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新型替代制冷剂爆炸极限理论与实验研究

张锐  
【摘要】:开发具有独立知识产权且热工及环境性能良好的新型替代制冷剂具有重要意义。本文作为开发工作的一部分,主要从新工质使用安全性的角度研究了可燃性纯工质以及混合工质制冷剂的爆炸极限问题。 首先,本文从化学热力学、燃烧学和化学动力学的基础理论出发,定性分析了可燃性气体爆炸极限的影响因素,分析了温度、压力、点火方式、试验容器、混气成分等因素对爆炸极限的影响机理。 其次,在理论研究的基础上,本文总结前人成果,提出了一种新的卤代烃爆炸下限浓度的估算方法,该估算方法只需要知道可燃制冷剂的分子组成就可推算爆炸下限浓度,估算绝对误差在1%以下,爆炸上限及混合制冷剂的爆炸极限可以通过该公式推算得到,推算结果与实验值大致吻合;在纯质爆炸极限估算方法的基础上,本文提出了一种含有阻燃工质的二元混合物爆炸极限估算方法,在缺少相关实验数据时可以考虑使用。 第三,对于可燃制冷剂爆炸极限的测试,目前尚无统一的实验装置,本文按GB/T 12474—90和ASTM E681-01改造并设计搭建了两套不同的爆炸极限测试装置。首次在这两套实验装置上分别使用相同的混合工质对进行了对比测试,并从爆炸极限影响机理的角度,对实验结果的差别进行了深入分析,对建立统一的制冷剂爆炸测试实验装置具有参考意义; 第四,本文使用ASTM E681-01的实验装置对新型制冷剂HFC-161纯质和混合工质的爆炸极限进行了测试,得到了大量测试数据,这些数据目前还未见文献报道。根据这些数据,本文分析了不同阻燃制冷剂对于HFC-161,HFC-32及HFC-143a的阻燃效果,理论分析了三元混合制冷剂的临界抑爆比,为新型混合制冷剂安全使用提供了依据。


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