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R22替代及工质泄漏扩散危险性理论分析与实验研究

彭继军  
【摘要】: 目前的R22替代物存在诸多缺点,开发拥有自主知识产权新型环保节能R22替代物,研究替代物泄漏、扩散、安全及其它相关特性有重大意义,本文主要研究内容如下: 基于CSD状态方程编制了替代工质最优化选择与计算程序,模拟计算、分析、比较多种混合工质后,确定RTJU3和RTJU4为R22替代物。和R407C相比,新替代工质具有绿色环保、滑移温度低、中高温变工况性能好等优点。实验测试和理论分析结果表明新工质RTJU3具有较高安全性能,适合用于中高温热泵中替代R22。建立储罐瞬间泄漏模型,分析了常温纯可燃工质发生瞬间泄漏条件以及发生瞬间泄漏最低条件等问题。考虑制冷剂与环境的温差换热,建立了更能反映实际储罐泄漏过程的纯工质和混合工质气液相空间动态泄漏模型,推导了判别泄漏过程中混合工质燃烧爆炸危险性增减的公式,分析了各主要内外因素对纯工质气相空间动态泄漏以及泄漏对混合工质可燃性的影响。针对储罐制冷剂质量泄漏速率变化的特点,建立了新的储罐制冷剂大空间非稳态扩散模型,通过求解模型解析解和数值解两种手段解决有限时间泄漏扩散浓度分布问题,为克服假设条件偏离实际情况的缺点修正了新扩散模型,提出一种新的重气效应修正方法,结合实例研究了新工质泄漏扩散后各种危险性以及地面火灾爆炸危险范围影响因素。研究了可燃制冷剂层流预混火焰、火焰传播机理、传播速度主要影响因素,改进了现有可燃气体爆炸极限测定试验台,测试了多种工质在常温常压空气中火焰传播速度和燃爆极限,分析了实验误差来源并提出减小误差的方法,研究了可燃纯工质和混合工质层流预混火焰传播特性与规律,提出一种新的综合评价工质燃爆危险性的方法。 本文以实验和计算机仿真为手段研究开发了新型环保节能R22替代物,并开展了制冷工质泄漏扩散等其它相关研究,所用方法和得出结论可供制冷剂生产和销售厂商参考。


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