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环保制冷工质表面张力的实验和理论研究

鲍俊峰  
【摘要】:即将禁用CFC和HCFC类制冷工质,寻找替代的新型环保制冷工质已成为国际上研究的热点。表面张力作为重要的物性数据之一,对沸腾和凝结换热起着关键性作用,是寻找替代工质的重要依据之一。本文致力于环保制冷工质表面张力的实验测量和理论推算两个方面的研究。研制了基于毛细管上升的液体表面张力实验系统,主要包括实验本体、控温系统以及图像采集和处理系统。实验系统的压力测量范围为0~4MPa,温度测量范围为-20~180℃。为了验证实验系统的准确性和可靠性,测量了R 134a温度范围为-15~60℃内饱和液的表面张力,测量结果与相关文献的绝对偏差不超过±0.35 mN.m-1,实验系统总的不确定度小于1.2%。采用基团贡献法的基本原理,开展了液体表面张力的理论研究:考查了纯组分摩尔表面积模型对醇水溶液表面张力推算精度的影响,利用Suarez等人提出的方法,拟合了5种醇类(甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、2-丁醇)的摩尔表面积,并推算了醇水溶液表面相的相对吉布斯吸附和表面层厚度;在四种摩尔表面积模型下,计算了15种二元、4种三元混合制冷工质表面张力,表明:Rasmussen、Paquette摩尔表面积模型计算结果相对偏差最小,可用于计算二元、三元环保型混合制冷工质的表面张力。


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