有機(jī)朗肯循環(huán)混合工質(zhì)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了有機(jī)朗肯循環(huán)混合工質(zhì)，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，包括70-98%的反式-1-氯-3,3,3-三氟丙烯和2-30%的第二組分，其中第二組分為2,3,3,3-四氟丙烯、反式-1,3,3,3-四氟丙烯中的一種或兩種。本發(fā)明的混合工質(zhì)不可燃，ODP接近于零，GWP極低，符合環(huán)保要求；熱工參數(shù)適宜，循環(huán)性能優(yōu)良。在相應(yīng)工況下的循環(huán)效率為8.7～10.9%，單位質(zhì)量輸出凈功為13.6～26.0kJ/kg。
【專利說明】有機(jī)朗肯循環(huán)混合工質(zhì)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于熱力系統(tǒng)工質(zhì)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及有機(jī)朗肯循環(huán)混合工質(zhì)。
【背景技術(shù)】
[0002]有機(jī)朗肯循環(huán)是以有機(jī)工質(zhì)代替水蒸汽的閉式循環(huán)系統(tǒng)，由于其能將低品位能(如工業(yè)余熱、地?zé)?、太陽能、生物質(zhì)能等)轉(zhuǎn)換成電能而受到越來越多的關(guān)注，然而由于缺乏理想的工質(zhì)，使得有機(jī)朗肯循環(huán)的發(fā)展受到一定的制約。
[0003]HCFC-123是目前研究最多的一種有機(jī)朗肯循環(huán)工質(zhì)，在中低溫余熱利用中可以實(shí)現(xiàn)較高的效率，然而其大氣壽命較長，對臭氧層具有破壞作用，其GWP值為120 ;HFC-134a、HFC-245fa與戊烷是目前中低溫商業(yè)有機(jī)朗肯循環(huán)中使用最多的三種工質(zhì)，其中戊烷具有較強(qiáng)的可燃性，HFC-134a, HFC-245fa雖然不可燃，但是其溫室效應(yīng)潛能(GWP)均較高，HFC-134a的GWP值為1300，HFC_245fa的GWP值為950。隨著國際上對氣候變化的日益重視，HFC-134a、HFC-245fa只能是一種過渡性的工質(zhì)。
[0004]在有機(jī)朗肯循環(huán)中使用非共沸混合工質(zhì)可顯著降低傳熱過程中的不可逆損失，提高系統(tǒng)效率。在專利申請CN102925110A中，公開了以HFC-143、HFC_236fa、HFC_245fa等十種組元組成的混合工質(zhì)；在專利申請CN102925113A中，公開了以HFC_236fa、HFC-143,HFC-245fa等十種組元組成的混合工質(zhì)；在專利申請CN101597484A中，公開了以HFE-143、HFC-143, HFC-236fa、 HFC_245fa等七種組元組成的混合工質(zhì)；在專利申請CN102732221A中，公開了以HF0-1234yf、HFC_245fa、HFC-143和HFC_236fa四種組元組成的混合工質(zhì)；在專利申請CN102888210A中，公開了以八甲基環(huán)四硅氧烷、十甲基環(huán)五硅氧烷和八甲基三硅氧烷為組元的組成的混合工質(zhì)；在專利申請CN103374332A中，公開了以環(huán)戊烷、HFC-245fa和甲苯三種組元組成的混合工質(zhì)；在專利申請CN103013450A中，公開了以甲苯和HCFC-Hlb兩種組元組成的混合工質(zhì)；在專利申請CN102127397A中，公開了以HCFC-123、HFC-245fa、HFC_152a和HFC_134a四種組元組成的混合工質(zhì)；在專利申請CN103045173A中，公開了以HFC-32、HFC-41和二氧化碳三種組元組成的混合工質(zhì)；在專利申請CN102911643A中，公開了以HFC_143a、HFC-41和二氧化碳三種組元組成的混合工質(zhì)；在專利申請CN101235273A中，公開了以HFC_245fa和HFC_152a組成的混合工質(zhì)；在專利申請 US20100139274A1 與 US20130091843A1 中，公開了以 HFC-245fa/HCFC_1233zd (E)和HFE-7100/HCF0-1233zd(E)作為有機(jī)朗肯循環(huán)的混合工質(zhì)。上述專利申請中的混合工質(zhì)或者具有可燃性，或者具有較高的GWP值。因此，開發(fā)出一種環(huán)境友好，熱力性能優(yōu)良，實(shí)際應(yīng)用安全可靠的新型工質(zhì)對有機(jī)朗肯循環(huán)技術(shù)的發(fā)展至關(guān)重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供有機(jī)朗肯循環(huán)混合工質(zhì)，可作為蒸發(fā)溫度為60_150°C的中低溫地?zé)豳Y源或其他低品位熱源(如工業(yè)余熱，太陽能，生物質(zhì)能等)的有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)中的工質(zhì)，混合工質(zhì)的GWP值不超過5。[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，包括70-98%的反式_1_氯-333- 二氟丙烯和2-30%的第二組分，其中第二組分為
[0007]2，3，3，3-四氟丙烯、反式-1，3，3，3_四氟丙烯中的一種或兩種。
[0008]按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，包括70-80%的反式-1-氯-3，3，3_三氟丙烯和20-30%的2，3，3，3-四氟丙烯。
[0009]按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，包括70-80%的反式-1-氯-3，3，3_三氟丙烯和20-30%的反式-1，3, 3, 3-四氟丙烯。
[0010]按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，包括70-97%的反式-1-氯-3，3，3_三氟丙烯、1-15%的2，3, 3, 3-四氟丙烯和2-5%的反式-1，3, 3, 3-四氟丙烯。
[0011]按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，包括70-80%的反式-1-氯-3，3，3-三氟丙烯，10-15%的2，3，3，3-四氟丙烯和10-15%的反式-1，3，3，3-四氟丙烯。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0013](1)安全性能:本發(fā)明的混合工質(zhì)具有不可燃的特點(diǎn)。(2)環(huán)境性能:本發(fā)明的混合工質(zhì)ODP接近于零，不破壞臭氧層，GffP極低，具有良好的環(huán)境性能。(3)熱工參數(shù):在中低溫有機(jī)朗肯循環(huán)設(shè)計(jì)工況，如蒸發(fā)溫度90°C，冷凝溫度30°C，過熱度5°C下的蒸發(fā)壓力在971kPa左右、冷凝壓力在169kPa左右、膨脹比在6.33左右，熱工參數(shù)適宜。(4)循環(huán)性能:本發(fā)明在上述工況下的單位質(zhì)量輸出凈功為13.6~26.0kJ/kg(在汽輪機(jī)和工質(zhì)泵的等熵效率均為75%的條件下)，循環(huán)效率為8.7~10.9%，循環(huán)性能優(yōu)良。(5)熱利用率:本發(fā)明為非共沸混合工質(zhì)，相變過程存在溫度滑移，與純工質(zhì)相比，能夠?qū)崿F(xiàn)更好的溫度匹配，減少不可逆損失，循環(huán)熱利用率高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的實(shí)施例1-8與HCFC-123變蒸發(fā)溫度下的凈功，其中橫坐標(biāo)為蒸發(fā)溫度，縱坐標(biāo)為凈功。
[0015]圖2為本發(fā)明的實(shí)施例1-8與HCFC-123變蒸發(fā)溫度下的熱效率，其中橫坐標(biāo)為蒸發(fā)溫度，縱坐標(biāo)為熱效率。
[0016]圖3為本發(fā)明的實(shí)施例1-8與HCFC-123變蒸發(fā)溫度下的膨脹比，其中橫坐標(biāo)為蒸發(fā)溫度，縱坐標(biāo)為膨脹比。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0018]本發(fā)明中涉及到3種組元物質(zhì)，具體是:反式-1-氯-3，3，3-三氟丙烯(HCF0-1233zd(E) )、2，3，3，3-四氟丙烯(HF0-1234yf)和反式-1, 3，3，3-四氟丙烯(HF0-1234ze(E))。各組元物質(zhì)的基本參數(shù)如表1所示。
[0019]表1具有超低GWP值的有機(jī)朗肯循環(huán)混合工質(zhì)中所涉及組元的基本參數(shù)
[0020]
【權(quán)利要求】
1.有機(jī)朗肯循環(huán)混合工質(zhì)，其特征在于，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，包括70-98%的反式_1_氯_3，3, 3- 二氟丙烯和2-30%的第二組分，其中第二組分為2，3, 3, 3-四氟丙烯、反式-1，3，3，3-四氟丙烯中的一種或兩種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)朗肯循環(huán)混合工質(zhì)，其特征在于，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，包括70-80%的反式-1-氯-3，3，3-三氟丙烯和20-30%的2，3，3，3-四氟丙烯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)朗肯循環(huán)混合工質(zhì)，其特征在于，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，包括70-80%的反式-1-氯-3, 3, 3- 二氟丙烯和20-30%的反式-1, 3, 3, 3-四氟丙烯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)朗肯循環(huán)混合工質(zhì)，其特征在于，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，包括70-97%的反式-1-氯-3，3，3-三氟丙烯、1-15%的2，3，3，3-四氟丙烯和2-15%的反式-1，3, 3, 3-四氟丙烯。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的有機(jī)朗肯循環(huán)混合工質(zhì)，其特征在于，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，包括70-80%的反式-1-氯-3，3，3-三氟丙烯，10-15%的2，3，3，3-四氟丙烯和10-15%的反式-1，3, 3, 3-四氟丙烯。
【文檔編號】C09K5/04GK103937458SQ201410135435
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月4日
【發(fā)明者】張可, 趙康, 畢勝山, 吳江濤 申請人:西安交通大學(xué), 西安交通大學(xué)蘇州研究院