Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам

Описание изобретения

к патенту Российской Федерации

(21) 93046039/04 (22) 29.09.93 (46) 10.04.96 Бюл. № 10 (72) Мазурин И.М. (71) (73) Кооператив "Элегаз" (56) Патент США N 3642639, кл. С 09К 3/02, 1972. Патент США N 3719603, кл. С ОЗК 3/02, 1973. Авторское свидетельство СССР N 1781279, кл. С 09К 5/00, 1992. (54) Рабочая смесь для холодильных машин

(57) Использование: в холодильной технике для холодильных машин низкого, среднего и высокого температурного уровня, а также в кондиционерах и тепловых насосах. Сущность изобретения: рабочая смесь для холодильных машин содержит октафторпропан 36 - 99,9 мас.% и гексафторид серы 0,1 - 64 мас.%. I табл.

Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано в холодильных машинах низкого, среднего и высо-котемпературного уровня, а также в кондиционерах и тепловых насосах.

Известна рабочая смесь для холодильных машин, содержащая гексафторид серы SF₆ и дифторхлорметан CHClF₂ (Патент США РФ N3642639). Известная смесь обладает более высокой охлаждающей способноcтью, чем каждый из компонентов в отдельности. Смесь может наиболее эффективно применяться в области низкотемпературных холодильных машин в диапазоне Т_кип от -25 до -40^oС.

Недостатком известной рабочей смеси для холодильных машин является наличие в ее составе хлорсодержащего вещества, что делает данную смесь озоноопасной. Разрушающее воздействие на озон (О₃) оказывает хлор (Cl). высвобождающийся из фторхлоруглеродных соединений под воздействием жесткого солнечного излучения.

Известна рабочая смесь для холодильных машин, содержащая смесь гексафторида серы SF₆ и трифторметана СНF₃ (Патент США, N3719603).

Известная рабочая смесь с наибольшей эффективностью может быть использована лишь в специальных холодильных установках, работающих на температурном уровне ниже -70°С Как известно диапазон температур, при которых работают бытовые холодильники и кондиционеры, лежит значительно, на 40-50^oС выше.

Известна рабочая смесь для холодильных машин, содержащая, мас.%: октафторпропан (Ф218) 35-80 и октафторциклобутан (Ф С318) 20-65 (Авторское свидетельство СССР. N1781279).

Данная рабочая смесь выбрана в качестве прототипа. Известная рабочая смесь соответствует современным требованиям по обеспечению озонобезопасности.

Недостатком известной рабочей смеси для холодильных машин является то, что наиболее эффективный с т.з. снижения энергозатрат диапазон концентраций ее компонентов обуславливает высокую температуру кипения смеси, и это не позволяет использовать смесь в бытовых и промышленных холодильниках низкого и среднетемпературного уровня. Для наиболее эффективной концентрации Ф 218/Ф С318 равной 40/60 температура кипения составляет - 19^oС, а для соотношения 35/65 - 22^oС.

Техническим результатом изобретения является расширение температурного диапазона применения смеси на основе октафтопропана, снижение энергозатрат при эксплуатации холодильного оборудования и обеспечение оэонобезопасности.

Для достижения указанного технического результата в известной рабочей смеси, содержащей октафторпропан и фторсодержащий компонент в качестве фторсодержащего компонента использован гексафторид серы при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Октафторпропан	36-99.9
Гексафторид серы	0.1-64

Отличие предложенной смеси заключается в составе и соотношении компонентов.

Гексафторид серы SF₆ имеет неограниченную растворимость в октафторпропане (С₃Р₈), обладает достаточно низкой температурой кипения, исключительно стабилен, негорюч. Особенностью SF₆ с точки зрения сокращения энергозатрат цикла является низкий показатель его адиабаты (1.02-1.04). Немаловажным фактором является и относительно невысокая стоимость гексафторида серы (по крайней мере вдвое дешевле Ф218 или ФС318).

Предложенная смесь может использоваться как в виде азеотропного состава в частности при соотношении компонентов SF₆-С₃Р₈. мас.%: 4.5:95.5 так и в виде неазеотропной смеси, при содержании компонентов выходящих из пределов области азеотропии.

Наличие области азеотропии установлено экспериментально в соответствии со следующими данными.

Смесь SF₆ и С₃Р₈ в количестве 1 кг при соотношении компонентов по массе 4/96 при медленном испарении сохранила свой состав в жидкой фазе при исчерпании жидкой фазы до 0.05 кг с точностью до 0.1 мас.%.

Пример. Перед заправкой в холодильную машину смесь приготавливают в отдельном баллоне - заправочной емкости весовым способом с контролем состава смеси.

Поскольку все компоненты смеси имеют давление при окружающей температуре значительно выше атмосферного, то добавление любого компонента смеси осуществляется простым передавливанием газа в объем с более низким давлением. Массовая дозировка позволяет обеспечить точность ±0.1%.

Для приготовления 100 г рабочей смеси в заправочный баллон заливают 36 г октафторпропана. Затем подсоединяют заправочный баллон к баллону с гексафторидом серы и после изменения массы баллона на 100 г заправку емкости прекращают.

Аналогичным образом получают рабочую смесь при соотношении компонентов, составляющем, мас. %: гексафторид серы 0.1, октафторпропан 99.1.

В таблице представлены расчетно-экспериментальные данные, полученные в результате исследований.

Указанный в таблице показатель потребляемой мощности является измеренным значением мгновенной мощности работающего холодильника среднего класса (обьем до 300 л) в условиях умеренной температуры окружающей среды.

Как следует из данных таблицы, в диапазоне концентраций компонентов вблизи 4 мас.% SF₆ имеет место снижение энергопотребления. Введение в состав смеси SF₆ позволяет также расширить температурный диапазон применения рабочей смеси на область низких температур. Кроме того, предлагаемая рабочая смесь является экологически чистой (озонобезопасной). т.к. молекула SF₆ не содержит атомов Cl. и элегаз используется в медицине как среда безопасная для человека. Важными свойствами предлагаемой рабочей смеси являются ее высокая стабильность, пожаро-и взрыво- безопасность, коррозионная пассивность.

Граничные значения концентраций компонентов рабочей смеси обусловлены с одной стороны минимальной концентрацией SF₆ в смеси, при которой надежно фиксируется эффект снижения энергопотребления (0.1 мас.%), а с другой стороны критической температурой смеси, которая не должна быть ниже 55^oС, т.е. температуры конденсации, принятой для средне- и высокотемпературных компрессоров холодильных машин. Увеличение концентрации SF₆ свыше 64 мас.% приводит к снижению Т_кр смеси, что в свою очередь препятствует реализации цикла в холодильной машине, работающей при нормальных условиях окружающей среды, т.к. в таких условиях при превышении концентрации SF₆ не будет происходить конденсации смеси, а следовательно и генерации холода.

Таким образом, предлагаемая рабочая смесь может найти применение в холодильных машинах низко-, средне- и высокотемпературного уровня, в кондиционерах и тепловых насосах.

Причем благодаря указанным свойствам, предложенная рабочая смесь позволяет осуществить переход на нее холодильной техники, базирующейся в настоящее время на озоноопасных хладонах (Ф 12, Ф 22, Ф 113, Ф 114 и др.) без переделки и доработки конструкций серийных холодильников и кондиционеров, а также разработки новых масел, эластомеров и конструкционных материалов.

Состав, мас. %	Температура кипения смеси при одной атмосфере, oC	Нижнее допустимое значение критической температуры смеси, oC	Потребляемая мощность, Вт
0.1 SF6 99.9 C3F8	-37	72	127
4 SF6 96 C3F8	-41.7	71.6	102
64 SF6 36 C3F8	-45	55	142
Прототип: 40 Ф218b 60 ФС318	-19

Формула изобретения

РАБОЧАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН, содержащая октафторпропан и фторсодержащий компонент, отличающийся тем, что в качестве фторсодержащего компонента она содержит гексафторид серы при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Октафторпропан	36-99.9
Гексафторид серы	0.1-64.0