一种制冷剂与冷冻机油的组合物和空调系统的制作方法

1.本公开属于制冷技术领域，具体涉及一种制冷剂与冷冻机油的组合物和空调系统。


背景技术：

2.在空调系统中，冷媒循环不可避免的会将压缩机中的冷冻机油带入空调系统参与循环，但实验数据显示，随着油循环率的增加，含油r32饱和液体的运动黏度、表面张力呈明显的递增趋势。
3.同时有研究表明制冷剂与油的表面张力降低可以诱发界面对流，提高了气液界面处的液膜的不稳定性，在气体凝结过程中产生了自发的扰动。因此加强了凝结换热。使空调系统制冷量提升。
4.由于现有技术中的空调系统循环制冷剂中的油循环率较高，导致压缩机中缺油的情况，且影响换热效率；并且冷冻机油与制冷剂的混合物的表面张力较大，导致换热性能较差，空调能效低等技术问题，因此本公开研究设计出一种制冷剂与冷冻机油的组合物和空调系统。


技术实现要素：

5.因此，本公开要解决的技术问题在于克服现有技术中的空调系统循环制冷剂中的油循环率较高，导致压缩机中缺油的情况，且影响换热效率的缺陷，从而提供一种制冷剂与冷冻机油的组合物和空调系统。
6.本公开提供一种制冷剂与冷冻机油的组合物，其包括制冷剂和润滑油，所述制冷剂为二氟甲烷或含有二氟甲烷的混合物；
7.所述润滑油的基础油为含有由环氧丙烷和环氧丁烷无序聚合而成的聚醚，所述聚醚的通式如下：r1‑
a
‑
or2式中：r1和r2均是氢原子或者具有1
‑
5个碳原子数的烷基，a表示由
‑
ochr3ch2‑
和
‑
ochr4ch2‑
为重复单元组成的聚合链，r3是
‑
ch3，r4是
‑
ch2ch3。
8.在一些实施方式中，a中
‑
ochr3ch2‑
与
‑
ochr4ch2‑
的摩尔比为20～50:80～50；所述聚醚在40℃时的粘度为8～46cst；所述聚醚在25℃时的体积电阻率不小于3
×
107ω.m。
9.在一些实施方式中，所述润滑油与二氟甲烷制冷剂以油分率20wt％混合时，
‑
30℃
‑
50℃均不混溶。
10.在一些实施方式中，所述通式中，所述a的
‑
ochr3ch2‑
与
‑
ochr4ch2‑
的摩尔比为19～36:81～64，所述聚醚在40℃时的粘度为25～40cst。
11.在一些实施方式中，所述通式中，所述a中的
‑
ochr3ch2‑
与
‑
ochr4ch2‑
的摩尔比为23～27:77～73，所述聚醚在40℃时的粘度为30～35cst。
12.在一些实施方式中，所述a中的
‑
ochr3ch2‑
与
‑
ochr4ch2‑
的摩尔比为25:75。
13.在一些实施方式中，所述润滑油与二氟甲烷制冷剂以油分率20wt％混合时，
‑
30℃
‑
70℃均不混溶。
14.在一些实施方式中，所述润滑油中还含有添加剂，所述添加剂选自抗氧化剂、极压抗磨剂、油性剂、酸捕捉剂、消泡剂和金属减活剂中的至少一种。
15.在一些实施方式中，所述a中的
‑
ochr3ch2‑
与
‑
ochr4ch2‑
的摩尔比为25～40:75～60；
16.所述的基础油在所述的冷冻机油中的质量百分比为97.28％；
17.所述的抗氧化剂在所述的冷冻机油中的质量百分比为1％；
18.所述的酸捕捉剂在所述的冷冻机油中的质量百分比为0.3％；
19.所述的极压抗磨剂在所述的冷冻机油中的质量百分比为1.2％；
20.所述的消泡剂在所述的冷冻机油中的质量百分比为0.02％；
21.所述的金属减活剂在所述的冷冻机油中的质量百分比为0.2％。
22.本发明还提供一种空调系统，其包括前任一项所述的制冷剂与冷冻机油的组合物。
23.本公开提供的一种制冷剂与冷冻机油的组合物和空调系统具有如下有益效果：
24.本公开通过提供所述润滑油的基础油为含有由环氧丙烷和环氧丁烷无序聚合而成的聚醚，所述聚醚的通式如下：r1‑
a
‑
or2式中：r1和r2均是氢原子或者具有1
‑
5个碳原子数的烷基，a表示由
‑
ochr3ch2‑
和
‑
ochr4ch2‑
为重复单元组成的聚合链，r3是
‑
ch3，r4是
‑
ch2ch3，能够有效降低冷媒与冷冻机油之间的溶解度，冷冻机油与冷媒溶解度较低，能使空调系统的油循环率降低，因此能够有效提高系统的回油率，保证压缩机中有充足的润滑油，并且使得进入系统中的制冷剂中的油含量大为降低，有效提高换热效率；本发明还通过上述混合物能够降低油与制冷剂混合物的粘度，从而有效降低制冷剂与油混合物表面张力，本发明通过表面张力的降低，能够使得制冷剂和润滑油在液态时混合产生更多的气泡，进而有效提高换热效率。第二本发明通过油循环量的降低也能提高蒸发器换热效率，从而最终提高空调系统的能效。
附图说明
25.图1是本发明实施例1的制冷剂与冷冻机油的组合物的油循环率曲线图；
26.图2是本发明实施例2的制冷剂与冷冻机油的组合物的油循环率曲线图；
27.图3是本发明对比例1中的制冷剂与冷冻机油的组合物的油循环率曲线图。
具体实施方式
28.如图1
‑
3，本公开提供一种制冷剂与冷冻机油的组合物，其中：
29.包括制冷剂和润滑油(润滑油包括基础油和添加剂)，所述制冷剂为二氟甲烷或含有二氟甲烷的混合物；
30.所述润滑油的基础油为含有由环氧丙烷和环氧丁烷无序聚合而成的聚醚，所述聚醚的通式如下：r1‑
a
‑
or2式中：r1和r2均是氢原子或者具有1
‑
5个碳原子数的烷基，a表示由
‑
ochr3ch2‑
和
‑
ochr4ch2‑
为重复单元组成的聚合链，r3是
‑
ch3，r4是
‑
ch2ch3。
31.本公开通过提供所述润滑油的基础油为含有由环氧丙烷和环氧丁烷无序聚合而成的聚醚，所述聚醚的通式如下：r1‑
a
‑
or2式中：r1和r2均是氢原子或者具有1
‑
5个碳原子数的烷基，a表示由
‑
ochr3ch2‑
和
‑
ochr4ch2‑
为重复单元组成的聚合链，r3是
‑
ch3，r4是
‑
ch2ch3，
能够有效降低冷媒与冷冻机油之间的溶解度，冷冻机油与冷媒溶解度较低，能使空调系统的油循环率降低，因此能够有效提高系统的回油率，保证压缩机中有充足的润滑油，并且使得进入系统中的制冷剂中的油含量大为降低，有效提高换热效率；本发明还通过上述混合物能够降低油与制冷剂混合物的粘度，从而有效降低制冷剂与油混合物表面张力，本发明通过表面张力的降低，能够使得制冷剂和润滑油在液态时混合产生更多的气泡，进而有效提高换热效率。第二本发明通过油循环量的降低也能提高蒸发器换热效率，从而最终提高空调系统的能效。
32.本发明提供了一种pag冷冻机油，其与冷媒溶解度较低，能使空调系统的油循环率降低，同时也能满意地保证系统回油效果，并且自身与r32制冷剂的混合具有较低的表面张力，从而能够提高空调能效的效果。提供一种pag冷冻机油，有独特的使空调系统的油循环率降低、且与冷媒的混合液体有较低的表面张力，从而提高系统能效。
33.图1和图2含有两条曲线，可以直观的表现本发明油品与r32制冷剂的相溶性；图1图2两条线之间区域为不相溶区域，而两条线相隔越大不相溶区域越大，说明制冷剂r32与本发明的相溶性越差。明显可见图1的不相溶区域较图2更大，因此图1实施例1与冷媒的相溶性更差，其油循环率更低，有效提高换热效率。但相比图3的对比例1而言，本发明的不溶区域更大，油循环率更低，换热效率明显提高。
34.图3同样有两条线，两条线之间区域为相溶区域，而两条线相隔越大相溶区域越大，说明对比例的制冷剂r32与润滑油的相溶性比本发明的相溶性好。则对比例的油循环率就比本发明的更高，其换热效率比本发明低。
35.在一些实施方式中，a中
‑
ochr3ch2‑
与
‑
ochr4ch2‑
的摩尔比为20～50:80～50；所述聚醚在40℃时的粘度为8～46cst；所述聚醚在25℃时的体积电阻率不小于3
×
107ω.m。
36.在一些实施方式中，所述润滑油与二氟甲烷制冷剂以油分率20wt％混合时，
‑
30℃
‑
50℃均不混溶。
37.在一些实施方式中，所述通式中，所述a的
‑
ochr3ch2‑
与
‑
ochr4ch2‑
的摩尔比为19～36:81～64，所述聚醚在40℃时的粘度为25～40cst。
38.在一些实施方式中，所述通式中，所述a中的
‑
ochr3ch2‑
与
‑
ochr4ch2‑
的摩尔比为23～27:77～73，所述聚醚在40℃时的粘度为30～35cst。
39.在一些实施方式中，所述a中的
‑
ochr3ch2‑
与
‑
ochr4ch2‑
的摩尔比为25:75。
40.在一些实施方式中，所述润滑油与二氟甲烷制冷剂以油分率20wt％混合时，
‑
30℃
‑
70℃均不混溶。
41.在一些实施方式中，所述润滑油中还含有添加剂，所述添加剂选自抗氧化剂、极压抗磨剂、油性剂、酸捕捉剂、消泡剂和金属减活剂中的至少一种。
42.在一些实施方式中，所述a中的
‑
ochr3ch2‑
与
‑
ochr4ch2‑
的摩尔比为25～40:75～60；
43.所述的基础油在所述的冷冻机油中的质量百分比为97.28％；
44.所述的抗氧化剂在所述的冷冻机油中的质量百分比为1％；
45.所述的酸捕捉剂在所述的冷冻机油中的质量百分比为0.3％；
46.所述的极压抗磨剂在所述的冷冻机油中的质量百分比为1.2％；
47.所述的消泡剂在所述的冷冻机油中的质量百分比为0.02％；
48.所述的金属减活剂在所述的冷冻机油中的质量百分比为0.2％。
49.实施例1：
50.所述a中的
‑
ochr3ch2
‑
与
‑
ochr4ch2
‑
的摩尔比为25:75。
51.所述的基础油在所述的冷冻机油中的质量百分比为97.28％；
52.所述的抗氧剂在所述的冷冻机油中的质量百分比为1％；
53.所述的酸捕捉剂在所述的冷冻机油中的质量百分比为0.3％；
54.所述的极压抗磨剂在所述的冷冻机油中的质量百分比为1.2％；
55.所述的消泡剂在所述的冷冻机油中的质量百分比为0.02％；
56.所述的金属减活剂在所述的冷冻机油中的质量百分比为0.2％。
57.进一步的，所述的抗氧剂bht；
58.进一步的，所述的酸捕捉剂为烷基缩水甘油醚型化合物；
59.进一步的，所述的极压抗磨剂为t306；
60.进一步的，所述的消泡剂为14
‑
520抗泡剂；
61.进一步的，所述的金属减活剂b为噻二唑衍生物。
62.实施例2：
63.所述a中的
‑
ochr3ch2
‑
与
‑
ochr4ch2
‑
的摩尔比为40:60。；
64.所述的季戊四醇酯在所述的冷冻机油中的质量百分比为97.28％；
65.所述的抗氧剂在所述的冷冻机油中的质量百分比为1％；
66.所述的酸捕捉剂在所述的冷冻机油中的质量百分比为0.3％；
67.所述的极压抗磨剂在所述的冷冻机油中的质量百分比为1.2％；
68.所述的消泡剂在所述的冷冻机油中的质量百分比为0.02％；
69.所述的金属减活剂在所述的冷冻机油中的质量百分比为0.2％；
70.进一步的，所述的抗氧剂bht；
71.进一步的，所述的酸捕捉剂为烷基缩水甘油醚型化合物；
72.进一步的，所述的极压抗磨剂为t306；
73.进一步的，所述的消泡剂为14
‑
520抗泡剂；
74.进一步的，所述的金属减活剂b为噻二唑衍生物。
75.对比例：
76.使用现典型r32冷媒用油poe75与pve68对比。
77.各项物理化学指标见表1所示。
78.表1
[0079][0080]
以上可见：
[0081]
实施例与对比例100℃粘度基本一致，可满足压缩机润滑条件，且实施例40℃粘度较低，说明低温粘度更低，粘温性能较好。压缩机工作温度通常在100℃左右。闪点高说明性质比较好，满足使用要求高温时着火的温度点，这里说明越不容易着火。倾点低说明性质比较好(低温下的流动性更好)，满足使用要求低温时不流动的温度点。
[0082]
实施例冷媒溶解度较对比例低，可保证空调系统回油要求且较大程度减少冷冻油溶解在液体冷媒的负面影响。
[0083]
油循环率测试：采用1.5hp压缩机性能测试台，开启油分，阀门切换到与油分相连的管路，排气直接进入油分。在油分的作用下冷媒和润滑油分离，分离后的冷媒进入到冷凝器参与制冷循环；分离出来的油存储在油分内，当油分内的油液位大于油分设定的液位时，油会直接通过压缩机进气口回到压缩机内保证压缩机正常供油运行，通过流量计测得的油的流量除以油和冷媒的总流量即可得到该压缩机的油循环率。
[0084]
表面张力测试：采用德国的ks100表面张力仪对实施例1实施例2对比例1对比例2，4种油品进行表面张力的测试。通过以下步骤配制待测溶液：采用液滴法测量出油品的滴重；根据滴重定量，将2ml的油品加入98ml r32制冷剂中调制，水温控制在(20
±
1)℃；为使油品充分分散，采用ika
‑
eurostar数字式搅拌器搅拌溶液5min；用一次性针管抽取20ml待测溶液注入张力仪的测试槽内，并按照ks100仪器的操作步骤进行表面张力的测试。
[0085]
表2
[0086][0087]
以上可见：
[0088]
1.实施例油循环率较对比例低，回油性能改善，且可提高热交换效率。
[0089]
2.实施例表面张力较低，可提高冷媒在冷凝管中沸腾换热效率。
[0090]
制冷性能测试：对不同油品采用空调系统制冷量测试，实施例1相比于对比例1制
冷量提升2％，由此可见该油品提升制冷性能效果明显。
[0091]
本发明还提供一种空调系统，其包括前任一项所述的制冷剂与冷冻机油的组合物。
[0092]
以上所述仅为本公开的较佳实施例而已，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。以上所述仅是本公开的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本公开的保护范围。