HFO类制冷剂状态方程及蒸气压方程研究

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传统制冷剂的大量使用造成了“臭氧层破坏”与“温室效应”等生态环境影响。随着各项环境政策法规在世界范围内的颁布与实施,新型环保替代制冷工质氢氟烯烃(HFOs)以出色制冷性能引起学者关注。对其热物理性质的探究与全面认识是制冷空调系统改进优化与制冷性能计算的基础,尤其pv T热物性的研究不可或缺。流体热物理性质可靠、精确的模型是能源动力、暖通空调、化学工艺、矿物开采等行业的核心基础。状态方程以一定形式的函数关系式表达流体实际的热力学性质。本文以HFOs制冷剂为研究对象,深入探讨了容积平移状态方程与立方缔合(CPA)状态方程在新型环保制冷剂中的应用。此外,还开展了纯工质蒸气压方程的研究。利用氢氟烯烃类(HFOs)制冷剂的热力学性质实验数据进行参数优化,回归得到了立方型容积平移状态方程的两个可调参数,并将方程的两个可调参数β和γ普遍化为关于临界压缩因子的函数。在此基础上,使用MATLAB编写了制冷工质的立方型容积平移状态方程的计算程序。对程序计算热物性的结果进行了讨论分析,分析了立方型容积平移状态方程纯流体饱和液相密度和高压液体密度的计算精度。研究结果表明:与原始的PR方程和SRK方程相比,立方型容积平移状态方程对饱和液相密度和单相液体密度改进显著。针对传统立方型状态方程在计算含氢键作用的极性物质HFOs类制冷工质时,液相精度较差的问题,采用热力学微扰理论的立方加缔合(CPA)状态方程,通过关联文献中的饱和蒸气压、饱和液体密度、饱和气相密度实验数据,回归得到了HFO制冷剂CPA状态方程的5个可调参数。在此基础上,使用MATLAB编程语言编写了工质的CPA状态方程的计算机求解程序。对程序计算热物性的结果进行了讨论分析,分析了CPA状态方程计算热力学性质的精度。此外,还讨论了CPA状态方程对应的数据的统计特征。在搜集了关于反式四氟丙烯(R1234ze(E))饱和蒸气压实验数据基础上,通过数据分析,经过非线性拟合,获得了反式四氟丙烯(R1234ze(E))的四项Wagner蒸气压方程。该方程在温度区间223—380K适用。将得到的方程与拟合数据对比,其压力绝对偏差大部分在±2k Pa,相对偏差分布在±0.3%;平均绝对相对偏差值0.041%,回归方程求解获得反式四氟丙烯(R1234ze(E))标准沸点值为253.860 K,偏心因子为0.313。
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