PT2013309E - Composição refrigerante - Google Patents

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PT2013309E
PT2013309E PT77128239T PT07712823T PT2013309E PT 2013309 E PT2013309 E PT 2013309E PT 77128239 T PT77128239 T PT 77128239T PT 07712823 T PT07712823 T PT 07712823T PT 2013309 E PT2013309 E PT 2013309E
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Description

ΕΡ2013309Β1
DESCRIÇÃO
COMPOSIÇÃO REFRIGERANTE
CAMPO DA INVENÇÃO
Esta invenção refere-se a um refrigerante particularmente, mas não exclusivamente, para sistemas de refrigeração. 0 sistema refere-se especialmente a composições refrigerantes as quais não têm efeito adverso na camada de ozono atmosférico e a composições as quais são para utilização em sistemas de refrigeração concebidos para utilizar substâncias que empobrecem a camada de ozono (ODS) incluindo CFC502 (um azeótropo de cloropentafluorometano e clorodifluorometano) e HCFC22 (clorodifluorometano). Estas composições refrigerantes são compatíveis com lubrificantes comummente encontrados em sistemas de refrigeração e ar condicionado e também com lubrificantes contendo oxigénio incluindo, mas não restringidos a, óleo polioléster e de polialquilenoglicol.
As composições desta invenção podem ser usadas em novos equipamentos.
Embora cuidado considerável seja tomado para evitar derrames de refrigerante para a atmosfera, ocasionalmente isto ocorre. Em algumas regiões a emissão de hidrocarbonetos é regulada para minimizar a geração de ozono troposférico causada pelo efeito da luz solar sobre os hidrocarbonetos misturados com oxigénio. Para minimizar a contribuição de hidrocarbonetos para a atmosfera por derrame das misturas as quais são o objeto desta invenção, o teor de hidrocarbonetos deveria ser preferivelmente menos que 5%, mais preferivelmente menos que 3%. 1 ΕΡ2013309Β1
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
Clorofluorcarbonetos (CFCs, por exemplo, CFC11, CFC12, CFC502) e hidroclorofluorcarbonetos (HCFCs, por exemplo, HCFC22, HCFC123) são estáveis, de baixa toxicidade e não inflamáveis proporcionando condições de trabalho de baixo risco quando usados em sistemas de refrigeração e ar condicionado. Se libertados, permeiam para a estratosfera e atacam a camada de ozono a qual protege o ambiente dos efeitos nocivos dos raios ultravioleta. 0 Protocolo de Montreal, um acordo ambiental internacional assinado por cerca de 160 países, exige a eliminação progressiva de CFCs e HCFCs de acordo com um calendário acordado. CFCs e HCFCs têm vindo a ser substituídos em novos equipamentos de ar condicionado, refrigeração e bombas de calor por hidrofluorocarbonetos (HFCs, por exemplo, HFC134a, HFC125, HFC32, HFC143a, HFC152a), tanto como fluidos puros ou como misturas. No entanto, os HFCs não têm solubilidade adequada em lubrificantes tradicionais tais como óleos minerais e de alquilbenzeno, de modo que lubrificantes sintéticos contendo oxigénio foram introduzidos especialmente para novos equipamentos. Estes novos lubrificantes são caros e higroscópicos.
Alguns refrigerantes, tais como R407C, têm amplos deslizes de temperaturas (> 4 °C) no evaporador e condensador. Os fabricantes de equipamentos, com base na sua experiência com fluidos simples ou azeótropos de CFC/HCFC, preferem refrigerantes com baixos deslizes. Um outro objeto desta invenção é proporcionar misturas de HFCs/hidrocarbonetos que possam substituir R22 e azeótropo R502 (CFC115/HCFC22) de modo a permitir a utilização continuada de lubrificantes de hidrocarbonetos em equipamentos e minimizando os deslizes de temperaturas nos 2 ΕΡ2013309Β1 permutadores de calor proporcionando formulações azeotrópicas e quase azeotrópicas. Vários termos têm sido usados na literatura de patentes para descrever misturas refrigerantes. As seguintes definições são retiradas do Padrão 34 da ASHRAE;
Azeótropo: uma mistura azeotrópica é uma que contém dois ou mais refrigerantes cujas composições de fase de vapor e liquida em equilíbrio são as mesmas a uma dada pressão. As misturas azeotrópicas exibem alguma segregação de componentes em outras condições. A extensão da segregação depende do azeótropo particular e da aplicação.
Temperatura azeotrópica: a temperatura à qual as fases líquidas e de vapor de uma mistura têm o mesmo fracionamento molar de cada componente em equilíbrio para uma pressão especificada.
Quase azeótropo: uma mistura zeotrópica com um deslize de temperatura suficientemente pequeno que pode ser ignorado sem erro consequente em análise para uma aplicação específica.
Zeótropo: misturas compreendendo múltiplos componentes de diferentes volatilidades que, quando usadas em ciclos de refrigeração, alteram a composição volumétrica e as temperaturas de saturação à medida que evaporam (ebulição) ou condensam a pressão constante.
Deslize de temperatura: o valor absoluto da diferença entre as temperaturas de iniciação e de finalização de um processo de mudança de fase através de um refrigerante dentro de um componente de um sistema de refrigeração, exclusivo de qualquer subarrefecimento ou sobreaquecimento. 3 ΕΡ2013309Β1
Este termo normalmente descreve a condensação ou evaporação de um zeótropo. A presente invenção refere-se a composições refrigerantes azeotrópicas, quase azeotrópicas e zeotrópicas, as quais são não inflamáveis sob todas as condições de fracionamento conforme definido no Padrão 34 da ASHRAE, e as quais podem ser usadas para substituir ODS numa unidade existente ou nova sem a necessidade de alterar o lubrificante ou fazer qualquer alteração significativa no hardware do sistema.
Ainda que se saiba na técnica que a adição de uma pequena quantidade de hidrocarboneto a uma composição refrigerante contendo um HFC ou misturas de HFCs pode resultar em suficiente hidrocarboneto sendo dissolvido no lubrificante a ser transportado a todo o sistema de modo que a lubrificação do compressor seja mantida em todos os momentos, não é bem entendido como alcançar composições não inflamáveis sob todas as condições, incluindo fracionamento das composições refrigerantes, o qual pode ter lugar durante uma fuga do refrigerante do sistema ou durante o armazenamento.
Nem todos os HFCs são não inflamáveis conforme definido no Padrão 34 da ASHRAE. HFC143a não recebeu uma classificação de não inflamável pela ASHRAE. Esta invenção refere-se a composições de refrigerantes as quais abrangem misturas de HCF125 não inflamável com HCF143a inflamável e hidrocarbonetos em proporções selecionadas, selecionadas de modo que todas as tais composições são não inflamáveis durante fracionamento ainda que proporcionando efeitos de refrigeração e desempenhos termodinâmicos semelhantes aos das ODS que substituem, nomeadamente R502 e R22. 4 ΕΡ2013309Β1
Embora esta invenção se refira a composições refrigerantes as quais podem ser usadas com lubrificantes tradicionais, tais como óleos minerais e de alquilbenzeno, estas são também adequadas para utilização com lubrificantes sintéticos contendo oxigénio.
Para evitar inflamabilidade na mistura, ou numa fração gerada por uma fuga, por exemplo, conforme definido pelo Padrão 34 da ASHRAE, a quantidade total de hidrocarboneto deveria ser minimizada. Ao mesmo tempo, a quantidade da mistura de hidrocarbonetos dissolvida no óleo necessita ser maximizada para um bom retorno do óleo, especialmente naquelas localizações do circuito onde o óleo está na sua maior viscosidade, por exemplo, o evaporador. Um hidrocarboneto de maior temperatura de ebulição único, tal como butano ou isobutano, mostraria certamente maior solubilidade no óleo que um hidrocarboneto de menor temperatura de ebulição, tal como propano. No entanto, como resultado de uma fuga, por exemplo, a partir de um cilindro, um hidrocarboneto de maior temperatura de ebulição concentrar-se-á na fase liquida. A quantidade de hidrocarboneto necessita, assim, ser limitada de modo a evitar a geração de uma mistura inflamável no sentido do final da fuga.
Este problema pode ser evitado usando apenas um hidrocarboneto de baixa temperatura de ebulição, tal como propano. No entanto, isto tem duas desvantagens. Em primeiro lugar, hidrocarbonetos de temperaturas de ebulição menores são menos solúveis que hidrocarbonetos de temperaturas de ebulição maiores em lubrificantes de hidrocarbonetos no evaporador quando presentes em percentagens de peso semelhantes como formulado na mistura. Consequentemente, são menos eficazes em assegurar um bom retorno do óleo. Em segundo lugar, devido às suas maiores 5 ΕΡ2013309Β1 volatilidades, tendem a concentrar-se na fase de vapor de uma mistura. A sua concentração necessita, assim, ser restringida para evitar a geração de misturas inflamáveis no início de uma fuga. Este problema é exacerbado se o HFC de menor temperatura de ebulição é também inflamável. 0 rácio de R143a para R125 e a presença do propano de menor temperatura de ebulição (R290) com o isobutano de maior temperatura de ebulição (2-metilpropano, R600a) resulta numa mistura não inflamável no pior dos casos de fracionamento, conforme defino pelo Padrão 34 da ASHRAE. Os seguintes resultados dos testes foram levados a cabo por laboratórios externos independentes:
Amostra 1: o o R125 76, 81 R143a 18, 66 Propano 2,38 Isobutano 2,16 Hidrocarboneto total 4,54
Um teste de inflamabilidade usando um balão de 12 litros conforme padrão da ASHRAE foi realizado nesta mistura a 60 °C e verificou-se não ser inflamável.
Amostra 2: o 0 R125 74 RI 4 3a 22
Isobutano O mesmo teste de inflamabilidade como para a amostra 1 foi realizado nesta mistura, a qual verificou-se ser inflamável com um Limite Inferior de Inflamabilidade de 15% v/v a 60 °C. 6 ΕΡ2013309Β1
Na patente número EP 12380 39B1 Roberts adverte contra a inclusão de metilpropano (isobutano) em misturas contendo HFCs devido a preocupações de inflamabilidade no pior dos casos de fracionamento. Na patente U.S. número 6.526.764 BI Honeywell adverte contra a adição de propano devido a um aumento indesejável na pressão no sistema.
Surpreendentemente verificámos que a adição de propano a uma mistura de HFCs contendo uma combinação de HFC125 e HFC143a com um hidrocarboneto de maior temperatura de ebulição, tal como isobutano, resulta num menor nível de inflamabilidade, possibilitando assim que a mistura seja não inflamável sob todas as condições de fracionamento do Padrão 34 da ASHRAE. Isto permite que a quantidade total de hidrocarboneto da mistura seja reduzida, enquanto, simultaneamente, a quantidade dissolvida no óleo no evaporador é aumentada.
Esta invenção possibilita que um HFC inflamável, tal como HFC143a, seja usado numa mistura refrigerante não inflamável melhorando substancialmente, deste modo, o seu desempenho, em particular a sua capacidade.
No documento U.S. 5.211.867, composições azeotrópicas são reivindicadas de R125 e R143a, mas este não ensina que hidrocarbonetos podem ser adicionados com utilidade às misturas destes dois HFCs. É uma característica chave desta invenção que um hidrocarboneto especialmente selecionado ou misturas de hidrocarbonetos estejam presentes de modo a facilitar o retorno do óleo ao compressor. Surpreendentemente verificou-se que, apesar da inflamabilidade de HFC143a, a seleção de um hidrocarboneto ou misturas de hidrocarbonetos possibilita que as composições sejam não inflamáveis durante o fracionamento. A combinação de um hidrocarboneto de baixa temperatura de 7 ΕΡ2013309Β1 ebulição, tal como propano (PE de -45,5 °C) com um hidrocarboneto de maior temperatura de ebulição, tal como butano (PE de -0,5 °C) e/ou isobutano (PE de -11,5 °C) evita o aumento do teor de hidrocarbonetos na fase liquida durante um derrame, enquanto o propano mais volátil é combatido na fase de vapor por mistura azeotrópica com o supressor de fogo HFC125.
Na procura de uma mistura refrigerante que possa ser prontamente usada para substituir R22 ou R502 em equipamentos existentes, é especialmente importante que a nova mistura tenha uma capacidade de refrigeração adequada. A capacidade deveria ser pelo menos 90% da do fluido que está a substituir, mais preferivelmente pelo menos 95% da do fluido que está a substituir e muito mais preferivelmente igual a ou maior que a do fluido que está a substituir sob condições de funcionamento semelhantes. No caso de ser usada uma mistura renovada com uma capacidade demasiado baixa, existe um risco significativo de que sob condições de elevada carga o sistema de refrigeração não mantenha a baixa temperatura desejada, resultando, deste modo, em encurtamento da vida de armazenamento de produtos alimentares ou outros materiais congelados que são armazenados a baixa temperatura.
Na seleção de uma mistura refrigerante aceitável, a fiabilidade do equipamento é também importante. A inclusão de hidrocarbonetos nas presentes misturas assegura que o óleo que sai do cárter do compressor retorna ao cárter, evitando assim a lubrificação inadequada dos rolamentos e êmbolos do compressor, a qual poderia ocorrer se o óleo fosse retido em qualquer parte no sistema.
Um fator importante adicional é a temperatura de descarga do refrigerante que sai do compressor. Se as 8 ΕΡ2013309Β1 temperaturas de descarga são demasiado altas, as válvulas de descarga podem ser danificadas por sobreaquecimento e/ou pela deposição de produtos de decomposição sólidos do óleo e do refrigerante. As misturas mostradas nos exemplos têm todas temperaturas de descarga menores que as de R502 e muito menores que as de R22. As presentes misturas também beneficiam da ausência de cloro. R502 e especialmente R22 têm o potencial em temperaturas de descarga para produzir ácido clorídrico corrosivo, especialmente se vestígios de água estão presentes. 0 documento EP 1193305 divulga uma composição compreendendo 20-90% de R125, 70-10% de R143a e 1-2,5% de hidrocarboneto.
De acordo com a presente invenção uma composição refrigerante consiste essencialmente num componente hidrofluorocarboneto que consiste na mistura de: a) R125 66 a 84,7% R143a 15 a 30% e um aditivo hidrocarboneto que consiste em 0,1 a 5% de 2-metilpropano, ou propano; ou b) R125 62 a 84,4% R143a 15 a 30% e um aditivo hidrocarboneto que consiste numa mistura de 0,1 a 5% de 2-metilpropano e 0,1 a 5% de propano.
Numa primeira forma de realização preferida a composição é não inflamável quando completamente na fase de vapor. 9 ΕΡ2013309Β1
Numa segunda forma de realização preferida em que a composição está num recipiente onde tanto liquido como vapor estão presentes, nem a fase de vapor nem a liquida são inflamáveis.
Uma composição preferida que pode encontrar aplicação como um substituto para R502 consiste essencialmente em: R125 82,4 a 68% R143a 17 a 27% Isobutano 0,3 3. 3 % Propano 0,3 a 2 % Ainda noutra composição preferida que pode encontrar aplicação como um substituto para R502 consiste essencialmente em: R125 77% R143a 20% Isobutano 2% Propano 1% Ainda noutra forma de realização particularmente preferida proporcionam-se composiçoes azeotrópicas, as quais podem encontrar aplicação para substituir R502 compreendendo: Mistura o o 1 Mistura 2 R125 73, 07 73, 07 R143a 23, 87 23, 87 Propano 0,31 0, 6 Isobutano 2,75 2,46
Uma composição particularmente preferida consiste 10 ΕΡ2013309Β1 essencialmente em: R125 77,5 R143a 20% Isobutano 2,5%
Uma outra composição preferida consiste essencialmente em: R125 78% R143a 20% Isobutano 2%
Uma outra composição preferida consiste essencialmente em: R125 79% R143a 18% Isobutano 3% Ainda uma outra composição preferida essencialmente em: consiste R125 77, 2% R143a 20% Isobutano 2, 8% Uma composição preferida consiste essencialmente em: R125 84,7 a 66% R143a 15 a 30% Isobutano 0,3 a 4%
Uma composição preferida consiste essencialmente em: R125 84,7 a 66% 11 ΕΡ2013309Β1 R143a
Propano
Uma composição preferida R125 R143a
Isobutano
Propano
Uma composição preferida R12 5 R143a Isobutano Propano
Uma composição preferida R125 R143a
Propano
Isobutano
Uma composição preferida R125 R143a
Propano
Isobutano
Uma composição preferida R125 R143a
Isobutano 15 a 30% 0,3 a 4% consiste essencialmente em 84.4 a 62% 15 a 30% 0,3 a 4% 0,3 a 4% consiste essencialmente em 82.4 a 68% 17 a 27% 0,3 a 3% 0,3 a 2% consiste essencialmente em 73,07% 23,87% 0,31% 2,75% consiste essencialmente em 73,07% 23,87% 0, 6% 2,46% consiste essencialmente em 73,07% 23,87% 3, 06 ΕΡ2013309Β1
Percentagens e outras proporções referidas nesta memória descritiva estão por peso, a menos que indicado em contrário, e são selecionadas para totalizar 100% de dentro dos intervalos divulgados.
Numa forma de realização preferida da invenção uma composição refrigerante consiste essencialmente numa combinação de um componente hidrofluorocarboneto compreendendo: R125 83 a 71% r e R143a 17 a 29% e um aditivo selecionado de um hidrocarboneto saturado ou insaturado ou mistura destes em ebulição no intervalo de -50 °C e +15 °C. O aditivo hidrocarboneto pode ser selecionado a partir do grupo que consiste em 2-metilpropano, propano, e misturas destes.
Uma primeira composição refrigerante especialmente preferida que pode encontrar aplicação como um substituto para R502 e R22 consiste essencialmente em: R125 82,7 a 71,5% R143a 17 a 25%
Butano 0,3 a 3,5%
Uma composição refrigerante preferida adicional que pode encontrar aplicação como um substituto para R502 e R22 consiste essencialmente em: R125 82,7 a 71,5% 13 ΕΡ2013309Β1 R143a 17 a 25%
Isobutano 0,3 a 3,5%
Uma outra composição refrigerante preferida que pode encontrar aplicação como um substituto para R502 e R22 consiste essencialmente em: R125 R143a Isobutano 80,4 a 75% 19 a 22% 0,6 a 3%
Uma composição refrigerante preferida que pode encontrar aplicação como um substituto para R502 e R22 consiste essencialmente em: R12 5 R143a Propano 82,7 a 73% 17 a 25% 0,3 a 2 %
Uma composição refrigerante preferida adicional que pode encontrar aplicação como um substituto para R502 e R22 consiste essencialmente em: R125 80,7 a 76,5% R143a 19 a 22%
Propano 0,3 a 1,5
Uma outra composição refrigerante preferida que pode encontrar aplicação como um substituto para R502 e R22 consiste essencialmente em: R125 R143a
Isobutano
Propano 82,4 a 71% 17 a 25% 0,3 a 2,5% 0,3 a 1,5% 14 ΕΡ2013309Β1
Uma composição refrigerante particularmente preferida que pode encontrar aplicação como um substituto para R502 e R22 consiste essencialmente em: R125 79,8 a 75% R143a 19 a 22% Isobutano 0 f 6 a 2 % Propano 0,6 a 1% Uma composição refrigerante mais preferida que pode encontrar aplicação como para R502 e R22 consiste essencialmente em: R125 77,5% R143a 20% Isobutano 1, 9% Propano 0, 6% particularmente um substituto A invenção é ainda descrita por meio de exemplos, mas não num sentido limitativo.
Exemplo 1
Misturas de R125, R143a, R290 e R600a foram avaliadas em condições de refrigeração a baixa temperatura tipicas usando o programa CYCLE D do NIST.
FUNÇÃO DE ARREFECIMENTO ESTABELECIDA 10 kW
EVAPORADOR
Sobreaquecimento 5,0 °C
Queda de pressão na linha de sucção (em temperatura saturada) 1,5 °C CONDENSADOR
Ponto médio de temperatura de condensação 35,0 °C
Subarrefecimento 5, 0 °C 15 ΕΡ2013309Β1
Queda de pressão na linha de descarga (em temperatura saturada) 1,5 °C PERMUTADOR DE CALOR NA LINHA LÍQUIDA/LINHA DE SUCÇÃO Eficiência 0,3
COMPRESSOR
Eficiência isentrópica do compressor 0,7
Eficiência volumétrica do compressor 0,82
ENERGIA PARASITA
Ventilador do evaporador 0,3 kw
Ventilador do condensador 0,4 kW
Controlos 0,1 kW
Os resultados da análise dos desempenhos numa unidade de refrigeração usando estas condições de funcionamento são mostrados na Tabela 1 e 2.
Tabela 1
Refrigerante 1 2 3 4 5 6 125 em % de peso 77, 5 77,5 77, 5 77, 5 77, 5 77, 5 143a em % de peso 20 20 20 20 20 20 600a em % de peso 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9 290 em % de peso 0,6 0,6 0, 6 0,6 0, 6 0,6 Temperatura de evaporação (°C) -50 -40 -30 -20 -10 0 Pressão de descarga (bar) 17, 58 17,58 17, 58 17, 58 17, 58 17, 58 Temperatura de descarga (°C) 99,5 88,7 79,5 71, 6 64, 6 58, 5 COP (sistema) 0,97 1,20 1,48 1,85 2,33 3,00 Capacidade (kW/m3) 355 590 937 1434 2125 3068 Deslize no evaporador (°C) 0,37 0, 42 0, 47 0,52 0,56 0,60 Deslize no condensador (°C) 0,66 0, 66 0, 66 0,66 0,66 0,66
Tabela 2
Refrigerante 1 2 3 4 5 6 125 em % de peso 77,5 77, 5 77,5 77,5 77,5 77,5 143a em % de peso 20 20 20 20 20 20 16 ΕΡ2013309Β1 600a em % de peso 2,5 2,5 2, 5 2,5 2,5 2,5 Temperatura de evaporação (°C) -50 -40 -30 -20 -10 0 (continuação)
Refrigerante 1 2 3 4 5 6 Pressão de descarga (bar) 17,26 17, 26 17,26 17,26 17,26 17,26 Temperatura de descarga (°C) 99,3 88, 5 79,3 71,4 64,5 58,4 COP (sistema) 0, 98 1,20 1,48 1, 85 2,34 3, 01 Capacidade (kW/m3) 349 580 922 1411 2092 3021 Deslize no evaporador (°C) 0,3 0,3 0,4 0,4 0,5 0,5 Deslize no condensador (°C) 0,6 0, 6 0, 6 0,6 0,6 0, 6
Exemplo 2
Misturas de R125, R143a e R290 foram avaliadas numa condição de refrigeração a baixa temperatura típica usando o programa CYCLE D do NIST.
FUNÇÃO DE ARREFECIMENTO ESTABELECIDA 10 kW
EVAPORADOR
Ponto médio de temperatura de condensação -30 °C
Sobreaquecimento 5, 0 °C
Queda de pressão na linha de sucção (em temperatura saturada) 1,5 °C
CONDENSADOR
Ponto médio de temperatura de condensação 35,0 °C
Subarrefecimento 5, 0 °C
Queda de pressão na linha de descarga (em temperatura saturada) 1,5 °C PERMUTADOR DE CALOR NA LINHA LÍQUIDA/LINHA DE SUCÇÃO Eficiência 0,3
COMPRESSOR
Eficiência isentrópica do compressor 0,7
Eficiência volumétrica do compressor 0,82
ENERGIA PARASITA
Ventilador do Ventilador do evaporador condensador
0,3 kW 0,4 kW 17 ΕΡ2013309Β1
Controlos 0,1 kW
Os resultados da análise dos desempenhos numa unidade de refrigeração usando estas condições de funcionamento são mostrados na Tabela 3.
Tabela 3
Refrigerante 1 2 3 4 5 125 em % de peso 73 75, 5 77 81 74 143a em % de peso 25 23 21 17 25 290 em % de peso 2 1,5 2 2 1 Pressão de descarga (bar) 17, 63 17,55 17,76 17,90 17,34 Temperatura de descarga (°C) 80,8 80,3 80,1 79,5 80,5 COP (sistema) 1,47 1,47 1,47 1,46 1,48 Capacidade (kw/m3) 976 969 978 980 961 Deslize no evaporador (°C) 0,61 0,50 0, 65 0, 69 0,34 Deslize no condensador (°C) 0,64 0,56 0, 69 0,73 0,41
Exemplo 3
Misturas de R125, R143a e R600a foram avaliadas numa condição de refrigeração a baixa temperatura típica usando o programa CYCLE D do NIST.
FUNÇÃO DE ARREFECIMENTO ESTABELECIDA 10 kW
EVAPORADOR
Ponto médio de temperatura de condensação -30 °C
Sobreaquecimento 5, 0 °C
Queda de pressão na linha de sucção (em temperatura saturada) 1,5 °C
CONDENSADOR
Ponto médio de temperatura de condensação 35,0 °C
Subarrefecimento 5, 0 °C
Queda de pressão na linha de descarga (em temperatura saturada) 1,5 °C PERMUTADOR DE CALOR NA LINHA LÍQUIDA/LINHA DE SUCÇÃO 18 ΕΡ2013309Β1
Eficiência 0,3
COMPRESSOR
Eficiência isentrópica do compressor 0,7
Eficiência volumétrica do compressor 0,82
0,3 kW 0,4 kW 0,1 kW ENERGIA PARASITA Ventilador do evaporador Ventilador do condensador Controlos
Os resultados da análise dos desempenhos numa unidade de refrigeração usando estas condições de funcionamento são mostrados na Tabela 4.
Tabela 4
Refrigerante 1 2 3 4 5 6 7 125 em % de peso 71 72 75 75 78 79, 5 79 143a em % de peso 27 26,5 22,5 23 20 18 18 600a em % de peso 2 1,5 2,5 2 2 2,5 3 Pressão de descarga (bar) 17,21 17,32 17,20 17,30 17,3 17,31 17,20 Temperatura de descarga (°C) 80,5 80,4 79,7 79, 8 79,9 79, 0 79,0 COP (sistema) 1,49 1,49 1,49 1,49 1,48 1,48 1,48 Capacidade (kW/m3) 926 930 921 926 925 922 917 Deslize no evaporador (°C) 0,28 0,20 0,38 0,28 0,28 0,4 0,48 Deslize no condensador (°C) 0,45 0,34 0,57 0,45 0,45 0,6 0, 69
Exemplo de Referência 4
Misturas de R125, R143a e R600 (u-butano) foram avaliadas numa condição de refrigeração a baixa temperatura típica usando o programa CYCLE D do NIST.
FUNÇÃO DE ARREFECIMENTO ESTABELECIDA 10 kW
EVAPORADOR 19 ΕΡ2013309Β1
Ponto médio de temperatura de condensação -30 °C
Sobreaquecimento 5, 0 °C
Queda de pressão na linha de sucção (em temperatura saturada) 1,5 °C
CONDENSADOR
Ponto médio de temperatura de condensação 35,0 °C
Subarrefecimento 5, 0 °C
Queda de pressão na linha de descarga (em temperatura saturada) 1,5 °C PERMUTADOR DE CALOR NA LINHA LÍQUIDA/LINHA DE SUCÇÃO Eficiência 0,3
COMPRESSOR
Eficiência isentrópica do compressor 0,7
Eficiência volumétrica do compressor 0,82
0, 3 kW 0,4 kW 0, 1 kW ENERGIA PARASITA Ventilador do evaporador Ventilador do condensador Controlos
Os resultados da análise dos desempenhos numa unidade de refrigeração usando estas condições de funcionamento são mostrados na Tabela 5.
Tabela 5
Refrigerante 1 2 3 4 5 125 em % de peso 72 74 75, 5 77 80 143a em % de peso 26, 5 23,5 23 21 17 600 em % de peso 1,5 2,5 1,5 2 3 Pressão de descarga (bar) 1706 1674 1713 1698 1668 Temperatura de descarga (°C) 81,1 81,1 80, 5 80, 4 80, 3 COP (sistema) 1, 49 1,49 1,49 1,49 1,49 Capacidade (kW/m3) 912 891 913 902 879 Deslize no evaporador (°C) 1, 02 1,80 1,03 1,41 2,28 Deslize no condensador (°C) 0, 96 1, 63 0,97 1,31 2,02 20 ΕΡ2013309Β1
Exemplo de Referência 5
Misturas de R125, R143a, 600a e R600 foram avaliadas numa condição de refrigeração a baixa temperatura típica usando o programa CYCLE D do NIST. FUNÇÃO DE ARREFECIMENTO ESTABELECIDA lOkw
EVAPORADOR
Ponto médio de temperatura de condensação -30 °C
Sobreaquecimento 5,0 °C
Queda de pressão na linha de sucção (em temperatura saturada) 1,5 °C CONDENSADOR
Ponto médio de temperatura de condensação 35,0 °C
Subarrefecimento 5,0 °C
Queda de pressão na linha de descarga (em temperatura saturada) 1,5 °C PERMUTADOR DE CALOR NA LINHA LÍQUIDA/LINHA DE SUCÇÃO Eficiência 0,3
COMPRESSOR
Eficiência isentrópica do compressor 0,7
Eficiência volumétrica do compressor 0,82
ENERGIA PARASITA
Ventilador do evaporador 0,3 kW
Ventilador do condensador 0,4 kW
Controlos 0,1 kW
Os resultados da análise dos desempenhos numa unidade de refrigeração usando estas condições de funcionamento são mostrados na Tabela 6. 21 ΕΡ2013309Β1
TabeL La 6 Refrigerante 1 2 3 4 5 125 em % de peso 72,4 74,5 77 79,5 81 143a em % de peso 25 22,5 20 17,5 17 600a em % de peso 2 2,5 2 1,5 1 600 em % de peso 0, 6 0,5 1 1,5 1 Pressão de descarga (bar) 17, 02 17, 01 16, 97 16, 94 17,26 Temperatura de descarga (°C) 80,4 80, 0 79, 8 79, 6 79, 3 COP (sistema) 1,49 1,49 1, 49 1,49 1, 48 Capacidade (kW/m3) 913 910 904 898 915 Deslize no evaporador (°C) 0,74 0,76 1, 07 1,38 0,86 Deslize no condensador (°C) 0,84 0,91 1, 13 1,36 0,89
Exemplo 6
Misturas de R22 e R502 foram avaliadas numa condição de refrigeração a baixa temperatura típica usando o programa CYCLE D do NIST para comparação com os exemplos anteriores.
FUNÇÃO DE ARREFECIMENTO ESTABELECIDA 10 kW
EVAPORADOR
Ponto médio de temperatura de condensação -30 °C
Sobreaquecimento 5, 0 °C
Queda de pressão na linha de sucção (em temperatura saturada) 1,5 °C CONDENSADOR
Ponto médio de temperatura de condensação 35,0 °C
Subarrefecimento 5, 0 °C
Queda de pressão na linha de descarga (em temperatura saturada) 1,5 °C PERMUTADOR DE CALOR NA LINHA LÍQUIDA/LINHA DE SUCÇÃO Eficiência 0,3
COMPRESSOR
Eficiência isentrópica do compressor 0,7
Eficiência volumétrica do compressor 0,82 22 ΕΡ2013309Β1
ENERGIA PARASITA
Ventilador do evaporador 0,3 kW
Ventilador do condensador 0,4 kW
Controlos 0,1 kW
Os resultados da análise dos desempenhos numa unidade de refrigeração usando estas condições de funcionamento são mostrados na Tabela 7.
Tabela 7
Refrigerante R22 R502 Pressão de descarga (bar) 14, 07 15,46 Temperatura de descarga (°C) 132,4 93, 5 COP (sistema) 0 kD 1 ^ 1,55 Capacidade (kW/m3) 872 907 Deslize no evaporador (°C) 0 0,12 Deslize no condensador (°C) 0 0
Exemplo 7
Misturas de R125, R143a, R290 e R600a foram avaliadas numa condição de refrigeração a baixa temperatura típica num compressor aberto usando o programa CYCLE D do NIST.
FUNÇÃO DE ARREFECIMENTO ESTABELECIDA 10 kW
EVAPORADOR
Ponto médio de temperatura de condensação -35 °C
Sobreaquecimento 5, 0 °C
Queda de pressão na linha de sucção (em temperatura saturada) 1,5 °C
CONDENSADOR
Ponto médio de temperatura de condensação 35,0 °C
Subarrefecimento 5, 0 °C
Queda de pressão na linha de descarga (em temperatura saturada) 1,5 °C PERMUTADOR DE CALOR NA LINHA LÍQUIDA/LINHA DE SUCÇÃO 23 ΕΡ2013309Β1
Eficiência 0,3
COMPRESSOR
Eficiência isentrópica do compressor 0,7
Eficiência volumétrica do compressor 0,82
0,3 kW 0,4 kW 0,1 kW ENERGIA PARASITA Ventilador do evaporador Ventilador do condensador Controlos
Os resultados da análise dos desempenhos numa unidade de refrigeração usando estas condições de funcionamento são mostrados na Tabela 8.
Tabela 8
Refrigerante 1 2 3 4 5 6 R2 2 R502 125 em % de peso 77,5 76 77 78 79 80 143a em % de peso 20 21,5 20,5 19, 5 18,4 17,3 600a em % de peso 1,9 1,8 1,8 1,9 2 2,1 290 em % de peso 0,6 0,7 0,7 0,6 0,6 0,6 Pressão de descarga (bar) 17,59 17,62 17,58 17,60 17,60 17, 61 14, 07 15, 46 Temperatura de descarga (°C) 84,2 84, 1 83, 9 83, 8 83, 6 83,4 142,7 99,5 COP (sistema) 1,33 1,33 1,33 1,33 1,33 1,33 1,44 1,40 Capacidade (kW/m3) 1238 1239 1235 1236 1235 1234 1115 1177 Deslize no evaporador (°C) 0,46 0,46 0,45 0,45 0,47 0,48 0 0,14 Deslize no condensador (°C) 0, 67 0,67 0,66 0,67 0,69 0,72 0 0,01 24 ΕΡ2013309Β1
DOCUMENTOS REFERIDOS NA DESCRIÇÃO
Esta lista de documentos referidos pelo autor do presente pedido de patente foi elaborada apenas para informação do leitor. Não é parte integrante do documento de patente europeia. Não obstante o cuidado na sua elaboração, o IEP não assume qualquer responsabilidade por eventuais erros ou omissões.
Documentos de patente referidos na descrição • EP 1238039 BI [0021] • US 6526764 BI [0021] • US 5211867 A [0024] • EP 1193305 A [0028]
Lisboa, 25 de Novembro de 2014 25

Claims (12)

  1. ΕΡ2013309Β1 REIVINDICAÇÕES 1. Uma composição refrigerante consistindo essencialmente num componente hidrofluorocarboneto que consiste numa mistura de: a) R125 66 a 84,7% R143a 15 a 30% e um aditivo hidrocarboneto que consiste em 0,1 a 5% de 2-metilpropano, ou propano; ou b) R125 62 a 84,4% R143a 15 a 30% e um aditivo hidrocarboneto que consiste numa mistura de 0,1 a 5% de 2-metilpropano e 0,1 a 5% de propano.
  2. 2. Uma composição refrigerante como reivindicada na reivindicação 1 consistindo essencialmente em: R125 82,4 a 71% R143a 17 a 25% 2-metilpropano 0,3 a 2,5% Propano 0,3 a 1,5%.
  3. 3. Uma composição refrigerante como reivindicada em qualquer reivindicação 1 consistindo essencialmente em: R125 79,8 a 75% R143a 19 a 22% 2-metilpropano 0,6 a 2% Propano 0,6 a 1%.
  4. 4. Uma composição refrigerante como reivindicada na reivindicação 1 consistindo essencialmente em: 1 ΕΡ2013309Β1 R125 77, 5% R143a 20% 2-metilpropano 1, 9% Propano 0, 6%.
  5. 5. Uma composição refrigerante azeotrópica como reivindicada na reivindicação 1 consistindo essencialmente em: R125 73,07% R143a 23,87% Propano 0, 6% 2-metilpropano 2,46%.
  6. 6. Uma composição refrigerante como reivindicada em qualquer das reivindicações 1-3 consistindo essencialmente em: R125 77% R143a 20% 2-metilpropano 2% Propano 1%.
  7. 7. Uma composição refrigerante como reivindicada na reivindicação 1 consistindo essencialmente em: R125 82,7 a 71,5% R143a 17 a 25% 2-metilpropano 0,3 a 3,5%.
  8. 8. Uma composição refrigerante como reivindicada na reivindicação 1 consistindo essencialmente em: R125 82 ,7 a 73% R143a 17 a 25% Propano 0, 3 a 2%. 2 ΕΡ2013309Β1 ΕΡ2013309Β1 na
  9. 9. Uma composição refrigerante como reivindicada reivindicação 1 consistindo essencialmente em: R125 80,4 a 75% R143a 19 a 22% 2-metilpropano 0,6 a 3%. na das
  10. 10. Uma composição refrigerante como reivindicada reivindicação 1 consistindo essencialmente em uma seguintes composições: (i) R125 73,07% R143a 23,87% 2-metilpropano 3, 06% (ii) R125 77,5% R143a 20% 2-metilpropano 2,5% (iii) R125 78% Rl43a 20% 2-metilpropano 2% (iv) R125 79% R143a 18% 2-metilpropano 3% (V) R125 77,2% R143a 20% 2-metilpropano 2,8%. na
  11. 11. Uma composição refrigerante como reivindicada reivindicação 1 consistindo essencialmente em: R125 80,7 a 76,5% R143a 19 a 22% Propano 0,3 a 1,5. 3 ΕΡ2013309Β1
  12. 12. Um refrigerante como reivindicado em qualquer reivindicação anterior usado numa unidade de refrigeração com um óleo mineral ou óleo de alquilbenzeno, hidrocarboneto sintético ou lubrificante sintético contendo oxigénio. Lisboa, 25 de Novembro de 2014 4
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