіння у Кельвінах: у=Іn(р), де p - це тиск насиченолами алкілбензолу, що включають нафтенові масго пару в фунт/дюйм 2. Щоб перетворити ла, парафінові масла та сіліковані масла та суміші фунт/дюйм 2 на МПа , необхідно помножити на таких масел та мастил з повністю синтетичними 0.006895. мастилами та маслом, що містить флуор. 2. В цьому рівняння х=t, де t - це температура Звичайні добавки можуть використовуватися, рідини (точка кипіння) в градусах С та у=точка коввключаючи добавки "надвисокого тиску" та антизання в градусах С при температурі точки кипіння. зносні, поліпшувачі окислення та теплової стабі3. Тиск пари для R22 був отриманий інтерпольності, сповільнювачі корозії, поліпшувачі індексу ляцією з довідника Ashrаe. в'язкості, агенти, що понижують точку течії, детерВизначення робочих характеристик холодоагенти, анти-пінисті агенти та в'язкість регулюючі гентів на низькотемпературному (LT) калориметрі. добавки. Приклади відповідних добавок наведені в Устаткування та загальні операційні умови [Таблиці D в US-A-4755316]. Робочі характеристики холодоагентів визнаНаступні приклади крім того ілюструють даний чали на низькотемпературному (LT) калориметрі. винахід. Калориметр LT постачений з напів-герметичним Приклади конденсаторним агрегатом Bitzer, що містить масЗразки, що використовуються для досліджень, ло Shell SD. Гаряча пара, виходить з компресора, детально описані нижче: через масляний сепаратор та потрапляє в конденСуміш бутан у (3.5%): R125/134а/600 сатор. Вихідний тиск на виході компресора утри(65.0/31.5/3.5) мується постійним за допомогою відсікаючого клаСуміш ізобутану (3.5%): R125/134а/600а пана сальника з набивкою. Це неминуче впливає (64.9/31.7/3.4) на тиск/температуру конденсації - система фактиУстаткування та експериментальна частина чно конденсує при температурі нижче 40°С. ХолоЗразки, кожний приблизно 600г, що використодоагент потім переміщується уздовж рідкої лінії до вується для визначення тиску пари, були приготовипарника. влені в одноразових алюмінієвих контейнерах Випарник складається з 15мм Сu труб, що об(Drukenbehalter - продукт 3469), які були потім помотані, навкруги країв добре-ізольованої 32вністю занурені в термостатичну керовану водну літрової бані SS. Ванна наповнена 50:50 розчином баню. Для кожного визначення контейнер заповгілколь:вода та тепло поставляється до неї за донювали близько 600г. В будь-який час можуть обпомогою 3´1кВт нагрівача, керованого за допомороблятися максимум два зразки. Була виміряна гою диспетчера PID. Мішалка з великою лопаттю температура бані, використовуючи відкалібровазабезпечує, щоб тепло рівномірно розповсюджуний платиновий термометр опору (152777/1В), валося. Тиск випаровування керується автоматичз'єднаний з відкаліброваним індикатором Isotech но за допомогою регулюючого вентиля. ТТІ1. Дані тиску одержували, використовуючи два Випаруваний холодоагент повертається до відкаліброваних перетворювачі тиску Druck, DR1 компресора через засмоктуючій трубопровід тепта DR2. лообмінника. Температура бані була встановлена на найДванадцять даних температури, п'ять даних нижчій потрібній температурі та після цього баня тиску, потужність компресора та приток тепла все була залишена до охолодження. Коли температуавтоматично записується, використовуючи ра та тиск зберігались постійними протягом, як Dasylab. мінімум, четверті години, їх записували. Подальші Випробування проводили при температурі дані температури та тиску одержували при зросконденсації 40°С та при перегріві випарника 8°С танні від 5°С до максимум 50°С, слідкуючи кожного (±0.5°С). разу, щоб вони були постійними протягом, як мініДля R22 температура в кінці випарника підмум, четверті години перед їх записуванням. тримувалася 8°С вище температури еквівалентної до тиску випаровування (точка кипіння). 7 82345 8 Для решти холодоагентів температура в кінці Результати випарника підтримувався 8°С вище температури Отримані результати представлені в Таблицях еквівалентної до тиску випаровування (точка ро2-4. Середня Темп. Випар. = Середня температура си). випаровування; Повітря на конденсаторі = темпеСередня температура випарника для цих хоратура повітря, чим продувають конденсатор; Тиск лодоагентів була вирахувана за допомогою узяття = тиск. температури еквівалентної до тиску випарника з Коментарі та обговорення експериментальних таблиці - точки кипіння та додавання до тієї полорезультатів вини ковзання при тій температурі. Отримані результати показані графічно на ФіПри запуску калориметра тиск випаровування гура х 1-6. Фіг.1 зображує тиск насиченої пари для та конденсації спочатку встановлюються до насумішей досліджуваних разом в порівнянні з R22. ближеного значення разом з температурою бані. Графік демонструє, що тиск пари сумішей є тільки Калориметр після заданого часу стабілізується злегка вище, ніж для R22. для умов визначення. Протягом цього періоду, Фіг.2 зображує порівняння ємностей щодо R22 можна здійснити попередні коректування, і вони при середній температурі випаровування -30°С також повинне контролюватися для того щоб упетипова температура, при якій очікували, що ці сувнитися, що достатнє тепло поміщається у баню, міші діють. При цій температурі суміш бутану є щоб уникнути будь-якого повернення рідини до тільки на 4% нижче по ємності проти R22, тоді як компресора. Коли систему фактично стабілізують, ємність суміші ізобутану злегка нижче, і є 5.5% у роблять підстроювання тиску та температури, поки порівняні з R22. калориметр не стабілізувався при необхідному Отримані результати COP зображені на Фіг.3. тиску випаровування з тиском конденсації еквіваЦей графік демонструє, що при середній темпералентними до 40°С та перегріву випарника 8°С. турі випаровування -30°С значення COP обох вуг(Примітка - перегрів виміряний з третього виходу із леводневих сумішей є меншим ніж на 1% у поріввипарника). нянні з R22. Цикл потім починають знову та продовжують На Фіг.4 ємність зафіксована для R22 при тепротягом однієї години, протягом якого, у системі мпературі випаровування -30°С. СОР при цій поне роблять ніякі коректування, за винятком, можстійній ємності для різних холодоагентів можна ливо, незначних змін тиску конденсації, щоб комзараз порівнювати. Графік демонструє, що як супенсувати коливання температури навколишнього міш бутану (2.5%) так та суміш ізобутан у (3.0%) середовища. більш ефективні, ніж R22 для цієї наданої ємності. Специфічні експериментальні деталі для кожЄмність вуглеводневої суміші щодо R22 предного холодоагенту ставлена на Фіг.5. Лінії для двох сумішей є параR22: Калориметр наповнювали R22 (3.5kg в лельними одна до одної та ємності подібні, при приймач для рідини). Десять точок даних було цьому для суміші ізобутану ємність злегка нижче. отримано між температурами випаровування Фіг.6 демонструє COP сумішей RX щодо R22. 38°С та -22°С. СОР для R22 та для двох сумішей є аналогічними. Суміш бутан у (3.5%): Приблизно 3.55kg було Криві вуглеводневих сумішей перетинають одна завантажено в приймач для рідини та п'ять точок одну (та R22) при середній температурі випаровуданих було о тримано між середніми температуравання -32°С, демонструючи зростання відносного ми випаровування-38° та -22°С. COP R22 та зменшення відносного COP суміші Суміш ізобутану (3.5%): Приблизно 3.48kg суізобутану. Як і раніше, проте відмінності тільки міші було завантажено в приймач для рідини LTмінімальні. калориметра. П'ять точок даних було отримано між середніми температурами випаровування -38° та -22°С. 9 82345 10 11 Комп’ютерна в ерстка О. Гапоненко 82345 Підписне 12 Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601