高精度溶解度实验系统的研制与验证

研制了一套高精度制冷工质溶解度实验系统,由自行开发的测控软件进行计算机实时测控.实验系统包括高精度温度测量系统(在253.15~363.15 K范围内,测量的不确定度小于±14mK),高精度压力测量系统(在0~3.5 MPa范围内,测量的不确定度小于±1.6 kPa),高精度恒温水浴(293.15~363.15 K),高精度恒温酒精浴(253.15~293.15 K),真空及配气系统等.对283.15~348.15 K温度范围内HFC-134a的饱和蒸气压进行了测量,并与标准值进行了比较,测量的平均偏差为0.54%.用此装置对制冷剂R22在吸收剂N,N-二甲基甲酰胺中的溶解度进行了实验研究,并同文献提供的数据进行对比,结果表明该实验系统具有较高的精度.     

二氧化碳制冷剂在烷基萘润滑油中的溶解度研究

为了研究二氧化碳制冷剂在烷基萘润滑油中溶解度的变化,根据分子聚集理论修正了状态方程并运用相应的混合法则,建立了二氧化碳在烷基萘润滑油中溶解度的理论计算模型.模型中润滑油的临界物性参数通过基团贡献法估算得到.与现有文献实验数据对比发现,建立在vdWaals分子聚集理论修正方程上的理论模型计算值与实验数据吻合较好,实验工况下的平均误差分别为5.56%和3.47%,且溶解度越高,分子聚集现象越明显,模型计算值越准确.利用PR和RKS修正方程计算出的溶解度误差均非常大,分别达到了48.92%和46.91%,不适用于二氧化碳制冷剂在烷基萘润滑油中溶解度的理论计算.利用模型对二氧化碳溶解度随温度和压力的变化趋势进行了预测,发现在0℃和10℃下,压力从3.5MPa增加到4.5MPa时,溶解度约提高19%,而当过热度从0℃升高到20℃时,溶解度分别降低20.9%和12.5%.     

混合制冷剂R134a/R600a与矿物油互溶性的实验研究

对混合制冷剂R134a/R600a与矿物油组成的混合物,在气-液相平衡时的温度和压力进行了测量.在R600a的质量分数为8.7%～28.6%的范围内,对R134a/R600a组成的混合制冷剂与矿物油的互溶性进行了实验研究,得到了当矿物油与制冷剂完全溶解时,混合制冷剂/油的饱和温度-压力曲线.实验结果表明:矿物油在混合制冷剂中的溶解度只与它和R600a的质量比有关.随着矿物油与R600a质量比的增加,临界互溶温度逐渐上升;与无矿物油的混合制冷剂相比,矿物油与混合制冷剂互溶后,其饱和压力有所下降.     

R290自携式冷藏陈列柜冷媒泄漏仿真分析

R290是一种新型环保制冷剂,是自携式冷藏陈列柜制冷剂的理想替代物,但R290泄漏后存在燃爆的危险.与空调相比,自携式冷藏陈列柜蒸发温度低,压力高,因此有必要探讨R290在有限空间泄漏的安全性.通过CFD软件对自携式冷藏陈列柜R290在有限空间泄漏扩散的体积分数分布进行仿真,研究了冷藏陈列柜放置在房间不同位置的泄漏特性...     

丙烷和丙烯用于低温冷柜的性能和充灌量研究

为了解决目前应用于低温冷柜的制冷剂R22、R404A等的环保问题,将天然工质HCs(碳氢化合物)应用于低温冷柜以替代上述传统的低温制冷剂.编写了制冷剂循环性能程序,比较了HCs和R22等在低温工况下的热力学循环性能.根据欧盟标准EN-378中对HCs充灌量的要求,建立了相应的冷柜充灌量计算模型,计算比较了R1270(丙烯)、R290(丙烷)和R22的理论充灌量.结果表明:R1270和R290的压力比、排气温度等比R22要低,系统的性能系数比R502、R507A、R404A要高,综合性能要好于R22、R502、R507A、R404A;R1270和R290在某冷柜中的最优充灌量分别为130 g和110 g,远小于R22的220 g,符合欧盟标准的安全要求.     

丙烷滚动活塞压缩机指示图测量与性能分析

为了研究制冷剂丙烷(R290)热物理性质对全封闭滚动活塞压缩机内部热物理过程及热力损失分布的影响,在高效工况下,分别利用制冷剂R22和R290对全封闭滚动活塞压缩机进行了内部动态压力测量和性能实验,并提出了一种分析滚动活塞压缩机指示图的新方法。所提方法将余隙容积内高压气体再膨胀损失分为余隙容积气体的充压损失和余隙容积气体的回流损失,从而将指示图分为7个部分。结果表明:R290替代R22后,制冷量、指示功率与输入电功率均有所下降,容积效率略有下降,指示效率和性能系数略有上升,压缩与排气过程中未出现高频压力脉动;排气压力损失有所下降,吸气和压缩过程热损失增加,二者的余隙容积损失接近。该结果可为研究R290房间空调器及压缩机提供参考。     

采用PR方程的液相制冷剂摩擦理论黏度模型

在对14种制冷剂(R152a、R123、R141b、R11、R12、R125、R22、R32、R143a、R227ea、R236ea、R236fa、R245ca、R245fa)的液相黏度实验数据进行收集的基础上,将摩擦理论与工程上常用的PR方程相结合,建立了这14种制冷剂的液相黏度模型,并通过最小二乘法回归得到了模型中的各系数.结果表明,在拟合范围内,这14种制冷剂的稀薄气体黏度计算值与文献值的绝对平均偏差在1%以内,各制冷剂液相黏度计算值与实验值的绝对平均偏差在0.31%～1.92%之间,能够满足实际工程需要.     

测定高压气体溶解度的装置

建立了一套测定高压下气体在液体中溶解度的装置,该装置具有以下特点：气液相可充分混合,平衡釜通过底部活塞加压,最高测定压力可达40．0 MPa,液相在体系循环状态下取样可避免物系的二次平衡,体系死体积较小,装置恒温槽的控温精度较高(±0．1℃)．利用此装置测定了温度为298．15 K、303．15 K和压力2．0～12．0 MPa下甲烷在正己烷中的溶解度数据并与文献值相比较,从实验数据的精度和重复性考察了实验装置的可靠性,实验值和文献值的相对误差均小于2．5%,同时根据Kricheveky-Kasarnovsky(K-K)方程提出了一种从高压实验数据回归常压实验数据的方法．     

制冷循环性能测试装置制冷剂R22替代研究

对工程热力学实验之制冷循环性能测试装置的R22制冷剂替代进行理论热力循环计算与物性分析,确定R290作为直接充灌绿色环保制冷剂替代候选,未更换其它部件并进行试验,研究表明:R290替代R22后,制冷剂充注量约为59.3%,降低了R290泄露爆燃危险;单位质量压缩耗功、单位质量制冷量及COP均提高,但由于制冷剂质量流量下降,故R290时压缩机耗功较小,而制冷量及COP较大;有回热制冷循环比无回热时压缩机耗功、制冷量及COP均提高,而制冷量及COP提高更多,因此回热有利。通过大学生创新实践,丰富了实验装置的功能、提高了学生对制冷系统的理解和操作能力,及对环保、节能和创新的意识。     

气液饱和溶液黏度实验系统及其性能测试

针对目前国内外对气-液达到平衡状态时其饱和液相黏度实验研究非常少的现状,将相平衡装置与双毛细管法黏度测量装置进行集成,搭建了一套可以用于测量气液饱和溶液黏度的实验系统。通过对纯质乙醇、正庚烷以及离子液体[Hmim][Tf_2N]等的黏度进行测试并与文献值对比,得到3种物质的实验值与文献值的绝对平均偏差分别为1.13%、0.89%和2.15%。在此基础上,测量得到了温度为298.15、323.15和343.15 K时含饱和制冷剂R134a的离子液体[Hmim][Tf_2N]在不同压力、不同溶解度时的黏度实验数据,并将实验数据拟合成温度和组分的多项式形式。通过与方程计算结果进行对比分析,得到实验值与多项式计算值的绝对平均偏差为1.42%,最大偏差为2.86%,验证了文中搭建的气液饱和溶液黏度实验系统的可靠性,可为进一步开展相关研究奠定基础。