[发明专利]一种含有二甲醚和三氟碘甲烷的环保型中高温热泵工质

说明书

技术领域

本发明设计一种中高温热泵机组使用的工质，尤其涉及到一种作为冷凝温度70-100℃的中高温热泵系统中使用的、完全不破坏臭氧层（即臭氧破坏潜能ODP=0）且温室效应潜能GWP值很小的环保型混合工质。

背景技术

热泵是一种利用能量使热量从低位热源流向高位热源的装置，包括了水源热泵、地源热泵和空气源热泵，分别可利用海水、污水、地下水、地表水、土壤，以及空气源等低温低品位热能资源，采用逆卡诺循环原理，通过少量的电能消耗将低位热能向高位热能转移，从而实现制热或制冷的目的。热泵技术高效节能、运行稳定、环境效益显著，并且可以有效地利用废水废气中的余热资源，是一种非常有前景的节能技术。当前，热泵技术正向中高温（冷凝温度为80-100℃）、高温（冷凝温度100℃以上）方向发展。

传统的用于中高温热泵的工质为CFC11、CFC114等，但它们均属于CFC类物质，其臭氧层破坏潜能（ODP）与温室效应潜能（GWP）都很大，发达国家已于1996年禁用，发展中国家也于2010年禁用。

至今为止，已开发的臭氧层破坏潜能为零的商业化热泵工质有R407c、R410a和R134a（1,1,1,2-四氟乙烷）等HFC类制冷剂，但它们都有较高的温室效应潜能，并且不可避免地存在热工、循环性能等方面的缺陷，如R407c存在较大的温度滑移，R407c与R410a等工质的空调-热泵系统所能提供的热水温度仅为50-60℃（温度再高会导致循环效率下降且增加不安全因素）等。最近几年，欧盟已开始限制在汽车空调中使用GWP值大于150的制冷剂（而R134a的GWP值达到1300），因此最终此类热泵工质也将会受到《京都协议书》的管制。

在热泵干燥以及热水供暖等领域，为了提高干燥效率以及防止细菌滋生、满足供暖，往往需要提供80℃左右的热源。因此，开发环境友好、热力性能优异的中高温热泵新型工质尤为重要，特别是需要开发完全不破坏臭氧层（即ODP=0）且温室效应潜能（即GWP）很小的环保型工质，具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的是研究开发一种适用于中高温热泵机组的混合工质，使其不仅有较好的环境性能，完全不破坏臭氧层、温室效应潜能较小，并且具有优异的热工参数和热工性能，工质本身还要安全、稳定。新工质还需与现有的R134a热泵机组设备和其润滑油相容，进行直接灌注使用。在利用常温余热（30-50℃）作为热源的条件下，可以提供70-90℃的中高温热源。

本发明内容介绍：

依据环境性能优异的筛选条件和优势互补的原则进行工质组元的组合，筛选得到了下述性能优良的中高温热泵混合工质。一种含有二甲醚和三氟碘甲烷的中高温热泵工质，其特征在于：该工质由二甲醚（DME），三氟碘甲烷（R13I1）和1,1-二氟乙烷（R152a）三种物质组成，各组分的质量百分比含量分别为：

二甲醚                   25-75%

三氟碘甲烷               15-45%

1,1-二氟乙烷              10-50%

三种组分物质的质量百分比之和为100%。

本发明提供的混合工质的制备方法：将各组元物质按其指定的质量配比在常温下进行液相状态的物理混合即可。

上述组分中的二甲醚（DME或RE170），其分子式为CH₃OCH₃，摩尔质量为46.07，正常沸点为-24.8℃，临界温度为127.2℃，临界压力为5.34MPa，GWP值＜3。

三氟碘甲烷（R13I1），其分子式为CF₃I，摩尔质量为195.9，正常沸点为-21.83℃，临界温度为101.16℃，临界压力为3.953MPa，GWP值＜1。

1,1-二氟乙烷（R152a），其分子式为CF₂HCH₃，摩尔质量为66.05，正常沸点为-24.02℃，临界温度为113.26℃，临界压力为4.52MPa，GWP值140。

本发明具有以下优点以及有益效果：

（1）符合环保要求：本发明的制冷剂组元的臭氧破坏潜能（ODP）均为0，其温室效应潜能（GWP）也很低，可见其环境特性优异，符合保护臭氧层、减小温室效应的要求。