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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
作 者: 陈琪
导 师: 陈光明
学 校: 浙江大学
专 业: 制冷及低温工程
关键词: 热力性质 氟乙烷 状态方程 替代制冷剂 混合工质
分类号: TB64
类 型: 博士论文
年 份: 2006年
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内容摘要
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
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全文目录
摘要 4-6 Abstract 6-8 符号表 8-12 第一章.绪论 12-20 §1.1 研究背景 12-16 1.1.1 自然环境背景 12-13 1.1.2 工程背景 13-15 1.1.3 HFC-161及其混合工质的研究现状 15-16 §1.2 制冷工质pvTx性质研究 16-19 1.2.1 实验研究 16 1.2.2 理论研究 16-19 §1.3 本文的研究内容 19-20 第二章.制冷工质pvTx性质测试系统 20-29 §2.1 系统简介 20 §2.2 恒温系统 20-21 §2.3 温度测量系统 21-22 §2.4 压力测量系统 22 §2.5 真空配气系统 22-23 §2.6 实验台测控软件 23-26 2.6.1 测控软件的基本模块 23-25 2.6.2 运行结果 25-26 §2.7 pvTx实验本体 26-27 §2.8 实验系统可靠性检验 27 §2.9 本章小结 27-29 第三章.HFC-161的pvT性质和饱和性质 29-48 §3.1 HFC-161气相pvT性质 29-35 3.1.1 实验原理 29-30 3.1.2 实验样品 30 3.1.3 pvT实验过程 30 3.1.4 实验结果及其关联式 30-35 §3.2 HFC-161超临界区pvT性质 35-37 §3.3 HFC-161饱和蒸气压 37-42 3.3.1 饱和蒸气压的实验过程 37-38 3.3.2 饱和蒸气压的测量结果与分析 38-40 3.3.3 标准沸点 40-42 3.3.4 偏心因子 42 §3.4 HFC-161临界参数和饱和气液密度 42-46 3.4.1 临界参数 42-43 3.4.2 饱和气液密度 43-46 §3.5 本章小结 46-48 第四章.HFC-161专用状态方程研究 48-63 §4.1 HFC-161方程形式的确定 48-50 §4.2 HFC-161理想气体性质 50-51 §4.3 状态方程的基本约束条件 51-52 §4.4 HFC-161专用状态方程 52-55 §4.5 状态方程的检验 55-60 4.5.1 pvT性质 55-57 4.5.2 饱和性质 57-59 4.5.3 导出热力性质 59-60 §4.6 HFC-161饱和热力性质表 60-61 §4.7 本章小结 61-63 第五章.HFC-161混合工质pvTx热力性质研究 63-91 §5.1 HFC-161/125和HFC-161/32的pvTx性质研究 63-74 5.1.1 二元混合工质气相pvTx实验数据 63-69 5.1.2 二元混合工质的实验结果分析 69-74 5.1.3 第二维里系数 74 §5.2 HFC-161/125/32的pvTx性质研究 74-84 5.2.1 三元混合工质气相pvTx实验数据 75 5.2.2 三元混合工质的实验结果分析 75-84 §5.3 HFC-161/125/32状态方程研究 84-89 5.3.1 混合规则 84-86 5.3.2 状态方程性能评估 86-89 §5.4 本章小结 89-91 第六章.总结与展望 91-94 §6.1 主要结论 91-92 §6.2 主要创新点 92 §6.3 未来研究方向 92-94 参考文献 94-104 攻读博士期间发表的论文 104-105 致谢 105
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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 制冷工程 > 制冷材料
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