含新型制冷工質(zhì)HFo-1234yf的混合物的氣液相平衡研究.pdf

1、氫氟烴(HFCs)和烷烴(HCs)臭氧耗減潛能值(ODP)為0，不破壞臭氧層，是很有前景的替代工質(zhì)。但是大多數(shù)的HFCs具有較高的全球變暖的潛能值(GWP)和大氣壽命長(zhǎng)的缺點(diǎn)，根據(jù)歐盟F-gas法規(guī)規(guī)定，高GWP的含氟工質(zhì)開始被限制在新設(shè)備中使用。而HCs又具有易燃易爆的危險(xiǎn)。因此尋找新型綠色環(huán)保的替代工質(zhì)迫在眉睫。近年，霍尼韋爾和杜邦公司聯(lián)合推出了一種新型制冷劑，2，3，3，3-四氟丙烯(HFO-1234yf)，其GWP＜1，ODP為

2、0，以及非常短暫的大氣壽命（0.029年），被視為很有前景的環(huán)保替代工質(zhì)。但是其較低的汽化潛熱值以及微可燃性成了它單獨(dú)使用的障礙。
　　由于很難找到既環(huán)保又擁有優(yōu)異制冷性能的純工質(zhì)，而混合工質(zhì)通過不同的組分的配比有望找到合適的替代工質(zhì)?；旌瞎べ|(zhì)的熱力學(xué)性能優(yōu)劣是其能否被利用的主要因素，其中氣液相平衡(VLE)數(shù)據(jù)更是系統(tǒng)循環(huán)熱力學(xué)分析的基本參數(shù)。目前，實(shí)驗(yàn)測(cè)量是獲得氣液相平衡數(shù)據(jù)最準(zhǔn)確的方法，因此建立一套高精度測(cè)量混合工質(zhì)VLE性

3、質(zhì)的實(shí)驗(yàn)裝置，是非常有必要的。
　　本文在已有制冷工質(zhì)PVT實(shí)驗(yàn)測(cè)量系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，添加了混合工質(zhì)循環(huán)取樣系統(tǒng)、摩爾分?jǐn)?shù)測(cè)量系統(tǒng)和空氣恒溫系統(tǒng)，改進(jìn)成高精度氣液相平衡實(shí)驗(yàn)裝置。通過對(duì)HFC-134a/HFC-227ea二元混合工質(zhì)氣液相平衡的實(shí)驗(yàn)測(cè)量，并與文獻(xiàn)對(duì)比，證明了本實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量精度高，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。
　　利用搭建好的實(shí)驗(yàn)裝置，對(duì)含有新型制冷工質(zhì)HFO-1234yf的二元及三元混合工質(zhì)氣液相平衡性質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。測(cè)量了H

4、FC-143a/HFO-1234yf、HFO-1234yf/HFC-152a、HFO-1234yf/HFC-227ea、HFO-1234yf/HFC-600a、FC-161/HFO-1234yf等二元混合工質(zhì)以及HFC-134a/HFO-1234yf/HC-600a三元混合工質(zhì)的氣液相平衡性質(zhì)。得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)合Peng-Robinson(PR)方程和van-der-Waals(vdW)混合法則進(jìn)行關(guān)聯(lián)計(jì)算，得到其二元相互作用系數(shù)，并證

5、明了PR方程結(jié)合vdW混合法則，適用于含HFO-1234yf的氣液相平衡性質(zhì)計(jì)算。
　　課題組之前針對(duì)10種HFC與3種HC的二元交互系數(shù)建立的差值模型，作者在這13種工質(zhì)的基礎(chǔ)上加入了HFC-161和HFC-134，并引入了臨界點(diǎn)參數(shù)和偏心因子對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，得到交互加權(quán)差值模型。交互加權(quán)差值模型計(jì)算精度要高于差值模型。收集了一些HFO-1234yf/HFC的VLE數(shù)據(jù)，并關(guān)聯(lián)得到其二元相互作用系數(shù)。將交互加權(quán)差值模型推廣至HFO

6、-1234yf,發(fā)現(xiàn)HFO-1234yf/HFC推算精度滿足工程需求，HFO-1234yf/HC推算偏差較大?？紤]到碳碳雙鍵的影響，對(duì)HFO-1234yf與HC體系的相互作用系數(shù)作了修正，修正后推算精度能更好的滿足工程需求。
　　利用交互加權(quán)差值模型對(duì)含HFO、HFC、HC的二元混合共沸點(diǎn)進(jìn)行推算。針對(duì)HFO/HC和HFC/HC體系一共39組混合物進(jìn)行研究，結(jié)果表明39組混合物中有30組具有明顯共沸點(diǎn)，9組沒有共沸點(diǎn)。
　　

7、將交互加權(quán)差值模型應(yīng)用到三元混合物的氣液相平衡推算，推算結(jié)果與文獻(xiàn)給出的五組、作者自行測(cè)量的一組以及制冷熱物性數(shù)據(jù)庫軟件REFPROP提供的12組三元混合物進(jìn)行比較。除了HC-290/HC-600a/HFC-32推算壓力偏大在8.05％，其他三元混合工質(zhì)的推算壓力偏差都小于2％，而氣相組分的平均偏差也大多在0.01內(nèi)。說明該模型能用于推算三元混合物的氣液相平衡性質(zhì)。
　　使用交互加權(quán)差值模型對(duì)三元混合工質(zhì)的共沸性質(zhì)進(jìn)行推算。研究由