用于新能源汽车热泵的二元近共沸制冷剂混合物

摘要

一种用于新能源汽车热泵的二元近共沸制冷剂混合物，其组分及含量为：质量分数1‑99％的二氧化碳CO2以及质量分数1‑99％的氟甲烷R41或氟乙烯R1141。本发明具有低GWP、零ODP、优良的热力学性质和运输性、良好的与油的溶解性、低成本、低毒性、较低的温度滑移并且低可燃性和高COP的特性。

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种新能源汽车制冷领域的技术，具体是一种用于新能源汽车热泵的二元近共沸制冷剂混合物。

背景技术

目前已有的制冷剂混合物主要是非共沸混合物，且温度滑移较大，它们在汽车空调中的使用会带来出风温度均匀性较差的问题，此外，非共沸混合物的换热性能较差，一旦泄露会引起组分浓度变化，售后服务维修也变得更为复杂。现阶段急需一种共沸或是温度滑移较小的CO

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种用于新能源汽车热泵的二元近共沸制冷剂混合物，具有低GWP、零ODP、优良的热力学性质和运输性、良好的与油的溶解性、低成本、低毒性、较低的温度滑移并且低可燃性和高COP的特性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种用于新能源汽车热泵的二元近共沸制冷剂混合物，其组分为二氧化碳与氟甲烷R41或二氧化碳与氟乙烯R1141。

所述的二元近共沸制冷剂混合物的具体组分及含量为：质量分数1-99％的二氧化碳CO

该二元近共沸制冷剂混合物的含量优选为：质量分数20-95％的二氧化碳CO

该二元近共沸制冷剂混合物的含量进一步优选为：质量分数50-95％的二氧化碳CO

技术效果

与现有技术相比，本发明组合物的GWP均小于100、不可燃、温度滑移小，容积制冷或制热量达到与CO

附图说明

图1为本发明CO

图2为搭载本发明制冷剂混合物的热泵系统简化原理图；

图中：1蒸发器、2压缩机、3气冷器、4节流阀。

具体实施方式

本实施例涉及的R744和R41的基本物性数据如下表1所示。

由表1可知，R41和R1141的临界温度分别比R744高了13℃和22.95℃，临界压力分别比R744低1.48MPa和2.22MPa，这意味着在R744中添加R41或R1141能够降低系统的运行压力，并且能够拓宽工作温度；更为重要的是，R41与R744的沸点非常接近，仅相差0.1℃，意味着组成物可能构成近共沸混合物；尽管R41和R1141具有可燃性，且R41的GWP略高，但组合物中R744能够显著降低GWP和提升安全性。

因而，基于R744的二元混合制冷剂具备良好的综合性能，本发明制冷剂混合物，其制备方法是将二氧化碳(R744)和第二组分按照一定配比在液相状态下进行物理混合。

首先，图1以混合物R744/R41为例，三种不同压力下的饱和温度随组分变化的情况，当R41质量分数从0增加到1时，混合制冷剂的所有露点温度构成露点线，所有泡点温度构成泡点线，且露点温度高于泡点温度，露点线和泡点线将图表分为三个区域:过冷液体区、过热蒸汽区和两相区。由图1可知，R41质量分数一定时，混合制冷剂露点温度略高于泡点温度，两者之差即为温度滑移，在固定压力为3、4和5MPa时，混合物最大温度滑移仅分别为1.75℃、1.55℃和1.25℃，远小于非共沸混合物的温度滑移。

表2给出了CO

从表2可以看出，本实施例优选实施例含有5％～50％质量分数R41的混合物，其最大温度滑移在50％R41和3MPa时取得，为1.74℃。

类似地，表3给出了CO

从表3可以看出，本实施例优选实施例含有5％～50％质量分数R1141的混合物，其最大温度滑移在50％R1141和2MPa时取得，为9.6364℃。

本实施例的GWP值按R41质量分数从5％增加到50％，相应的GWP从5.8增加到49，远低于R134a，且低于环保法规规定的150。更为优选地，R1141本身的GWP值小于1，与CO

表4给出了本实施例的安全分类等级，根据测算，当CO

现以热泵工况对本申请的制冷剂组合物在制冷/热泵系统中的性能进行计算说明，系统循环如图2所示，压缩机2吸入低温低压制冷剂蒸气，压缩为高温高压蒸气，进入车外换热器3，换热后经节流阀4降温降压，之后进入车内换热器1，低温低压制冷剂吸热后沸腾再次被压缩机2吸入，重复上述过程，从而达到制冷或制热的效果。

当室内环境温度和室外环境温度为定值，气冷器出口温度比环境温度高5℃，蒸发器蒸发温度比环境温度低5℃，压缩机吸气过热度5K，等焓节流，压缩机等熵效率为1，跨临界系统运行高压为迭代求得的最优压力(COP最大)。现设定制热工况下的室内外温度均为-20℃，制冷工况下的室外温度为35℃，室内温度为27℃。

表5给出了本实施例组合物在-20℃环境下的制热性能。

当R41质量分数从5％增加到50％时，其最优高压从6.4MPa降低到4.58MPa，单位制热量和COP均获得提升，但吸气密度逐渐减小，导致容积制热量逐渐减小。当R1141质量分数从5％增加到50％时，其最优高压从5.6MPa降低到4.01MPa，COP获得相比于R41的更大提升。

表6给出了本实施例组合物在35℃/27℃环境下的制冷性能。

当R41质量分数从5％增加到50％时，其最优高压从10.2MPa降低到8.10MPa，单位制冷量和COP均获得提升，但吸气密度逐渐减小，导致容积制冷量逐渐减小。当R1141质量分数从5％增加到50％时，其最优高压从8.92MPa降低到7.08MPa，COP获得相比于R41的更大提升。

从以上可知，本实施例二元二氧化碳混合物GWP均小于100，具备明显的环保优势，GWP远低于R134a。另外本实施例制冷剂组合物为不可燃，COP比CO

与现有技术相比，本发明的二氧化碳CO

上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。