混合制冷工质汽液相平衡计算与实验用循环泵研制

摘要

传统的CFCs、HCFCs制冷剂由于破坏大气臭氧层而被限期淘汰，所以寻找新型绿色环保的替代工质成为一项很紧迫的任务。混合工质则可以通过不同组分、不同配比进行组合，有可能获得各方面性能更为优异的替代工质，从而受到重视。气液相平衡是混合工质的重要性质之一，反映了混合工质在气相液相达到相平衡状态时，体系温度、压力与气液相组分的关系，对于计算其它热物性参数以及评估制冷、热泵循环性能都非常重要。本文主要开展了两方面工作：一是二元和三元混合工质的气液相平衡的计算；二是研制了一套适合于气液相平衡实验的小流量高压磁力泵。
　　 采用PR方程和WS混合规则结合NRTL活度模型二元HFC/HFC、HFC/HC混合工质进行关联计算，利用单纯形算法求解了此模型中的三个参数，所得的计算数据与文献值比较精度相当或者略优。另外，本文提出了一个综合考虑压力计算偏差和组分计算偏差的模型关联目标函数。经计算，和常用的压力、组分两个目标函数相比，使用此目标函数能得到较优的结果，尤其是在减少计算偏差较大的点方面效果明显。
　　 以PR结合vdW混合法则，利用本课题组提出的二元相互作用系数kij差值关联模型，对四组三元HFC/HC混合工质(HFC32/HFC125/HFC134a，HC290/HC600a/HFC32，HFC125/HFC143a/HFC134a，HFC32/HC290/HFC227ea)气液相平衡性质进行推算，与文献数据比较，对压力计算的绝对平均偏差分别为2.225％、8.317％、1.433％、0.403％，对气相组分计算的绝对平均偏差分别为0.0086、0.014、0.0054、0.0071。由于二元交互系数差值关联模型不需要实验数据就可以推算气液相平衡数据，所以在工程上有较大价值。
　　 测定气液相平衡数据是最基本也是重要的工作，一般采用气相循环法测量。气相循环法一个关键设备是循环泵，它有自己的特殊要求。为此本文研制了一套适合于气液相平衡实验的小流量高压磁力驱动的循环泵，压力满足制冷混合工质的需要，流量小且连续可调节，无污染，磁力驱动，长时间运行对流体无加热作用。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1研究背景

1.1.1臭氧层保护与相关协议

1.1.2温室效应与相关协议

1.2替代制冷剂原则和研究进展

1.3混合工质气液相平衡研究

1.3.1混合工质气相相平衡研究意义

1.3.2混合工质气相相平衡理论研究

1.3.3混合工质气相相平衡实验研究

1.4本文的研究内容

第2章 汽液相平衡理论

2.1相平衡的概念

2.2状态方程

2.2.1范德瓦尔(vdW)方程

2.2.2 Redlich-Kwong(R-K)方程

2.2.3 R-K-S(Soave)方程

2.2.4 P-R(Peng-Robinson)方程

2.2.5 PRSV方程

2.3混合规则

2.3.1二次型混合规则

2.3.2 HV型混合规则

2.3.3 WS型混合规则

2 4逸度和逸度系数

2.4.1纯气体的逸度计算

2.4.2混合物中组分逸度的计算

2 5活度和活度系数

2 6活度模型

2 7汽液相平衡(VLE)计算

2.8 PR状态方程逸度系数的推导

第3章 二元混合工质汽液相平衡计算

3.1.关联模型

3.2关联模型的参数拟合

3.3目标函数的选择和二元混合工质气液相平衡性质计算

3.4关联数据拟合精度

3.5不同目标函数关联VLE数据的讨论

第4章 三元混合工质气液相平衡计算

4.1关联模型

4.1.1 PR方程与vdW混合规则

4.1.2 kij差值关联模型

4.2三元混合工质气液相平衡性质推算

第5章 汽液相平衡循环泵的研制与测试

5.1汽液相平衡循环泵的研制背景

5.1.1气相循环法

5.1.2汽液平衡实验用循环泵研究历史和进展

5.1.3循环泵研制要求

5.2磁力循环泵的设计

5.2.1磁力循环泵的原理

5.2.2磁力循环泵的结构设计

5.3磁力循环泵的测试

5.3.1磁力循环泵压力测试

5.3.2磁力循环泵性能测试

第6章 结论与展望

参考文献

在读期间发表的学术论文与取得的研究成果

致谢