DE69428103T2

DE69428103T2 - Arbeitsgemisch für kühlvorrichtungen

Info

Publication number: DE69428103T2
Application number: DE69428103T
Authority: DE
Inventors: Igor Mikhailovich Mazurin
Original assignee: COOPERATIVE ELEGAZ MOSKAU MOSC
Current assignee: COOPERATIVE ELEGAZ MOSKAU MOSC
Priority date: 1993-09-29
Filing date: 1994-09-28
Publication date: 2002-10-24
Anticipated expiration: 2014-09-29
Also published as: WO1995009213A1; EP0676459A4; DE69428103D1; RU2057779C1; EP0676459A1; EP0676459B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühlausrüstung und kann in Tieftemperatur-, Mitteltemperatur- und Hochtemperatur-Kühlsystemen sowie in Klimaanlagen und Wärmepumpen verwendet werden.

Stand der Technik

Bekannt ist ein Arbeitsgemisch für Kühlsysteme, das Schwefelhexafluorid SF&sub6; und Monochlordifluormethan CHCIF&sub2; (US Patent Nr. 3642639, C 09 K 3/02, veröffentlicht 1972) enthält. Die Kühlkapazität dieses gut bekannten Gemisches ist höher als die seiner einzelnen Komponenten. Das Gemisch kann am meisten bevorzugt im Gebiet der Tieftemperatur-Kühlsysteme im Siedepunkt-Bereich Tboil von -25 bis -40ºC verwendet werden.
Der Nachteil des gut bekannten Gemisches ist, dass einer seiner Komponenten Chlor enthält, wodurch dieses Gemisch gefährlich für die Ozonschicht ist. Ozon (O&sub3;) wird durch Chlor (Cl) zerstört, welches von den Fluorchlorkohlenstoff-Verbindungen unter der Einwirkung von harter Sonnenstrahlung freigesetzt wird.
Es ist ein Arbeitsgemisch für Kühlsysteme bekannt, das in Masse-% enthält: Octafluorpropan (R 218) 35-80 und Octafluorcyclobutan (R C318) 20-65 (USSR Erfinder-Zertifikat Nr. 1781279, C 09 K 5/00). Das Gemisch ist als ein Prototyp gewählt. Dieses gut bekannte Arbeitsgemisch ist den modernen Erfordernissen zum Schutz der Ozonschicht angepasst.
Der Nachteil des gut bekannten Gemisches für Kühlsysteme ist, dass vom Standpunkt der Reduzierung des Stromverbrauches aus der effektivste der Konzentrations-Bereiche der Komponenten eine hohe Siedetemperatur der Mischung aufweist, die es nicht erlaubt, das Gemisch in Tieftemperatur- und Mitteltemperatur-Kühlapparaten im Haushalt und in der Industrie zu verwenden. Für die effektivste Konzentration R 218/R C318 gleich 40/60 ist die Siedetemperatur -19ºC und für das Verhältnis 35/65 ist sie -22ºC.

Kern der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist, den Temperaturbereich, in welchem ein Gemisch basierend auf Octafluorpropan verwendet werden kann, zu erweitern, den Stromverbrauch bei Verwendung der Kühlausrüstung zu verringern und für den Schutz der Ozonschicht zu sorgen.
Um das obige Ziel zu erreichen, wird ein Arbeitsgemisch für Kühlsysteme vorgestellt, das Octafluorpropan (C&sub3;F&sub8;) und Schwefelhexafluorid (SF&sub6;) enthält.
Der Gehalt der Komponenten in Masse-% ist wie folgt:
C&sub3;F&sub8; 36-99,9
SF&sub6; 0,1-64
Ausserdem ist der Gehalt der Komponenten in Masse-% wie folgt:
C&sub3;F&sub8; 95-97
SF&sub6; 3-5
Der Unterschied des vorgestellten Gemischs liegt in seiner Zusammensetzung und dem Verhältnis seiner Komponenten.
Schwefelhexafluorid SF&sub6; besitzt eine unbegrenzte Löslichkeit in Octafluorpropan (C&sub3;F&sub8;) auf, weist eine ziemlich niedrige Siedetemperatur auf, ist ausserordentlich stabil und nichtentzündlich. Die Besonderheit des SF&sub6; vom Standpunkt der Verminderung des Kreis-Stromverbrauchs aus gesehen, ist der niedrige Adiabatenindex (1,02-1,04). Ein nicht unwesentlicher Faktor ist der relativ geringe Preis von Schwefelhexafluorid (mindestens die Hälfte des Preises von R218 oder RC318).
Das vorgestellte Gemisch kann in Form einer azeotropen Zusammensetzung, insbesondere, wenn das Verhältnis der Komponenten C&sub3;F&sub8;-SF&sub6; 4,5 : 95,5 in Masse-% ist, und in Form eines nicht-azeotropen Gemischs, wenn der Gehalt der Komponenten unterhalb des azeotropen Bereichs liegt, verwendet werden. Das Vorhandensein eines azeotropen Bereichs wird im Experiment, wie es aus den unten angegebenen Daten folgt, bestimmt.
Eine Menge von 1 kg des Gemisches aus C&sub3;F&sub8; und SF&sub6; mit einem Verhältnis seiner Komponenten von 4/96 in Bezug auf die Masse, behielt ihre Zusammensetzung in einer flüssigen Phase bei Abreicherung der flüssigen Phase bis hinunter zu 0,05 kg, mit einer Genauigkeit von bis zu 0,1 Masse-%, wenn das Gemisch einer langsamen Verdampfung unterworfen wurde.
Bevor es in ein Kühlsystem gefüllt wird, wird das Gemisch in einem isolierten Zylinder-Füllbehälter mittels der Gewichtsmethode mit Kontrolle über die Gemisch- Zusammensetzung hergestellt.
Die Tabelle zeigt berechnete und experimentelle Daten, die in der Forschung erhalten wurden.
Aus den Daten der obigen Tabelle folgt, dass der Stromverbrauch in dem Konzentrations-Bereich der Komponenten etwa bei 4 Masse-% SF&sub6; verringert ist. Der Einbau von SF&sub6; in das Gemisch erlaubt es auch, den Temperaturbereich bei der Verwendung des Arbeitsgemisches zu erweitern, sodass der Tieftemperatur-Bereich enthalten ist. Ausserdem ist das vorgestellte Arbeitsgemisch ökologisch sauber (Schutz der Ozonschicht), da das SF&sub6;-Molekül keine Cl-Atome enthält und das Schwefelhexafluorid-Gas in der Medizin als Medium verwendet wird, das für den Menschen sicher ist. Wichtige charakteristische Merkmale des vorgestellten Arbeitsgemisches sind die hohe Stabilität, die Nicht-Entzündbarkeit, die Nicht- Explodierbarkeit, die Korrosions-Indifferenz.
Grenzwerte der Konzentrationen der Arbeitsgemisch-Komponenten werden einerseits durch die minimale SF&sub6;-Konzentration in dem Gemisch, bei der der Effekt der Stromverbrauch-Verringerung verlässlich erhalten wird (0,1 Masse-%) bestimmt, und andererseits durch die kritische Temperatur des Gemisches bestimmt, die nicht unterhalb +55ºC sein sollte, d. h. die für Mitteltemperatur- und Hochtemperatur- Kompressoren von Kühlsystemen annehmbare Kondensationstemperatur. Eine Erhöhung der SF&sub6;-Konzentration oberhalb von 64 Masse-% führt zu einem Abfall der kritischem Temperatur der Mischung, welcher wiederum den Kreislauf in einem Kühlsystem beeinflusst, das bei normalen Umgebungsbedingungen arbeitet, da unter solchen Bedingungen die übermässige SF&sub6;-Konzentration verhindern wird, dass das Gemisch kondensiert, und daher keine Kälte erzeugt wird.
Also kann das vorgestellte Arbeitsgemisch Anwendung in Tieftemperatur-, Mitteltemperatur- und Hochtemperatur-Kühlsystemen, in Klimaanlagen und Wärmepumpen finden.
Und aufgrund der oben erwähnten charakteristischen Merkmale erlaubt das vorgestellte Arbeitsgemisch das Austauschen der Kühlausrüstung, die gegenwärtig auf Ozonschicht-schädigenden Kühlmitteln basiert (R-12, R-22, R-113, R-114 usw.), gegen das vorgestellte Gemisch, und mit einem solchen Austausch ist es nicht erforderlich, die Entwürfe serienmäßiger Kühlschränke und Klimaanlagen zu modifizieren oder zu verändern, sowie neue Öle, Gummi und Strukturmaterialien zu entwickeln.

Claims

1. Arbeitsgemisch für Kühlsysteme, das Octafluorpropan (C&sub3;F&sub8;) und Schwefelhexafluorid (SF&sub6;) enthält.

2. Arbeitsgemisch für Kühlsysteme nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die nachstehenden Komponentengehalte im Gemisch in Masse-%:

Octafluorpropan 36-99,9

Schwefelhexafluorid 0,1-64

3. Arbeitsgemisch für Kühlsysteme nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die nachstehenden Komponentengehalte im Gemisch in Masse-%:

Octafluorpropan 95-97

Schwefelhexafluorid 3-5