[发明专利]煤矿地热利用中的高温热泵三元混合工质

说明书

技术领域

本发明涉及热力循环系统工质技术领域，尤其涉及煤矿地热利用中高温热泵混合工质。

背景技术

热泵技术以消耗少量电能为代价，通过热力循环系统，将低温低品位热能(工业废水、地热水、土壤、太阳能、大气等)转移为一定温度的热能实现供热，既充分利用其他方法较难利用的余热资源，又以较高的效率提供工业所需热能。为了满足工业发展对较高供热温度的要求，热泵技术正在向中高温热泵和高温热泵的方向发展。中高温热泵在提升余热资源利用率的同时，降低了余热的排放温度，减少了环境污染，从而为国内外研究人员所看好。中高温热泵解决的关键技术就是寻求合适的循环工质。

以往常使用CFCs(R114、R11等)、HCFCs(R22、R141b等)物质作为中高温热泵的供热工质。一方面，因其破坏臭氧层且GWP值高而受到限制；另一方面，其不能提供更高温度的热能供生活和生产中使用。近年来，HFCs物质也被用作中高温热泵循环工质，然而，部分物质因具有可燃性而使得实际应用存在一定困难，例如，R161、R152a和R32。因此，开发出环境友好，热力性能优良，实际应用安全可靠的中高温热泵工质，对中高温热泵技术的发展至关重要。

该专利申请是分案申请，原申请日是2015年7月1日，申请号是ZL201510378579.X，发明名称“煤矿地热利用中的高温热泵混合工质”。

发明内容

本发明的目的是提供一种煤矿地热利用中的高温热泵三元混合工质，其热力学性能优良，环境友好，应用时安全可靠，适用于冷凝温度为60～120℃的热泵循环系统。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：煤矿地热利用中的高温热泵三元混合工质，其特征在于，所述工质按质量百分数计，包括75-98％的顺式-1,1,1,4,4,4-全氟-2-丁烯、1-10％的1,1,1,2-四氟乙烷和1-24％的2-二氟甲氧基-1,1,1-三氟乙烷；

或80-95％的顺式-1,1,1,4,4,4-全氟-2-丁烯、1-10％的1,1,1,2-四氟乙烷和4-19％的n-甲氧基七氟丙烷；

或78-97％的顺式-1,1,1,4,4,4-全氟-2-丁烯、1-9％的1,1,1,3,3-五氟丙烷和2-13％的n-甲氧基七氟丙烷。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：(1)安全性能：本发明的混合工质具有不可燃的特性，实际应用安全可靠。(2)环境性能：本发明的混合工质ODP为零，不破坏臭氧层，GWP较低，具有良好的环境性能。(3)热工参数：本发明用于中高温设计工况(蒸发温度为40℃，冷凝温度为90℃，吸气过热度为2℃，过冷度为5℃，压缩过程定熵效率为90％)时，蒸发压力为0.176MPa左右，冷凝压力为0.738MPa左右，排气温度为92.87℃左右。(4)循环性能：在本发明上述设计工况下，供热性能系数COP_h为5.54左右，单位容积供热量为1500kJ/m³左右，热工性能较好。

附图说明

图1是本发明的特定混合工质HFO-1336mzz(Z)/HFC-134a在变冷凝温度下的冷凝温度滑移，其中横坐标为冷凝温度，纵坐标为冷凝温度滑移。

图2是本发明的特定混合工质HFO-1336mzz(Z)/HFC-134a在变冷凝温度下的性能系数，其中横坐标为冷凝温度，纵坐标为性能系数。

图3是本发明的特定混合工质HFO-1336mzz(Z)/HFC-134a在变冷凝温度下的单位容积供热量，其中横坐标为冷凝温度，纵坐标为单位容积供热量。

图4是本发明的特定混合工质HFO-1336mzz(Z)/HFC-227ea在变冷凝温度下的冷凝温度滑移，其中横坐标为冷凝温度，纵坐标为冷凝温度滑移。

图5是本发明的特定混合工质HFO-1336mzz(Z)/HFC-227ea在变冷凝温度下的性能系数，其中横坐标为冷凝温度，纵坐标为性能系数。

图6是本发明的特定混合工质HFO-1336mzz(Z)/HFC-227ea在变冷凝温度下的单位容积供热量，其中横坐标为冷凝温度，纵坐标为单位容积供热量。

图7是本发明的特定混合工质HFO-1336mzz(Z)/HFC-236ea在变冷凝温度下的冷凝温度滑移，其中横坐标为冷凝温度，纵坐标为冷凝温度滑移。

图8是本发明的特定混合工质HFO-1336mzz(Z)/HFC-236ea在变冷凝温度下的性能系数，其中横坐标为冷凝温度，纵坐标为性能系数。