[发明专利]基于四氟丙烯的超临界传热流体

说明书

技术领域

本发明涉及基于四氟丙烯的传热流体以超临界方式(regime)在热泵设备情况下下的用途。

背景技术

基于碳氟化合物的流体广泛地用于蒸气压缩传热系统，特别是空调、热泵、制冷或冷冻装置。这些装置的共同特征在于它们基于包括如下的热力学循环：在低压下的流体蒸发(其中该流体吸收热量)；该经蒸发的流体的压缩直至高压；在高压下该经蒸发的流体的冷凝为液体(其中该流体放出热量)；以及该流体的膨胀以完成该循环。

传热流体(其可为纯化合物或者化合物的混合物)的选择一方面受流体的热力学性质控制，且另一方面受额外的约束条件控制。因此，特别重要的标准是所考虑的流体对环境的影响。具体地说，氯化化合物(氯氟烃和氢氯氟烃)表现出破坏臭氧层的缺点。因此，现在，非氯化化合物例如氢氟烃、氟代醚和氟烯烃通常是优选的。

同时，仍然有必要开发表现出比当前使用的传热流体低的全球增温潜势(GWP)且表现出相等或改善的性能水平的其它传热流体。

通常，用于高温热泵的传热流体为CFC-114(1,2-二氯四氟乙烷)。在该用途中提议的其它氯化传热流体为HCFC-123(2,2-二氯-1,1,1-三氟乙烷)。

已知以上想起的环境限制，已经提议各种基于氢氟烃的传热流体作为CFC-114或HCFC-123的替代物用于高温热泵，例如含有HFC-245fa(1,1,1,3,3-五氟丙烷)作为与其它化合物的混合物的流体。在这方面，可提及US6814884、WO2010/081990、WO2011/015737以及WO2011/033200。

然而，存在提供使用具有较低GWP并且显示较好的能量性能水平的流体运行的高温热泵的需求。

而且，在超临界方式下使用传热流体是已知的实践。

可特别提及文献WO2008/034828，其描述了机动车空调系统，在该系统中在超临界方式下使用CO₂。

其它文献使用在超临界方式下的传热流体以产生电流(兰金循环)。在文献WO2007/131281中是这种情况，其中所使用的化合物为CO₂，正戊烷以及一些氢氟烃。在文献US6964168中也是这种情况，其中所使用的化合物为氢氟烃或氨。在文献WO96/27739中还是这种状况，其中所使用的化合物也为氢氟烃或氨或其它的氢氯氟烃。

另外，氢氟烯烃，特别是HFO-1234yf(2,3,3,3-四氟丙烯)和HFO-1234ze(1,3,3,3-四氟丙烯)，也是公知的具有低GWP的化合物，其可以用于传热应用等。文献US2004/0256594、WO2005/105947和WO2007/002625提及了将在超临界方式下的氢氟烯烃用于十分特定的用途，例如清洗，生物物质的提取，或催化剂的沉积。

因此，如上所强调的，仍然存在提供使用具有较低GWP并且显示较好的能量性能水平的流体运行的高温热泵的需求。

发明内容

首先，本发明涉及通过含有包括四氟丙烯的传热流体的蒸气压缩回路加热流体或形体(body)的方法，所述方法连续地且循环地包括：传热流体的蒸发，传热流体的压缩，传热流体的冷却以及传热流体的膨胀，所述传热流体在压缩结束时为超临界状态。

根据一个实施方式，被加热的流体或形体在高于或等于100°C、优选高于或等于110°C、更特别高于或等于120°C并且特别优选高于或等于130°C的温度下加热。

根据一个实施方式，在冷却过程中，传热流体与被加热的流体或形体或者热交换流体热交换，且优选地，在热交换过程中，被加热的流体或形体或者热交换流体的温度升高大于或等于10°C、优选大于或等于20°C、更特别大于或等于30°C且特别优选大于或等于40°C。

根据一个实施方式，传热流体包括1,3,3,3-四氟丙烯或由1,3,3,3-四氟丙烯组成。

根据一个实施方式，传热流体包括2,3,3,3-四氟丙烯或由2,3,3,3-四氟丙烯组成。

根据一个实施方式，传热流体包括至少50%的四氟丙烯，优选至少75%并且更特别至少90%的四氟丙烯。

根据一个实施方式，传热流体还包括一种或多种氢氟烃，其优选选自1,1,1,2-四氟乙烷、二氟甲烷、1,1-二氟乙烷以及1,1,1,2,2-五氟乙烷。

根据一个实施方式，所述传热流体与一种或多种添加剂组合，所述添加剂选自润滑剂、稳定剂、表面活性剂、示踪剂、荧光剂、气味剂、增溶剂以及它们的混合物。