王忠伟[1]2004年在《新工质饱和蒸气压实验研究及混合工质的组分分析》文中进行了进一步梳理从20世纪90年代初至今,寻找环保的制冷剂替代物成为制冷、空调、热泵等行业迫切需要解决的问题之一。混合物制冷剂因其自身特有的优点成为目前制冷剂替代物研究中的主要对象,但相关热物性研究还很有限。精确的混合物组分分析和纯组元饱和蒸气压实验研究是混合物热物性实验研究的基础。本文以精确的物性实验为基础,理论和实验相结合,对混合物组分浓度分析的方法以及多种新工质的饱和蒸气压性质进行了研究。搭建了适用于混合工质组分分析的气相色谱法实验台,测量了9种HFC二元混合物组元质量分数与峰面积百分比对应关系的实验数据;讨论了已有气相色谱定量分析方法,从理论上提出了一种新的定量分析方法—标准曲线函数法;结合本文实验测量结果,拟合得到了9种HFC二元混合物标准曲线函数模型的系数。改进了实验台的压力测量系统、真空及配气系统,测量了HFC-143a、HFC-227ea、HFC-236fa、HFC-245fa、丙烷和异丁烷的饱和蒸气压;根据目前已有的实验数据和本文的测量结果分别提出HFC-143a、HFC-227ea、HFC-236fa、HFC-245fa和异丁烷的饱和蒸气压方程,确定了其正常沸点和偏心因子。
方锦[2]2008年在《新工质饱和蒸气压实验及混合工质气液相平衡研究》文中研究表明由于氯氟烃(CFC)和氢氯氟烃(HCFC)破坏大气臭氧层、加剧温室效应,其替代工质热物性研究是多年来的热点。氢氟烃(HFC)、碳氢化合物(HC)和二甲醚(DME)等物质及其相关的混合物是很有希望的替代工质。混合工质由于可以充分发挥“优势互补、取长补短”的作用,因此受到广泛关注。气液相平衡性质是纯工质和混合工质最基本最重要的热力学性质之一,对制冷空调设备的设计优化以及替代工质的热物性研究都是非常重要的。本文选用PR状态方程和van der Waals混合规则对两类新混合工质HC+HFC和DME+HFC进行气液相平衡计算,优化得到相应的二元交互作用系数,可高精度地描述其气液相平衡性质。研究了二元交互作用系数的变化规律,提出了两类体系的交互作用系数关联式,通过纯物质的临界压缩因子就可准确预估混合物二元交互作用系数,可以高精度地计算和预测二元以及相应叁元体系的气液相平衡性质。改进相平衡描述精度可从状态方程和混合规则两个方面入手。本文首先选用了PR状态方程,在保持立方型状态方程形式简洁、计算方便优势的基础上,比较了各类典型混合规则对含HFC的二元和叁元混合物相平衡描述的适用性。从状态方程角度出发改进相平衡描述方面,将CPA状态方程扩展应用于含醇的卤代烃混合工质这类典型的极性缔合体系,检验方程的应用效果。通过引入缔合作用项,CPA方程可在揭示分子间相互作用的基础上对这类体系的相平衡性质作出准确描述。本文测量了两种丙烷族氢氟烃HFC-227ea和HFC-245fa的饱和蒸气压性质;根据目前已有的实验数据和本文的测量结果提出了相应的饱和蒸气压方程,确定了正常沸点和偏心因子。
陈珊珊[3]2013年在《混合工质R32/R227ea的热物性计算分析》文中认为本文首先介绍了当前制冷剂的发展现状并指出随着环境条件的日益恶化,新型制冷剂的开发研究迫在眉睫。接着针对R22被淘汰的原因,结合混合制冷剂的筛选原则,确定了以非共沸混合工质为研究方向来合成新型制冷工质。本文通过对比分析选定R32/R227ea制冷剂进行配对作为R22的替代制冷剂。在确定混合工质组分时,除了要考虑实际循环过程中非共沸混合工质的运行特点外,还要根据实际循环本身具有的特点进行实际循环的模型简化。本文采用了实际循环的简化模型,REFPROP8.0热物性数据库,和CYCLE_D软件来计算混合制冷剂的实际循环特性,确定了做为R22原装置替代物的混合制冷剂R32/R227ea的最佳配比组成为30/70。随后又给出了新工质的相图、饱和蒸气压曲线以及变工况环境循环计算结果等。本文最后一章介绍了能够精确测量混合物热物性的PVTx实验系统,并给出了与新工质R32/R227ea(30/70)有关的相应测量数据。
张永磊[4]2004年在《两相非共沸混合工质逆布莱顿循环热泵应用的理论与实验研究》文中提出非共沸混合工质在蒸发器和冷凝器中的相变过程是一个定压变温过程，作为高低温热源的环境介质，在两器中也是一个变温过程，从热力学角度而言，如果工质和热源的温度变化过程相匹配，即始终保持一个均匀的、适中的换热温差，则换热不可逆性可以大大减小，从而提高循环效率。逆向布莱顿循环具有输出膨胀功的特点，本文从理论和实验两方面分析探讨了非共沸混合工质应用于逆向布莱顿热泵循环的性能。 工质的T—S相图在循环模拟、设计和分析中发挥着十分重要的作用，循环的路径与相图的饱和状态线之间的相对位置关系，对整个系统的运行状态和设备的设计选型有很大影响。本文对有关工质在T—S图上的相边界形状，特别是气相饱和线的形状进行了分析研究。 选用非共沸工质的一个重要原因是为了利用其温度滑移特性以匹配热源流体的温度变化，减少换热过程的不可逆性。过小的温度滑移值，无法发挥其优越性，而过大的温度滑移反而可能增大换热损失。本文第四章对非共沸混合工质的温度滑移特性，以及与温度滑移密切相关的焓变的线性特性进行了详细研究。 基于循环的热力学分析和从热力学角度选择的工质，采用RKS状态方程对几种非共沸混合工质进行了循环模拟计算，详细讨论了工质成分等参数对系统性能的影响。 实验研究以理论为指导，验证了理论数值分析，在得到本课题的一些重要结论的同时也发现了一些不足，为本课题的进一步研究提供了依据。
王方[5]2012年在《基于传热窄点的热泵用HFC125/HCs混合工质优选及其系统特性研究》文中认为在替代工质及新工质应用技术的研究中，混合工质的研究是一个重要方向，其中ODP为零的HFC类工质与ODP为零、GWP较低的自然工质HC类工质的组合具有重要的应用价值。本文以HFC125/HCs二元混合工质及其热泵应用系统为研究对象，主要针对混合工质优化配比区间、适用此类混合工质的热泵循环结构型式以及混合工质与换热流体间的温度匹配特性进行了理论分析与实验研究，为规模化应用及系统优化设计提供指导依据。概括起来，本文的主要研究工作如下：1）混合工质筛选基于阻燃性及优良的热力学性能，在HFCs类工质中选择了综合性能优秀的HFC125工质为基础组元，与HC290、HC600、HC600a和HC1270组成二元混合工质。发现通过工质混合，有效降低了HFC125的GWP值，明显抑制了HCs类工质的可燃性，有望形成综合性能优良的新型热泵用替代工质。2）混合工质优化配比区间确定构建了基于控制换热器中流体换热窄点温差的“一机两用”热泵循环热力学模型，研究了工质配比对热泵循环性能参数的影响规律，发现相对于HCFC22，HFC125/HC600和HFC125/HC600a分别在6-66%和13-55%配比区间性能占优，而对于被替代工质HFC134a，HFC125/HC290、HFC125/HC600、HFC125/HC600a和HFC125/HC1270性能占优配比区间分别为10-46%、0-75%、5-68%和0-35%。同时发现四组混合工质相关性能参数随工质配比的变化呈现出两两相似规律，综合考虑混合工质特性兼材料易得原则，确定HFC125/HCs混合工质热泵性能研究中选择HFC125/HC290和HFC125/HC600a的优势配比区间，即10-46%和5-68%。研究了混合工质传热窄点在冷凝器中的移动与工质配比及热汇出口温度变化的关系，发现相对于HFC125/HC290，在40%配比以下传热窄点基本稳定在冷凝器出口端，在此配比之上窄点位置向冷凝器中间移动，但幅度不大，在研究的热汇出口温度35-55℃区间内，随着温度升高，窄点位置向冷凝器出口端移动；混合工质HFC125/HC600a也有类似的规律。该研究可为换热器设计和系统运行提供参考。3）混合工质热泵变组分特性通过混合工质HFC125/HC290和HFC125/HC600a不同热汇出口温度下的变组分热泵特性实验，发现HFC125/HC290混合工质热泵循环性能实验数据虽较理论计算有所偏离，但变化趋势一致，在25/75配比附近存在COP最大值；HFC125/HC600a由于“湿压缩”现象的存在，实验数据较理论计算存在较大偏差，最大COP出现在10/90配比附近。并且发现在给定的热汇出口温度下（55℃），HFC125/HC290混合工质冷凝换热中两种流体在25/75工质配比附近出现相对较差换热匹配；HFC125/HC600a在20-40%的HFC125浓度区间出现最优温度匹配。最后分析了改善流体换热匹配的途径和方法。4）最优组分混合工质热泵变工况特性通过混合工质HFC125/HC290与HFC125/HC600a特定配比（25/75、10/90）变热汇流量工况特性实验，发现相较HFC125/HC600a，混合工质HFC125/HC290小温升优势较明显，或者说HFC125/HC600a适合大温升工况，并且发现相同工况下混合工质HFC125/HC600a性能下降约20%而充注量降低50%，特定条件下适合充注量要求受到严格限制的场合。变热汇流量下，混合工质HFC125/HC290和HFC125/HC600a在冷凝器中的传热窄点均随着流量的增大（出口温度减小）从冷凝器中间向进口端迁移，但HFC125/HC600a窄点迁移随流量的变化较HFC125/HC290敏感，而变制冷剂流率对换热窄点迁移几乎无影响。表明可以通过调节水流量的方式改变换热器中的流体温度匹配，从而降低换热不可逆损失，提高系统能效。最后，对特定工况下混合工质与被替代工质热泵系统性能进行了比较分析，结果表明，HFC125/HC290混合工质在20-25%HFC125质量配比区间内系统性能优于HFC134a,在20-35%的配比区间内系统性能优于HCFC22；对于HFC125/HC600a二元混合工质,在整个配比区间系统性能均弱于被替代工质。特定配比下的变工况性能比较表明，HFC125/HC290有望成为替代工质，而理论上具有较大性能优势的大温度滑移混合工质HFC125/HC600a则实用效果不佳。
张康[6]2014年在《大容积精密高温恒温槽和饱和蒸气压实验装置的研制及HFO-1234yf蒸气压方程的研究》文中研究说明流体热物性数据的测试和研究工作一直以来都是全球热物性研究者关注的研究热点和研究重点。近年来,能源危机和温室效应的日益加剧引起了人们的高度重视,也掀起了新一轮清洁燃料和替代制冷剂的研究热潮。而新工质的工程运用需要大量可靠的热物性数据。在此背景下,本课题组决定成立流体热物性实验室,开展热物性研究工作。在流体热物性实验系统中,恒温槽是最重要的组成部分之一,其性能好坏将直接决定热物性数据质量的高低和流体热物性实验系统的优劣。作为实验室建设初始阶段工作的一部分,本文着重进行了流体热物性实验用的恒温槽的研制工作。而饱和蒸气压是最基础的热物性数据之一,在冶金、化工、电子、航天和医药等领域都起着举足轻重的作用。因此,本文也进行了饱和蒸气压实验装置的研制和蒸气压方程的研究工作。自主研制了专供流体热物性实验用的大容积精密高温恒温槽,其主要特点有：1)体积大。恒温槽内槽尺寸为600mm×560mm×585mm(长×宽×高)。2)精度高。恒温槽的温度波动度为5.OmK,温度均匀度为4.5mK,满足了流体热物性实验的需要。3)结构设计合理。设计了折边内外槽的结构,使槽体易于拆卸,方便了恒温槽的维修和保养工作；设计了填充有保温层的槽盖,减少了恒温槽内热量的散失,为恒温槽精度的提高奠定了基础；设计了双层玻璃视窗,克服了传统视窗密封性差、散热量大的缺点；设计了U型石英加热器,提高了加热器的传热性能和使用寿命；设计了孔盖和孔套,使加热器和搅拌器的安装更加方便。自行研制了饱和蒸气压实验装置,该装置的设计压力为15MPa,设计温度为300℃,最高工作压力为10MPa,最高工作温度为250℃。设计并制做了饱和蒸气压实验装置专用的小型升降放置台,用于调整实验装置在恒温槽内的高度。对HFO-1234yf的饱和蒸气压及蒸气压方程进行了研究,在已有实验数据的基础上拟合得到了一个4项的Wagner型蒸气压方程,该方程具有精度高,外延性好,使用温度范围广的特点,优于现有的HFO-1234yf蒸气压方程,具有较高的使用价值。
陈伟[7]2014年在《离子液体吸收式制冷工质对基础物性与循环特性研究》文中研究指明随着能源短缺与全球变暖等环境问题的日益严峻,吸收式制冷循环作为一种高效、安全的中、低品味能回收利用技术而备受世界各国能源工作者的关注。传统的吸收式制冷系统自身存在的低温结晶、高温腐蚀,压力偏高、精馏降效等缺陷,使其在实际工业应用的过程中受到了较大的限制。离子液体是室温下为液态的盐,具有独特物化性质,无可测量蒸气压、无腐蚀性,具备作为吸收剂的潜能,可以完美克服现存机组的一系列缺陷。近年来,离子液体型制冷工质对的研发已近成为一个国际性的研究热点。在国家高技术研究发展计划资助项目(863, No.2007AA05Z259)《离子液体型吸收式冷水机组研发》的资助下,前期工作中已经筛选出了具有商业应用潜质的吸收式制冷工质对[mmim]DMP/CH3OH,并研究了该工质对的气液相平衡性质。在此基础上,本人又展开了深入的研究：1.基于[mmim]DMP/CH3OH溶液的气液相平衡数据,建立了能够在整个浓度范围预测[mmim]DMP/CH3OH溶液蒸气压参数的UNIFAC模型和预测过量焓参数的Wilson模型。并对[mmim]DMP/CH3OH吸收式制冷单效循环热力特性进行了仿真分析。2.在常温下测量了不同摩尔浓度的[mmim]DMP/CH3OH(?)[mmim]DMP/H2O溶液热导率,关联了预测溶液热导率的Random Mixing模型。3.基于[mmim]DMP/CH3OH溶液的气液相平衡性质以及热导率参数,对双效串联、并联[mmim]DMP/CH3OH吸收式制冷系统进行了动态建模与仿真模拟,并将仿真结果与文献实验结果进行了对比。研究结果表明：[mmim]DMP/CH3OH单效制冷循环COP略低于LiBr/H2O系统,但在整体上要高于NH3/H2O系统。离子液体的加入显着地提高的甲醇的导热性能,这有利于系统热力性能的提高和系统参数的优化设计。通过对比表明,双效吸收式制冷的动态模型可以较好的描述双效制冷系统的稳态和瞬态特性,并能满足系统优化和实时控制设计的应用需求。常规的离子液体对制冷剂的吸收能力有限,极大的限制了工质对循环效率的提高。为了更进一步提高制冷剂在离子液体中的吸收量,我们提出了一种以NH3为制冷剂,离子液体[bmim]Zn2Cl5为吸收剂的物理吸收和化学吸附复合机制的新型离子液体制冷工质对,并且得到了国家自然科学基金(No.51276180)《吸收与络合吸附复合作用的离子液体型化学热泵工质对研究》的资助,相关研究内容如下：1.搭建了[bmim]Zn2Cl5/NH3饱和气压测量装置,应用静态法测量了其在323.15～563.15K温度范围内的饱和气压,并用UNIFAC模型进行了关联拟合,根据关联模型绘制了二元溶液的P-T-x图。2.对[bmim]Zn2Cl5进行了TG-DSC扫描,验证离子液体的热稳定性并得到其比热容参数。测量了[bmim]Zn2Cl5/NH3在288.15～333.15K温度范围内的过量焓参数,并用NRTL模型进行了关联拟合。3.基于[bmim]Zn2Cl5的比热容参数、[bmim]Zn2Cl5/NH3的蒸气压和过量焓参数,对[bmim]Zn2Cl5/NH3吸收式制冷单效循环热力特性进行了仿真分析,并与NaSCN/NH3吸收式系统进行了对比。结果表明：NH3在[bmim]Zn2Cl5中的溶解度要远远高于在其他常规离子液体中的溶解度,且[bmim]Zn2Cl5的比热容较低,[bmim]Zn2Cl5/NH3溶液的过量焓适中,这都有利于[bmim]Zn2Cl5/NH3吸收式系统热力性能的提升。通过理论循环分析发现：[bmim]Zn2Cl5/NH3吸收式系统的热力性能要优于NaSCN/NH3吸收式系统,且该系统在制冷温度较低的制冷工况和吸收温度、冷凝温度较高的热泵工况下均具有良好的热力性能和可接受的的循环倍率。总之,[bmim]Zn2Cl5/NH3工质对具有很大的工业应用潜质和良好的商业开发前景。
刘春涛[8]2007年在《R22循环性能分析及其替代工质研究》文中研究指明R22是一种目前广泛应用的过渡型氢氟氯烃类制冷剂,由于含有氯原子,即将被禁用。本文采用PR状态方程和扩展对应态方法建立理论模型,编制了工质热物性及循环性能的可视化计算程序。进行了单级蒸气压缩式制冷循环中R22及其替代工质循环特性的分析与比较,并研究了复迭制冷循环中R22的替代方案。同时对替代应用较多的R134a进行水平管内传热特性的实验设计与研究,分析了过热蒸气的凝结换热特性,并与现有关联式进行对比。
苏成睿[9]2017年在《离子液体新型工质对吸收制冷性能实验及其强化》文中研究说明吸收式制冷机和热泵装置是一种废热回收节能设备,能够利用低温位热能进行驱动,产生冷量或将低温位热能转化为可以直接利用的中高温位热能。吸收式热泵性能好坏与所选用的工质对溶液有着密切关系。当前广泛使用的传统工质对在性能上还存在很多缺陷。H2O-LiBr工质对有良好的吸收能力,但对金属存在十分严重的腐蚀,且在工作过程中易产生结晶造成装置设备的堵塞。NH3-H2O工质对环境友好,但也有着可燃可爆和有毒有害的缺点,这使其在使用上存在很大的风险。所以,开发一种继承传统工质对优点,改良其缺点的新型工质对,对于吸收式制冷和热泵技术的提高和改进有着十分重大的意义。离子液体拥有液程宽、蒸汽压低、不易挥发、吸收能力较强等热力学性质,不腐蚀设备,且没有结晶的可能性,是较为理想的热泵工质。但也存在粘度较高,导热系数较低等缺点。本实验研究的主要研究内容如下:(1)在实验室内自行搭建了吸收式制冷/热泵装置,检验了装置的真空气密性。校正了装置的压力与温度。合成了离子液体1-乙基3-甲基咪唑磷酸二乙酯[EMIM][DEP],制备了二元工质溶液[EMIM][DEP](1)+H2O(2),并以此为为基液配制了碳纳米管CNT纳米流体工质对[EMIM][DEP](1)+H2O(2)+CNT用于吸收式制冷实验。(2)在不同的冷却水温度与发生温度工况下,分别进行吸收式制冷实验,并对不同工况下的制冷系数和总传热系数进行计算。实验结果表明:在实验范围内,在冷却水温度一定时,发生温度越高,吸收器的总传热系数与制冷系数值越大。发生温度一定时,所测范围内,冷却水温度越低,吸收器的总传热系数与制冷系数值越大。(3)为了进一步增强吸收效果,向纳米流体二元体系中添加溴化锂溶液,组成叁元工质对体系Li Br+[EMIM][DEP]+H2O+CNT,进行了吸收制冷性能强化实验。实验结果表明,在实验范围内,在相同条件下,叁元体系的制冷能力明显强于原离子液体二元体系,叁元体系的制冷系数与总传热系数大于二元体系。(4)采用静态法测定了叁元体系Li Br+[EMIM][DEP]+H2O的饱和蒸气压,发现加入溴化锂之后,叁元体系的饱和蒸气压降低,有利于吸收的进行。溴化锂含量越高,体系饱和蒸气压越低。
王雁[10]2005年在《混合工质R134a/R23物性及其自然复迭循环特性的理论研究》文中研究指明近年来,随着国际社会替代工质研究进程的加快和对能源利用效率的重视,混合工质制冷循环技术迅速发展起来。其中自然复迭式制冷循环充分利用混合工质的特性,在-50℃以下温度区间显现出了独特的优势。使用自然复迭制冷循环的低温产品,也已经逐步应用在低温箱保存、低温测量、低温材料制造以及工业天然气液化等一些商业或非商业领域。但是由于混合工质循环特性比较复杂,变化因素多,混合工质热物性数据不够完整和精确,因此针对自然复迭制冷的分析方法和理论研究还在进一步发展之中。本文选取R134a/R23作为自然复迭式制冷系统混合制冷剂,对R134a/R23热物性及其自然复迭循环进行了详细的计算,主要完成了以下一些内容:1)在R134a/R23的热物性研究中,针对传统状态方程不能同时精确描述气液两相P-V-T关系的问题,提出了修正状态方程法,并给出了该方法应用于混合工质物性计算时的逸度系数及焓熵表达式;2)编制了混合工质R134a/R23物性计算程序模块,可完成R134a/R23基本热物性和迁移性质的计算。在对比文献数据进行误差分析之后,绘制了工程上广泛应用的混合工质焓浓度图。将R134a/R23物性数据与理想混合工质物性进行比较,从而得到了实际混合工质的偏移特性;3)系统地提出了基于焓浓度图的混合工质循环分析方法,并由此初步确定了自然复迭循环的约束条件和影响因素;4)对自然复迭循环进行了热力学分析和计算,确定了设计工况下循环各状态点的参数,并得出了循环性能在冷凝温度、中间温度、压力工况和浓度配比改变时的变化情况;5)在自然复迭循环特性计算的基础上建立了循环优化模型和优化方法,找出了循环运行在不同环境温度和蒸发温度下的最优浓度配比,以及在压比不超过13时的极限蒸发温度;6)自然复迭制冷的回热循环可以有效的降低压比和蒸发温度,而对混合工质浓度配比的优化影响很小,因此在实际应用中应当使用带回热的循环形式。
参考文献：
[1]. 新工质饱和蒸气压实验研究及混合工质的组分分析[D]. 王忠伟. 清华大学. 2004
[2]. 新工质饱和蒸气压实验及混合工质气液相平衡研究[D]. 方锦. 清华大学. 2008
[3]. 混合工质R32/R227ea的热物性计算分析[D]. 陈珊珊. 华北电力大学. 2013
[4]. 两相非共沸混合工质逆布莱顿循环热泵应用的理论与实验研究[D]. 张永磊. 浙江大学. 2004
[5]. 基于传热窄点的热泵用HFC125/HCs混合工质优选及其系统特性研究[D]. 王方. 上海交通大学. 2012
[6]. 大容积精密高温恒温槽和饱和蒸气压实验装置的研制及HFO-1234yf蒸气压方程的研究[D]. 张康. 太原理工大学. 2014
[7]. 离子液体吸收式制冷工质对基础物性与循环特性研究[D]. 陈伟. 中国科学院研究生院（工程热物理研究所）. 2014
[8]. R22循环性能分析及其替代工质研究[D]. 刘春涛. 华北电力大学（河北）. 2007
[9]. 离子液体新型工质对吸收制冷性能实验及其强化[D]. 苏成睿. 大连理工大学. 2017
[10]. 混合工质R134a/R23物性及其自然复迭循环特性的理论研究[D]. 王雁. 东南大学. 2005
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