[发明专利]一种适用于120K～150K深冷温区的混合制冷剂

说明书

发明领域

本发明属于制冷系统领域，涉及一种制冷剂，特别涉及一种适用于单机自动复叠制冷系统120K～150K深冷温区的混合制冷剂。

背景技术

在现代制冷技术中，如果通过使用压缩机制冷到120K～150K深冷温区通常需要使用三元或四元复叠式制冷方式。而多元复叠式系统复杂，需要的压缩机、附属元件及控制元件较多，故障率较高，技术相对落后。所以通过单机自动复叠制冷系统来实现120K～150K的低温技术将得到长足发展。

现有技术中如美国专利：US5,441,658和我国专利：CN97,115,295.0均是应用于液氮温区(80K)为目的。但现行市场上真正广泛应用的温区大多数在120K～150K(-123～-153℃)之间，如：-150℃超低温冰箱、-140℃低温金属处理箱、-135℃水汽捕集泵(Water-Vapor Cryopump)和低温冷阱(Cryotrap)、-125℃航天热沉实验箱等。显然液氮温区的技术应用到120K～150K温区相对能耗较高、效率低，所以并不适用。

目前还有一个国内专利CN1475544A，它的使用温区为(100K-150K)，可以覆盖120K～150K深冷温区，但在实际生产过程中还存在诸多问题。该项专利只是粗略给出六组不同温区的几种制冷剂，而且很多制冷剂为非主流制冷剂，具有不便购买、价格昂贵、等不利因数。实际的生产者技术人员他们并非研究人员，很难在近二十种制冷剂中准确找出想要使用的制冷剂，及制冷剂间的比例，配置制冷剂的工作变得十分繁琐，所以制约了此技术的发展。在此项技术中，大量使用了具有可燃性的制冷剂(R50、R170、R1150、R290、R600a等)，特别是该专利提到的第六组物质全部是可燃性制冷剂。虽然我国对可燃性制冷剂无严格的规定，但许多国家明文规定了家用冰箱或小型室内制冷设备R600a的充注量不得超过150克，可见其危险性还需特别注意。该混合制冷剂应用到一般小型的制冷系统中，可燃性制冷剂往往都超过数公斤，如果应用到更大一些的系统，整个系统将是一个危险的火药桶，一旦泄漏后果不堪设想。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种适用单机自动复叠制冷系统120K～150K深冷温区的混合制冷剂，它由六类制冷剂组成：第一类为R740(氩气)或R728(氮气)；第二类为R50(甲烷)或R784(氪)；第三类为R14(四氟化碳)；第四类为R23(三氟甲烷)第五类为R125(五氟乙烷)、R218(全氟丙烷)、R22(二氟一氯甲烷)、R32(二氟甲烷)；第六类为R236fa(六氟丙烷)、R123(二氯三氟乙烷)、R124(一氯四氟乙烷)。六类制冷剂的摩尔浓度总和为100％，它们各自所占的比例范围为：

第一类占总摩尔浓度的3％～20％；

第二类占总摩尔浓度的5％～25％；

第三类占总摩尔浓度的15％～30％；

第四类占总摩尔浓度的15％～25％；

第五类占总摩尔浓度的5％～15％；

第六类占总摩尔浓度的20％～30％。

六类制冷剂按照配比，在常温下进行物理混合，就可得到相应的混合制冷剂。使用该混合制冷剂可以使系统温度达到120K～150K，并且在系统中与润滑油具有良好的互溶性，而且ODP值几乎为零。在保证用户经济效益的前提下达到了环保、方便、安全、不可燃的要求。

一般来说，高沸点的制冷剂越多，相应的压缩机运行压力越低，蒸发器内的温度越高。反之，低沸点制冷剂含的比例越高，相应的压缩机运行压力越高，蒸发器内的温度越低。压缩机工作压力(绝对压力)高压一般在9bar～17bar之间，低压在2bar～3bar之间。根据实际工况，可以加以改动。各温区具体配比为：

1、适用于120K温区：

第一类制冷剂占总摩尔浓度15％～20％；

第二类制冷剂占总摩尔浓度10％～15％；

第三类制冷剂占总摩尔浓度15％～20％；

第四类制冷剂占总摩尔浓度15％～20％；

第五类制冷剂占总摩尔浓度5％～10％；

第六类制冷剂占总摩尔浓度20％～25％；

2、适用于130K温区：

第一类制冷剂占总摩尔浓度10％～15％；

第二类制冷剂占总摩尔浓度15％～25％；

第三类制冷剂占总摩尔浓度20％～25％；

第四类制冷剂占总摩尔浓度15％～20％；

第五类制冷剂占总摩尔浓度8％～12％；

第六类制冷剂占总摩尔浓度20％～25％；