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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

2020-11-23阅读(500)

氟乙烷及其混合工质热力性质的理论和实验研究

论文摘要

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，C2H5F）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

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 符号表
  • 第一章.绪论
  • §1.1 研究背景
  • 1.1.1 自然环境背景
  • 1.1.2 工程背景
  • 1.1.3 HFC-161及其混合工质的研究现状
  • §1.2 制冷工质pvTx性质研究
  • 1.2.1 实验研究
  • 1.2.2 理论研究
  • §1.3 本文的研究内容
  • 第二章.制冷工质pvTx性质测试系统
  • §2.1 系统简介
  • §2.2 恒温系统
  • §2.3 温度测量系统
  • §2.4 压力测量系统
  • §2.5 真空配气系统
  • §2.6 实验台测控软件
  • 2.6.1 测控软件的基本模块
  • 2.6.2 运行结果
  • §2.7 pvTx实验本体
  • §2.8 实验系统可靠性检验
  • §2.9 本章小结
  • 第三章.HFC-161的pvT性质和饱和性质
  • §3.1 HFC-161气相pvT性质
  • 3.1.1 实验原理
  • 3.1.2 实验样品
  • 3.1.3 pvT实验过程
  • 3.1.4 实验结果及其关联式
  • §3.2 HFC-161超临界区pvT性质
  • §3.3 HFC-161饱和蒸气压
  • 3.3.1 饱和蒸气压的实验过程
  • 3.3.2 饱和蒸气压的测量结果与分析
  • 3.3.3 标准沸点
  • 3.3.4 偏心因子
  • §3.4 HFC-161临界参数和饱和气液密度
  • 3.4.1 临界参数
  • 3.4.2 饱和气液密度
  • §3.5 本章小结
  • 第四章.HFC-161专用状态方程研究
  • §4.1 HFC-161方程形式的确定
  • §4.2 HFC-161理想气体性质
  • §4.3 状态方程的基本约束条件
  • §4.4 HFC-161专用状态方程
  • §4.5 状态方程的检验
  • 4.5.1 pvT性质
  • 4.5.2 饱和性质
  • 4.5.3 导出热力性质
  • §4.6 HFC-161饱和热力性质表
  • §4.7 本章小结
  • 第五章.HFC-161混合工质pvTx热力性质研究
  • §5.1 HFC-161／125和HFC-161／32的pvTx性质研究
  • 5.1.1 二元混合工质气相pvTx实验数据
  • 5.1.2 二元混合工质的实验结果分析
  • 5.1.3 第二维里系数
  • §5.2 HFC-161／125／32的pvTx性质研究
  • 5.2.1 三元混合工质气相pvTx实验数据
  • 5.2.2 三元混合工质的实验结果分析
  • §5.3 HFC-161／125／32状态方程研究
  • 5.3.1 混合规则
  • 5.3.2 状态方程性能评估
  • §5.4 本章小结
  • 第六章.总结与展望
  • §6.1 主要结论
  • §6.2 主要创新点
  • §6.3 未来研究方向
  • 参考文献
  • 攻读博士期间发表的论文
  • 致谢

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