热传导方法以及高温热泵装置的制造方法_3

文档序号:9650198阅读:来源:国知局
醚、苯酚、二甲苯酚等一价苯酚或者t-邻苯二酚、2, 5-二-t-氨基对苯二酚、 2, 5-二-t- 丁基对苯二酚等二价苯酚。
[0060] 作为咪唑类可以列举以直链或支链型且碳原子数量为1以上18以下的烷基、环 烷基、或者将芳基作为N位上的取代基的咪唑类化合物,例如1-甲基咪唑、1-n-丁基咪唑、 1-苯基咪唑、1-苄基咪唑、1-(β-乙氧基)咪唑、1-甲基-2-丙基咪唑、1-甲基-2-异丁 基咪唑、1-n-丁基-2-甲基咪唑、1,2_二甲基咪唑、1,4_二甲基咪唑、1,5_二甲基咪唑、 1,2, 5-三甲基咪唑、1,4, 5-三甲基咪唑、1-乙基-2-甲基咪唑等。该等化合物可以单独或 者合并使用。
[0061] 作为胺类可以列举戊胺、己胺、二异丙胺、二异丁胺、二正丙胺、二烯丙胺、三乙胺、 N-甲基苯胺、吡啶、吗啉、N-甲基吗啉、三烯丙胺、烯丙胺、α -甲基苄胺、甲胺、二甲胺、三 甲胺、乙胺、二乙胺、丙胺、异丙胺、二丙胺、丁胺、异丁胺、二丁胺、三丁胺、双环己胺( S y )、三环己胺(卜y S y )、2-异辛胺、苯胺、Ν,Ν-二甲基苯胺、 N,N-二乙基苯胺、乙二胺、丙二胺、二乙烯三胺、四乙烯五胺、苄胺、二苄胺、二苯胺、二乙基 羟胺等。该等物质可以单独使用或者合并使用二种以上。
[0062] 作为碳氢类可以列举α -甲基苯乙烯、P-异丙烯基甲苯等芳香族不饱和碳氢类、 异戊二烯类、丙二烯类、萜烯类等。该等物质可以单独使用或者合并使用二种以上。
[0063] 稳定剂可以预先添加至冷媒以及润滑剂中的一方或者两方内,也可以单独添加至 冷凝机内。此时,虽然对稳定剂的使用量不作限定,但是其相对于主冷媒(100质量% )的质 量比在0. 001质量%以上10质量%以下会较好,在0. 01质量%以上5质量%以下会更好, 在0. 02质量%以上2质量%以下更佳。稳定剂的添加量若超过上限值或低于下限值时,则 无法获得充分的冷媒的稳定性以及热循环效果。
[0064] 〈难燃剂〉 另,为改善燃烧性可在本发明的热传导组合物中添加难燃剂。作为难燃剂可以列举磷 酸盐类、卤化芳香族化合物、氟化碘碳、氟化溴碳等。
[0065] 由上述材料组成的本发明的热传导组合物的冷凝温度是70°C以上,优选是80°C 以上,更优选是90°C以上140°C以下。
[0066]由上述材料组成的本发明的热传导组合物的冷凝压力由热传导组合物的成分以 及冷凝温度决定。即,冷凝压力和处在冷凝温度中的热传导组合物的饱和蒸汽压力相同。 一般冷凝压力超过5. OMPa时,因压缩机、冷凝器以及配管部件需要较高的耐压性能,故该 等机器的成本会提高,因此不太合适。使用本发明的热传导组合物时,能够使冷凝压力低于 5. OMPa,从而可以使用公知的压缩机、冷凝器以及配管部件。
[0067] 本发明的热传导组合物具有不燃性,对环境造成的负担较小,具有优秀的热循环 特性。因此可以将其作为用于生成加压温水或者过热蒸汽等的高温热栗的热媒体、用于发 电系统等的有机兰金循环中的工作媒体、蒸汽压缩式冷冻循环系统用冷媒、吸收式热栗、热 管等的媒体,或者冷却系统或者热栗系统的循环清洗用清洗剂、金属清洗剂、助焊剂清洗 剂、稀释溶剂、发泡剂、气溶胶使用。
[0068] 且,本发明的热传导方法不仅适用于箱式小型装置(兰金循环系统或者热栗循环 系统等)中,还适用于工厂级别的大规模发电系统、热栗式热水供给系统、热栗式蒸汽生成 系统等中。
[0069] 下面,对使用了本发明的热传导组合物的高温热栗装置进行详细说明。 〈高温热栗装置〉 高温热栗装置是通过蒸发器将空气、水或者盐水等被冷却物持有的热量作为冷媒的蒸 发潜热转移到冷媒中,在压缩机中通过加压方法做功压缩上述生成的冷媒蒸汽,用冷凝器 排放冷凝热并将其液化,通过膨胀阀的使冷凝的冷媒节流膨胀为低压、低温,之后将其送至 蒸发器中使其蒸发的系统。该高温热栗装置是在蒸发器中通过冷媒获取被冷却物持有的热 能的过程冷却被冷却物,使其向更低的温度降温的系统,且在冷凝器中通过将冷媒的热能 传递给负载流体的过程加热负载流体,使其向更高的温度升温的系统。作为高温热栗装置 可以使用公知的系统。
[0070] 在高温热栗装置的蒸发器或者冷凝器中,作为和冷媒(热传导组合物)进行热交 换的被冷却流体或者被加热流体可以列举空气、水、盐水、硅油等。根据循环的温度条件,选 用适当的材料即可。
[0071] 图1是表示可以使用本发明的热传导组合物的高温热栗装置的一实施例的概略 图。下面,对图1的高温热栗装置100的结构以及工作(重复循环)进行说明。
[0072] 本发明的高温热栗装置100具备吸收热量的蒸发器11和提供热量的冷凝器13。 且,为提高蒸发器11排出的工作媒体(热传导组合物)的蒸汽压力,高温热栗装置100还 具有使用电力的压缩机12和使冷凝器13排出的工作媒体过冷却液节流膨胀的膨胀阀14。
[0073] 用本发明的热传导组合物使高温热栗装置循环时,可以通过下述(a)~(d)工序 在冷凝器13中获得比投入被加热媒体中的电能更多的能量,即热能。 (a) 在热交换器(蒸发器11)内,使液体状态的工作媒体和被冷却流体(空气、水等) 进行热交换,借此气化工作媒体。 (b) 从热交换器中取出气化的冷媒,使气化的工作媒体通过压缩机12,借此提供高压 过热蒸汽。 (c) 让从压缩机12出来的工作媒体通过冷凝器13,使气体状态的工作媒体和被加热流 体(空气、水等)进行热交换,借此液化工作媒体。 (d) 通过膨胀阀14使液化的冷媒膨胀,借此提供低压湿蒸汽,之后重新回到工序(a)。
[0074] 装有冷媒的高温热栗系统具有至少一个蒸发器11、压缩机12、冷凝器13、膨胀阀 14以及在该等元件之间输送冷媒的配管。
[0075] 对压缩机的种类不进行特别限定,可以使用单段或者多段式离心式压缩机、旋转 活塞式压缩机、旋转叶片式压缩机、卷轴式压缩机、螺旋式压缩机或者活塞曲柄压缩机。
[0076] 将本发明的热传导媒体作为蒸汽压缩循环系统的工作媒体使用时,可以生成60°C 以上的温水。优选生成80°C以上的加压热水或者过热蒸汽。更优选生成IKTC以上的加压 热水或者过热蒸汽。
[0077] 实施例 下面,通过实施例对本发明进行详细的说明,但是本发明并不局限于下述实施例。
[0078] 成绩系数(COP) -般是公认的冷媒性能判定尺度,在含有热传导用组合物的蒸发 或者冷凝的特定加热或者冷却循环中,对表示热传导用组合物的相对热力学效率特别有帮 助。蒸发器中冷媒从被冷却媒体获得的热量相对于在压缩时压缩机的做功量的比率用COP r 表示。而在冷凝器中,热传导用组合物向被加热媒体释放的热量相对于在压缩蒸汽时压缩 机的做功量的比率用COPh表示。
[0079] 热传导用组合物的体积能力表示压缩机的单位吸入体积的热传导组合物提供的 冷却或者加热的热量。即,对于特定的压缩机,热传导组合物的体积能力越大,该热传导组 合物可以吸收或者释放的热量就越多。
[0080] [实施例1] 〈顺式-1,3, 3, 3-四氟丙烯以及1,1,1,3, 3-五氟丙烷的混合热传导用组合物〉 在使用顺式-1,3, 3, 3-四氟丙烯以及1,1,1,3, 3-五氟丙烷的混合热传导用组合物的 高温热栗循环的性能评价中,使用表1所示的条件算出成绩系数。热传导用组合物的物性 值可以用美国国家标准技术研究院(NIST)的REFPROP ver. 9.0算出。
[0081] 下面,将高温热栗循环计算条件1表示在表1中。
[0082]【表1】
[0083] 在热栗循环计算条件1中,假设冷凝器通过热传导用组合物和热源水之间的热交 换生成80°C的热水。
[0084] 为算出高温热栗循环性能(COPH),假设下列项目。 (A) 压缩机的压缩过程是等熵压缩。 (B) 膨胀阀中的节流膨胀过程是等焓膨胀。 (C) 不考虑配管以及热交换器中的热损失、压力损失。 (D) 压缩机效率η为〇· 7。
[0085] 下面,对算出高温热栗循环性能(COPh)的公式进行详细的说明。进入蒸发器的输 入热量Q eva是 Qeva= GX (h「h4) · · · (1) 冷凝器中的放热量是 Qcon= GX (h 2_h3) · · · (2)
[0086] 但是用h2th表示进行等熵压缩后的位于压缩机出口处的热传导用组合物的焓值 时,已考虑压缩机效率的位于压缩机出口处的热传导用组合物的焓值匕是 h2= h !+Ch2th-Ii1) / η ···⑶
[0087] 压缩热传导用组合物蒸汽时,通过压缩机的做功量W是 W = GX Qi2-Ii1) · · · (4)
[0088] 高温热栗循环的成绩系数(COPh)是 COPh=QgcZW= (h2-h3)/Qi2-Ii1) ··· (5)
[0089] 下面,对热传导媒体的体积能力(CAP)的算出公式进行详细说明。因位于压缩机 吸入口处的热传导媒体的蒸汽密度是P 2,燃气式制冷机的放热量是Qt^故 CAP = P2XQcc= P 2X (h2_h3) · · · (6)
[0090] 在上述各公式(1)~(6)中,各符号的含义如下。 G :热传导用组合物循环量 W :压缩做功 Qem:输入热量 Qcqn:放热量 COPh:成绩系数(加热) CAP :体积能力(加热) h :比焓 1、2、3、4: 循环节点 2th:进行等熵压缩后的循环节点
[0091] 图2是表示实施例1 (顺式-1,3, 3, 3-四氟丙烯和1,1,1,3, 3-五氟丙烷的质量比
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