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氟乙烷及其混合工质热力性质的理论和实验研究

陈琪  
【摘要】:根据蒙特利尔议定书修订版的要求,含氢氯氟烃类物质(HCFCs)将逐渐被淘汰,国际上正在积极寻找优秀的环保替代工质。热力性质研究,尤其是pvTx(压力-比体积-温度-组成)性质研究不但是寻找替代工质的基础,也是热物性学中重要的基础性研究内容。氟乙烷(HFC-161,C_2H_5F)是一种很有希望的制冷剂替代物,特别是作为混合工质HFC-161/125/32的一种组元替代HCFC-22,表现出了优异的制冷特性。本文以精确的物性实验为基础,并结合理论分析,对HFC-161及其混合物的热力学性质进行了深入的研究。 高精度制冷工质pvTx性质测试实验系统:包括高精度温度测量系统(在-40~300℃范围内,测量的不确定度小于±14mK),高精度压力测量系统(测量范围为0~6.0MPa,测量的准确度误差小于±1.3kPa),高精度恒温槽(-40~180℃)、以及真空及配气系统等。 精确、系统地测量了HFC-161温度范围从标准沸点到临界点的饱和蒸气压数据,并建立相应的适用范围广的高精度蒸气压方程,确定了HFC-161的标准沸点和偏心因子。 用等容法测量了纯质HFC-161的气相和超临界的pvT性质;关联了饱和气液密度,给出了适用于宽广温度范围的HFC-161饱和气液密度关联式。 结合本文的实验结果和现有文献数据,提出了一个适合HFC-161的多参数维里型专用状态方程,适用温度范围从HFC-161的三相点到413.29K,适用压力高达5.8MPa。此状态方程形式合理,能精确再现高密度区、临界区和饱和区的各种热力学性质实验数据,并能成功地计算出各种导出物性。给出了HFC-161的各种热力学计算式和饱和气液焓熵性质表,可供工程设计计算使用。 测量了二元混合工质HFC-161/125和HFC-161/32及三元混合工质HFC-161/125/32的气相pvTx性质。用直接描述混合物的方法提出了三元混合工质HFC-161/125/32的状态方程,该方程能成功再现现有的含HFC-161的二元和三元混合物气相pvTx性质和气液相平衡实验数据。 本文较系统地研究了HFC-161及含HFC-161混合工质的pvTx及其它热力性


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