新工质饱和蒸气压实验及混合工质气液相平衡研究

论文摘要

由于氯氟烃（CFC）和氢氯氟烃（HCFC）破坏大气臭氧层、加剧温室效应,其替代工质热物性研究是多年来的热点。氢氟烃（HFC）、碳氢化合物（HC）和二甲醚（DME）等物质及其相关的混合物是很有希望的替代工质。混合工质由于可以充分发挥“优势互补、取长补短”的作用,因此受到广泛关注。气液相平衡性质是纯工质和混合工质最基本最重要的热力学性质之一,对制冷空调设备的设计优化以及替代工质的热物性研究都是非常重要的。本文选用PR状态方程和van der Waals混合规则对两类新混合工质HC+HFC和DME+HFC进行气液相平衡计算,优化得到相应的二元交互作用系数,可高精度地描述其气液相平衡性质。研究了二元交互作用系数的变化规律,提出了两类体系的交互作用系数关联式,通过纯物质的临界压缩因子就可准确预估混合物二元交互作用系数,可以高精度地计算和预测二元以及相应三元体系的气液相平衡性质。改进相平衡描述精度可从状态方程和混合规则两个方面入手。本文首先选用了PR状态方程,在保持立方型状态方程形式简洁、计算方便优势的基础上,比较了各类典型混合规则对含HFC的二元和三元混合物相平衡描述的适用性。从状态方程角度出发改进相平衡描述方面,将CPA状态方程扩展应用于含醇的卤代烃混合工质这类典型的极性缔合体系,检验方程的应用效果。通过引入缔合作用项,CPA方程可在揭示分子间相互作用的基础上对这类体系的相平衡性质作出准确描述。本文测量了两种丙烷族氢氟烃HFC-227ea和HFC-245fa的饱和蒸气压性质;根据目前已有的实验数据和本文的测量结果提出了相应的饱和蒸气压方程,确定了正常沸点和偏心因子。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究现状和文献综述
• 1.2.1 混合工质气液相平衡研究
• 1.2.2 气液相平衡计算模型评价
• 1.2.3 含缔合流体的混合工质气液相平衡研究
• 1.2.4 新工质饱和蒸气压的实验研究
• 1.3 本文的任务
• 第2章 HC/DME+HFC 体系的气液相平衡性质预测
• 2.1 HC/DME+HFC 体系的气液相平衡计算
• 2.1.1 状态方程法计算气液相平衡性质
• 2.1.2 HC+HFC 体系的计算结果
• 2.1.3 DME+HFC 体系的计算结果
• 2.2 HC/DME+HFC 体系的二元交互作用系数关联
• ij 关联式'>2.2.1 HC+HFC 体系的k_ij关联式
• ij 关联式'>2.2.2 DME+HFC 体系的k_ij关联式
• ij 关联式的检验'>2.3 HC+HFC 体系k_ij关联式的检验
• 2.3.1 对参与关联体系的相平衡计算效果
• 2.3.2 对未参与关联体系的相平衡预测计算效果
• 2.3.3 HC+HFC 三元体系相平衡性质预测
• ij 关联式的检验'>2.4 DME+HFC 体系k_ij关联式的检验
• 2.5 本章小结
• 第3章 含HFC 混合工质的气液相平衡计算模型评价
• 3.1 气液相平衡计算模型
• 3.1.1 状态方程
• 3.1.2 混合规则
• 3.1.3 气液相平衡性质的计算
• 3.2 二元体系计算结果与评价
• 3.3 三元体系计算结果与评价
• 3.4 本章小结
• 第4章 CPA 状态方程在含醇卤代烃体系中的应用
• 4.1 CPA 状态方程
• 4.1.1 CPA 状态方程的形式
• 4.1.2 缔合方案
• 4.1.3 混合规则
• 4.2 纯物质CPA 状态方程的参数计算
• 4.3 含醇卤代烃体系的气液相平衡性质计算
• 4.3.1 计算相平衡性质的CPA 状态方程模型
• 4.3.2 CPA 方程与SRK 方程的计算结果比较
• E-EoS 模型的比较'>4.3.3 CPA 方程模型与G^E-EoS 模型的比较
• 4.4 本章小结
• 第5章 新工质饱和蒸气压的实验研究
• 5.1 流体热物性测量实验台的搭建
• 5.1.1 恒温及温度测量系统
• 5.1.2 压力测量系统
• 5.1.3 真空及配气系统
• 5.1.4 实验本体
• 5.1.5 测量误差分析
• 5.2 纯工质饱和蒸气压的实验过程
• 5.2.1 饱和蒸气压实验步骤
• 5.2.2 实验过程中的注意事项
• 5.3 HFC-227ea 和HFC-245fa 的饱和蒸气压实验
• 5.3.1 实验测量结果
• 5.3.2 实验测量的不确定度分析
• 5.4 饱和蒸气压实验结果分析
• 5.4.1 HFC-227ea 的饱和蒸气压方程
• 5.4.2 HFC-245fa 的饱和蒸气压方程
• 5.5 本章小结
• 第6章 主要结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果