КОМПОЗИЦИЯ ХЛАДАГЕНТА Российский патент 2002 года по МПК C09K5/04 

Изобретение относится к области холодильной техники, в частности к составам композиций хладагентов, которые могут быть использованы в рефрижераторных системах производственного и бытового назначения малой и средней производительности.

Известен холодильный агент, включающий в мол. %: пропан 50-65 и бутан 35-50 (Патент России 1022979 А, С 09 К 5/00; F 28 F 23/00, 1983). Композиция отличается термодинамической и экономической эффективностью в установках для охлаждения природного газа до температуры минус 10^oС, а также при подземной прокладке газопровода в вечномерзлых грунтах для предотвращения растепления. Однако композиция является горючим газом и требует особого использования в качестве холодильного агента, а именно утолщенных стенок агрегата, что усложняет всю систему охлаждения и ограничивает ее использование.

Известна рабочая смесь для холодильных машин, содержащая в мас.%: октафторпропан 35-80 и октафторциклобутан 20-65 (Патент России 1781279 А1, С 09 К 5/00, 1992). Смесь применяется в холодильной технике для осуществления обратного цикла в холодильных машинах, работающих в составе закрытых экологических системах и обеспечивает повышение экологической чистоты и ресурса работы холодильных машин при повышенных температурах. Известная композиция имеет достаточно высокую себестоимость, что ограничивает ее широкое использование.

Известно рабочее вещество адсорбционной холодильной машины, содержащее, мас. %: дифторхлорметан 2,4-44,2; 1,1,1-трифторэтан или 1,1-дифторэтан или 1,1,1,2-тетрафторэтан 3,6-46,3; сильноосновной анионит в гидроксильной форме 1,4-4 и метипропилкетон остальное (Патент России 2030432 С1, С 09 К 5/04, 5/00, 1995). Композиция имеет сложный состав, высокую себестоимость, а использование дифторхлорметана приводит к коррозии металлических частей холодильных систем.

Наиболее близкой по составу к заявляемой является озонобезопасная рабочая смесь (композиция хладагента), содержащая 20-95 мол.% 1,1,1,2-тетрафторэтана (R134a), в качестве фторсодержащего хладона и углеводород в виде чистых веществ: бутан или пентан либо в виде бинарной смеси н-бутана и изобутана, или н-пентана и изопентана при содержании углеводорода в составе рабочей смеси 5-80 мол. % (Патент России 2072382 С1, С 09 К 5/04, 1997).

Известная смесь предназначена для рефрижераторных систем (PC), a также тепловых насосов (ТН) в установках малой производительности и позволяет повысить удельную холодопроизводительность рабочей смеси, понижение нормальной температуры кипения в испарителе PC ниже 250 К (минус 23^oС) при энергетическом кпд 22-23%.

Задачей изобретения является расширение видов эффективной композиции хладагента, пониженной себестоимости и обладающей более высоким кпд.

Задача достигается тем, что композиция хладагента содержит по крайней мере один фторсодержащий хладон из ряда: трифторметан, тетрафторметан, трифториодметан, пентафторэтан, пентафториодэтан, гептафторпропан, октафторциклобутан, перфторбутан в количестве 55-87 об. % и в качестве смеси углеводородов - бытовой газ в количестве 13-45 об. %, преимущественного состава в об. %: пропан 40; изобутан 40; пропилен 18 и в качестве примеси метан и этан 2. Дополнительно в композицию может быть введено до 2 об. % ароматического соединения, преимущественно толуола.

Добавление в композицию до 2 об. % ароматического соединения, преимущественно толуола, несколько повышает кпд.

Рабочие составы композиции представлены в таблице с указанием себестоимости и энергетического кпд.

Использование заявленного состава позволяет повысить кпд хладагента до 23-24%, снизить себестоимость композиции на 20-30%, при этом композиция является озонобезопасной, негорючей, имеет низкую коррозионную активность, что в свою очередь позволяет широко использовать ее в качестве охлаждающей жидкости в бытовых холодильниках, себестоимость которых может быть снижена не менее, чем на 20%, т.к. при использовании заявленной композиции упрощается конструкция и толщина стенок емкости хладоагента.

Использование бытового газа приводит не только к снижению себестоимости заявленной композиции, что тоже само по себе имеет важное значение, но и снижает удельный расход хладонов, повышая эффективность их использования, и повышает коррозионностойкость той части оборудования, которая связана (находится в контакте) с композицией. В целом заявляемая композиция при ее использовании приводит к снижению себестоимости всего холодильного оборудования и повышению его жизненного цикла за счет низкой коррозионностойкости хладоагента, облегчения металлической конструкции и более высокого энергетического кпд (до 24%). Использование заявляемой композиции позволяет понизить температуру кипения при избыточном давлении в рефрижераторных системах до не менее минус 27-30^oС, что позволяет использовать композицию в мало-, средне- и сильнотемпературном холодильном оборудовании.

Композиция применима в холодильных установках. Композиция хладагента содержит в качестве фторсодержащего хладона по крайней мере одно соединение, выбранное из ряда трифторметан, тетрафторметан, трифторйодметан, пентафторэтан, пентафторйодэтан, гептафторпропан, октафторциклобутан, перфторбутан в количестве 55-87 об.% и в качестве смеси углеводородов бытовой газ в количестве 13-45 об. %. Дополнительно композиция может содержать не более 2 об.% ароматического соединения, преимущественно толуола. Достигается снижение коррозионной агрессивности и возможность использования в разнотемпературном холодильном оборудовании. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Композиция хладагента, содержащая фторсодержащий хладон и смесь углеводородов, отличающаяся тем, что она в качестве фторсодержащего хладона содержит по крайней мере одно соединение из ряда тетрафторметан, трифторметан, трифторйодметан, пентафторэтан, пентафторйодэтан, гептафторпропан, октафторциклобутан, перфторбутан в количестве 55-87 об. % и в качестве смеси углеводородов - бытовой газ в количестве 13-45 об. %. 2. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что бытовой газ имеет преимущественный состав, об. %: пропан - 40; изобутан - 40; пропилен - 18 и 2-метан и этан в качестве примеси. 3. Композиция по любому из вышеуказанных пунктов, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит не более 2 об. % ароматического соединения, преимущественно толуола.