R32+R1234yf+R1234ze（E）混合制冷剂气液相平衡实验研究

基于液相循环法搭建的气液相平衡实验装置,在263.15~323.15 K温度范围内,实验测量了R32+R1234yf和R1234yf+R1234ze（E）二元混合物以及R32+R1234yf+R1234ze（E）三元混合物的气液相平衡数据,利用PRSV状态方程结合WS混合法则和NRTL活度系数模型进行关联拟合,获得二元混合工质的交互参数,并在其基础上预测了三元混合工质气液相平衡性质。计算结果与实验数据对比表明,二元体系R32+R1234yf和R1234yf+R1234ze（E）的压力平均绝对偏差分别为0.71%和0.20%,气相摩尔分数平均绝对偏差均约为0.0016,三元体系R32+R1234yf+R1234ze（E）的压力平均绝对偏差为0.82%,系统组分R32和R1234yf的气相摩尔分数平均绝对偏差均约为0.007。     

吸收式工质对R152a+DMETrEG的汽液相平衡特性

R152a(ODP=0,GWP=124)对环境友好,热力性能完善,而吸收剂三乙二醇二甲醚(DMETr EG)沸点较高,毒性较弱,对较多制冷剂都有很好的溶解能力。因此,R152a与DMETr EG的二元混合物是一种具有潜在应用价值的吸收制冷工质对。采用气液双循环法,实验研究了R152a+DMETr EG在293.15~353.15 K温度范围内的汽液相平衡特性;分别采用NRTL模型和Wilson模型对测得的汽液相平衡(VLE)数据关联对比。实验结果与关联结果具有良好的一致性,NRTL模型拟合计算结果与实验结果的平均相对偏差为1.80%,而Wilson模型拟合计算结果与实验结果的平均相对偏差为1.83%。当混合溶液中R152a摩尔分数大于0.8时,R152a活度系数接近1,混合溶液可近似视为理想溶液。     

吸收式工质对R152a+DMETrEG的汽液相平衡特性

R152a（ODP=0,GWP=124）对环境友好,热力性能完善,而吸收剂三乙二醇二甲醚（DMETrEG）沸点较高,毒性较弱,对较多制冷剂都有很好的溶解能力。因此,R152a与DMETrEG的二元混合物是一种具有潜在应用价值的吸收制冷工质对。采用气液双循环法,实验研究了R152a+DMETrEG在293.15~353.15 K温度范围内的汽液相平衡特性;分别采用NRTL模型和Wilson模型对测得的汽液相平衡（VLE）数据关联对比。实验结果与关联结果具有良好的一致性,NRTL模型拟合计算结果与实验结果的平均相对偏差为1.80%,而Wilson模型拟合计算结果与实验结果的平均相对偏差为1.83%。当混合溶液中R152a摩尔分数大于0.8时,R152a活度系数接近1,混合溶液可近似视为理想溶液。     

UNIFAC基团贡献法预测混合制冷剂的气液相平衡

将UNIFAC基团贡献法成功地应用于HFCs混合制冷剂的气液相平衡热力学性质的预测.根据资料拟合得到了CH₂、CF₂、F三个主基团的相互作用参数, 用拟合的基团相互作用参数预测了新工质对R32/R227ea、R227ea/R134a和R152a/R227ea及三元混合制冷剂R32/R125/R134a的气液相平衡数据,并与实验进行了对比,两者基本吻合.本工作为今后HFCs混合制冷剂替代和制冷系统研究提供了极有推广价值的物性计算方法和数据,满足了新工质工程设计的要求.     

强非共沸工质R134a/R23/R14汽液相平衡和压焓图的构建及应用

基于PR状态方程,分模块模拟计算了三级自动复叠制冷系统中R134a/R23/R14三元混合工质的热物理特性参数,得到非共沸混合工质的汽液平衡数据、两相组分,并利用干度计算焓熵值,构建了典型配比下混合工质的压焓图和汽液相平衡图。二元R134a/R23和R32/R134a混合工质的泡点压力和气相组分的计算值与实验测试值的误差分别小于1.3%、1.2%和1.0%、2.4%;三元R32/R125/R134a混合工质95%的计算值与实验值的偏差在±5%之内,表明该模型能满足工程计算需要。利用理论模型,结合实验系统,对R134a/R23/R14三级自动复叠制冷系统进行详细的组分等热物性分析,并在空间压焓图上进行了详细表述。     

PR方程结合vdW混合法则推算二元及三元HFC/HC混合工质

以PR方程结合vdW混合法则,利用建立的二元相互作用系数kij差值关联模型,对11组二元HFC/HC混合工质及5组三元HFC/HC混合工质（HFC32 / HFC125 / HFC134a,HC290 / HC600a / HFC32,HFC125 / HFC143a / HFC134a,HFC32 / HC290 / HFC227ea,HFC32 / HFC125 / HC290）气液相平衡性质进行了推算,并与文献实验数据比较,对压力计算的平均相对偏差分别为2.225%、8.317%、1.433%、0.403%、1.71%,对气相组分计算的平均绝对偏差分别为0.0086、0.0132、0.0054、0.0071、0.0089。结果表明该方法可用于推算二元及三元HFC/HC混合工质气液相平衡性质。     

HC-290+HFC-134a体系汽液平衡的测量与关联

HC-290/HFC-134a混合制冷剂具有在空调制冷系统中替代R22的应用潜力。混合制冷剂的汽液平衡性质在工程应用中具有重要意义,然而,HC-290/HFC-134a混合制冷剂在285—313 K温度区间的汽液平衡数据还鲜有报道。文中采用气相循环法测量了HC-290+HFC-134a二元体系在273.14—313.15 K的等温汽液平衡,选用Peng-Robinson(PR)状态方程结合van der Waals(vdW)混合规则对实验数据进行了关联计算,并推算了275.00,283.15和285.00 K的汽液平衡数据,与文献值进行对比,获得了较好的一致性。实验结果表明:HC-290+HFC-134a体系在实验温度范围内具有很强的最高共沸,且共沸组成和共沸压力随温度的升高而增大。此研究为HC-290+HFC-134a体系的工程应用提供了数据参考,也为汽液平衡数据库补充新的内容。     

R134a/R23-DMF溶液气泡泵输送性能实验

搭建了气泡泵输送性能实验装置,对提升管管径为6、8、12 mm的气泡泵输送不同R134a/R23-DMF浓度溶液的性能进行实验研究。结果表明,在相同制冷剂浓度情况下,三种管径气泡泵的气相流量随着输入功率的增加均呈线性增加趋势,液气比随着气相流量的增加均呈现反向趋势,发生温度随着输入功率增加而线性升高,而输入功率对于系统压力的影响较小。在不同制冷剂浓度情况下,R134a/R23浓度对液气比的影响不明显,但对系统压力影响很大,R134a/R23浓度的增加使得发生温度有微小的升高。8 mm管径气泡泵液气比和稀溶液流量变化幅度居中,而气相流量变化范围最宽,发生温度最低,比较适合用于扩散吸收制冷系统。这些实验结果对扩散吸收制冷系统的气泡泵设计具有重要参考价值。     

含R1234yf混合工质汽液相平衡的混合规则评估与预测研究

含R1234yf混合工质具有系统性能优良且对环境友好的特点,在当前制冷剂迭代中受到了广泛关注。汽液相平衡性质是混合工质的基础热物理性质,其理论计算至关重要。为提高含R1234yf混合工质汽液相平衡数据的计算精度,选取PR状态方程结合vdW、WS、MHV1三种混合规则和NRTL活度系数模型评估了16种含R1234yf二元混合工质的汽液相平衡性质。结果表明,WS混合规则和MHV1混合规则计算性能优于vdW混合规则;vdW混合规则对大多数混合工质计算性能较好。最后提出一种预测模型预测含R1234yf混合工质汽液相平衡性质,预测的相对压力偏差值为0.49%,气相摩尔分数绝对偏差值为0.0031,预测偏差满足工程应用。     

微细通道内R1234ze(E)和R134a冷凝特性的数值模拟

为了解新型环保工质R1234ze(E)微小通道内的冷凝换热及阻力特性,提出采用VOF(volumeoffluid)模型对R1234ze(E)和R134a(Tsat=40℃)在水平微细圆管(Dh=1 mm)内的冷凝过程进行数值模拟研究,探讨质量流量、干度以及物性对管内冷凝换热和阻力性能的影响。结果表明,R1234ze(E)和R134a的换热系数和压降都随质量流速和干度的增大而增大。相同情况下,R1234ze(E)换热系数小于R134a,但压降大于R134a。R1234ze(E)的液膜厚度平均要比R134a薄15.7%。当气液两相都为湍流,有效热导率对不同工质在水平圆管内的冷凝换热性能有重要影响。R1234ze(E)在管内的液膜分布特性整体上和R134a相似。现有的关联式对R1234ze(E)的压降都存在一定的低估,平均绝对误差都在30%左右。     

聚甲氧基二甲醚+水+正己烷三元体系的液液相平衡

聚甲氧基二甲醚(PODEn)是一种极具应用前景的清洁柴油调和组分。研究了293.15 K、常压下PODE_1+水+正己烷、PODE_2+水+正己烷、PODE_3+水+正己烷、PODE_4+水+正己烷这4组三元体系的液液相平衡。PODE_(1-4)组分的萃取选择性系数S远大于1,表明正己烷作为萃取剂从水溶液中萃取PODE_(1-4)是可行的;经Hand结线关联检验,各体系的相平衡数据具有较高的一致性;采用NRTL和UNIQUAC热力学模型对相平衡数据进行拟合,均方根差计算(RMSD)结果和三元相图分析结果表明NRTL和UNIQUAC都能较好地描述三元体系的液液相平衡。     

R1234yf/R134a混合物在汽车空调中替代R134a的实验研究

在使用微通道换热器的汽车空调系统中,实验研究了新型混合制冷剂R1234yf/R134a(质量比为89∶11)替代R134a的可行性。实验结果表明,R1234yf/R134a和R134a的制冷量相似,R1234yf/R134a的COP比R134a低4%~9%,R1234yf/R134a的平均压缩机排气温度比R134a低10℃。通过添加质量分数11%的R134a,可以使R1234yf/R134a不可燃。此外,R1234yf/R134a没有臭氧消耗潜力,全球变暖潜能值小于150,符合欧洲汽车空调标准的要求。在几乎不改变原汽车空调系统的情况下,R1234yf/R134a可用作R134a的环保替代品。     

不同制冷剂喷射制冷性能计算分析

引入制冷剂的实际物性,建立了喷射器热力学模型;比较了沸点相近工质在喷射器内的压力和速度变化趋势及喷射系数,探讨了引起喷射器性能差异的主要物性因素;比较了几组具有相近沸点制冷剂的喷射制冷性能。结果表明:对沸点相近的工质来说,一般工作蒸气的比焓值越高,喷射系数越高;沸点相近的工质对中,R717的性能优于R290,R152a优于R134a,R141b优于R123,R142b优于R600a;在研究的所有制冷剂中,R717的制冷性能最好,R152a次之,两者的COP(性能系数)值差随发生温度的升高而增大。     

废弃制冷剂R134a的光催化降解

根据《蒙特利尔破坏臭氧层物质管制议定书》要求，废弃制冷剂由于其温室效应及生态危害，将被逐步淘汰和销毁。目前还没有高效低成本处理废弃制冷剂的方法，本文提出光催化处理废弃制冷剂新策略。制备了BiPO4/GA气凝胶，材料兼具了石墨烯优异的吸附能力与BiPO4高效的光催化能力，可实现污染物的迅速吸附与彻底矿化。以原位红外光谱为评价手段，在线监测了光催化降解典型制冷剂四氟乙烷(CH2FCF3,R134a)的进程，包括R134a的瞬间吸附、R134a大量被光催化降解时C—F键的断裂、R134a被彻底降解的过程。明确了光催化降解R134a的最终产物为HF和CO₂。结果表明，在BiPO4/GA气凝胶光催化作用下，R134a可被彻底矿化分解。研究结果将为降解废弃制冷剂提供有效途径，原位红外光谱的应用也将为废弃制冷剂的分解过程提供可靠的监测手段。     

棕榈酸异丙酯+异丙醇+水三元物系液液相平衡数据的测定与关联

用平衡法测定测定了常压下棕榈酸异丙酯+异丙醇+水三元混合物体系的液液相平衡数据。通过AspenPlus软件,用NRTL和UNIQUAC活度系数模型对该三元物系的液液相平衡实验数据进行了关联,回归得到了该三元物系的二元交互参数,并用回归得到的模型参数,对该三元物系的液液相平衡进行了关联,将计算值与实验值进行比较,结果表明UNIQUAC模型能够很好的关联实验数据,其平均相对误差ARD小于NRTL模型的ARD。为棕榈酸异丙酯的分离提纯和工程设计提供了必不可缺少的工程基础数据。     

混合制冷剂R134a/R1234yf(R513A)与R134a热力学性能对比及实验

R513A是由R134a/R1234yf（质量分数比为56∶44）组成的新型环保制冷剂，其全球变暖潜能（GWP）值低，不可燃。选择混合制冷剂R513A作为研究对象，在原R134a家用电冰箱中进行制冷剂的替代实验研究。实验依据标准BS EN ISO 15502—2005中规定的工况进行，主要从降温时间、耗电量和冷冻能力三方面对R513A在电冰箱中的性能进行评估并与R134a进行对比。实验结果表明：最佳充注量下，R513A降温时间相比R134a降低21%；24h耗电量实验中相比R134a，R513A系统耗电量降低了3.5%，系统稳定运行时R513A的启停率小于R134a；冷冻能力实验中，同一工况下M包达到相同设定温度，R513A比R134a用时少约42.3min。此外在系统稳定运行时，R513A的系统排气温度低于R134a，其他参数和R134a很接近。通过对比实验可知，在未对原冰箱系统进行任何改动的情况下，R513A可以作为R134a的替代制冷剂直接充注到系统中使用。     

大气环境(N2/Ar)对制冷剂R134a生成固体水合物影响因素研究

近年来,雾霾天气在我国频繁出现,空气质量问题已引起全社会高度关注。制冷剂泄漏现象也屡见不鲜,制冷剂气体汇聚在大气层的底部,与空气中的水接触在一定条件下会形成制冷剂水合物固体微粒。本论文在反应釜内通过控制反应体系温度与压力模拟大气环境,对制冷剂R134a生成水合物进行了实验研究。结果表明,制冷剂R134a在常压、1℃下可以生成水合物,且当N_2气和Ar气存在时,诱导时间缩短,生成速率提高,相平衡条件缓和。     

聚甲氧基二甲醚+水+正己烷三元体系的液液相平衡

聚甲氧基二甲醚（PODE_n）是一种极具应用前景的清洁柴油调和组分。研究了293.15 K、常压下PODE₁+水+正己烷、PODE₂+水+正己烷、PODE₃+水+正己烷、PODE₄+水+正己烷这4组三元体系的液液相平衡。PODE₁-4组分的萃取选择性系数S远大于1,表明正己烷作为萃取剂从水溶液中萃取PODE_1-4是可行的;经Hand结线关联检验,各体系的相平衡数据具有较高的一致性;采用NRTL和UNIQUAC热力学模型对相平衡数据进行拟合,均方根差计算（RMSD）结果和三元相图分析结果表明NRTL和UNIQUAC都能较好地描述三元体系的液液相平衡。     

R1234yf/R134a混合物在汽车空调中替代R134a的实验研究

在使用微通道换热器的汽车空调系统中,实验研究了新型混合制冷剂R1234yf/R134a（质量比为89∶11）替代R134a的可行性。实验结果表明,R1234yf/R134a和R134a的制冷量相似,R1234yf/R134a的COP比R134a低4%～9%,R1234yf/R134a的平均压缩机排气温度比R134a低10℃。通过添加质量分数11%的R134a,可以使R1234yf/R134a不可燃。此外,R1234yf/R134a没有臭氧消耗潜力,全球变暖潜能值小于150,符合欧洲汽车空调标准的要求。在几乎不改变原汽车空调系统的情况下,R1234yf/R134a可用作R134a的环保替代品。     

R23＋R116系汽液相平衡的测量与数据拟合

利用气相循环法的实验装置测量了R23（三氟甲烷）＋R116（六氟乙烷）二元体系在5个温度（194.33,199.71,214.90,229.63,244.94 K）下的汽液相平衡数据,利用Peng-Robinson(PR)状态方程和Soave-Redlich-Kwong(SRK)状态方程分别与Huron-Vidal(HV)混合规则相结合的两个模型对实验数据进行关联,提出了模型参数的关联式,并将两个模型的计算结果进行对比。结果表明：PR-HV模型对此二元系的关联结果较好,其压力计算值与实验值的相对偏差的平均值为0.29％,摩尔分数计算值与实验值的绝对偏差的平均值为0.0006。