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新型吸收制冷工质相平衡理论与实验研究

崔晓龙  
【摘要】: 根据蒙特利尔协议书及相关修正案规定,含氢氯氟烃类物质(HCFCs)和氯氟烃类物质(CFCs)将逐渐被淘汰。氢氟烃类物质(HFCs)作为HCFCs和CFCs类制冷剂的替代物,其热力性质的研究日益引起人们的重视。特别是1997年以后,HFCs研究对象已有了较大的进展。但HFCs在吸收式制冷系统中的应用研究却比较少。本文以HFCs类制冷剂中的HFC-134a、HFC-32和HFC-23为研究重点,对它们的二元混合物的汽液相平衡(VLE)数据进行实验测量、计算和理论分析;同时对它们和吸收剂DMF的VLE数据进行实验测量,并对溶液的非理想性进行分析。 自行研制开发了一个高精度的汽相循环VLE数据p-T-x测试系统。在258.15~369.15 K范围内,其温度测量的不确定度小于±14 mK;在0~3.5 MPa压力范围内,测量的不确定度小于±1.465 kPa;混合物液相摩尔分数测量不确定度小于±0.001。 在较宽的温度范围内(307.15~369.15 K)精确、系统地测量了吸收剂DMF的饱和蒸汽压数据;同时建立了相应的形式简洁的四参数蒸汽压方程。该方程具有适用范围广,精度高等特点。 对二元混合制冷剂HFC-32+HFC-134a和HFC-23+HFC-134a的VLE数据进行了测量,并应用PRSV状态方程及WS混合规则对实验数据进行了关联,关联结果与实验数据具有良好的一致性。 对以DMF为吸收剂的二元工质对HFC-134a+DMF、HFC-32+DMF和HFC-23+DMF,以及三元工质对HFC-23+HFC-134a+DMF的VLE数据p-T-x进行了测量,并应用PRSV状态方程及WS混合规则和LCVM混合规则对二元工质对的实验数据进行了关联,关联结果与实验数据具有良好的一致性。 通过对活度系数γ的计算,分析了二元工质对溶液HFC-134a+DMF、HFC-32+DMF和HFC-23+DMF的非理想性。经分析可知,在温度283.15~363.15K范围内,二元工质对溶液HFC-134a+DMF和HFC-32+DMF是对理想溶液具有负偏差的非理想溶液,而HFC-23+DMF在温度较低时对理想溶液具有负偏差,在温度较高时对理想溶液具有正偏差的非理想溶液。 借助对应态原理,从推导混合物的虚拟临界参数出发,推导得到了二元交互作用参数k_(12)表示为以温度T为自变量的函数关系式。 针对极性较强的复杂流体,以Mie势能函数和London色散理论为基础,从对应态原理推导混合物的虚拟临界参数出发,引入虚拟临界规则的Leach分子形状系数θ和Φ,推导得到了协体积项b的二元交互作用参数l_(12)的新型关联式。采用此关联式对HFCs+DMF的VLE数据进行计算,精度提高明显。


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