HFCs制冷劑液體定壓比熱容的實驗與理論研究.pdf

1、隨著人類社會對于環(huán)境問題的日益重視，對于制冷劑環(huán)保性能的要求也越來越高。世界上不同的國家和地區(qū)在近幾年紛紛出臺了相應的政策法規(guī)，限制具有高溫室效應潛能(GWP)的制冷劑的使用。而與此同時，具有低GWP的HFCs制冷劑以及極低GWP的不飽和HFCs(亦稱HFOs)制冷劑則越來越受到廣泛的重視，并被認為是最具有應用前景的新一代環(huán)保制冷劑。
　　制冷劑液體定壓比熱容是一項重要的基礎熱物理性質，它與熱力學能量函數直接相關，是制冷循環(huán)熱力學

2、計算的基礎，也是制冷劑高精度專用狀態(tài)方程建立中不可缺少的必要條件。實驗是獲得制冷劑液體定壓比熱容數據最為直接可靠的方法，但受實驗條件限制，所獲實驗數據的溫度壓力范圍往往有限。另一方面，定壓比熱容屬于基礎熱物理性質，可以通過狀態(tài)方程等方法計算得到，然而現有的HFCs制冷劑液體定壓比熱容的理論計算方法存在各自的不足和缺陷，無法進行高精度的預測計算。
　　本文以常見以及具有潛力的HFCs(包括HFOs)制冷劑為對象，對其液體定壓比熱容進

3、行了實驗與理論研究。首先，本文搭建了一套采用惰性氣體增壓的準穩(wěn)態(tài)量熱法測量HFCs制冷劑液體定壓比熱容的實驗系統(tǒng)，系統(tǒng)以一臺Calvet式量熱儀為主體，配合自行搭建的壓力平衡單元，可以實現室溫以上寬壓力范圍內的制冷劑液體定壓比熱容測量。經多種不同類型標準液體的定壓比熱容實驗驗證，本文所搭建的實驗系統(tǒng)具有可靠的實驗精度。
　　在搭建的實驗系統(tǒng)上，本文實驗獲得了 HFC-161, HFC-152a, HFC-143a, HFC-245

4、fa, HFC-236fa, HFC-227ea, HFO-1234yf以及HFO-1234ze(E)這8種制冷劑的液體定壓比熱容數據，實驗溫度范圍為305.15 K至365.15 K，最高壓力5.54 MPa，大部分的實驗數據為國內外首次報道。為了工程計算的需要，通過Stepwise逐步回歸的方式，將所獲得的不同制冷劑液體的定壓比熱容數據回歸成了以對比溫度和對比壓力為變量的經驗方程，方程結構合理且回歸精度高。通過將方程外推到飽和線，得

5、到了不同制冷劑飽和液體的定壓比熱容。
　　在實驗數據基礎上，本文基于對應狀態(tài)原理，提出了一個適用于HFCs制冷劑液體定壓比熱容計算的半經驗方程。通過將方程與現有HFCs制冷劑液體定壓比熱容的實驗數據作對比，分析得到方程的回歸計算精度為1.07％，而預測計算平均精度為1.78%，遠高于現有其他預測方法的計算精度，具有很高的應用價值。
　　最后，本文實驗獲得了 HFC-32+HFO-1234ze(E)混合制冷劑在不同溫度不同組成

6、下的液體定壓比熱容數據，并將所提出的HFCs制冷劑液體定壓比熱容的對應狀態(tài)方程應用于該混合制冷劑的計算，篩選出了最優(yōu)的混合物虛擬臨界參數混合規(guī)則，預測計算的平均偏差為1.39%，最大偏差不超過5%，計算精度優(yōu)于該混合制冷劑的專用狀態(tài)方程。此外，比較了四種常見混合制冷劑液體定壓比熱容采用對應狀態(tài)方程與各自專用亥姆霍茲自由能狀態(tài)方程的計算結果。比較結果顯示兩種方法計算結果的一致性很好，平均偏差0.87%，最大偏差不超過1.90%，進一步驗證