【摘 要】
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基于国内“碳达峰、碳中和”的双碳目标背景及制冷工质由高GWP向低GWP过渡的国际形势,本文以可作为汽车空调R134a潜在替代工质的纯质R1243zf及通过筛选得到的7种混合工质（分别用代号表示为:M1（R13I1/R152a,摩尔比0.3/0.7）、M2（R13I1/R290,摩尔比0.46/0.54）、M3（R13I1/R600a,摩尔比0.51/0.49）、M4（R1234yf/R290,摩尔
【基金项目】
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国家自然科学基金（22068024）；
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基于国内“碳达峰、碳中和”的双碳目标背景及制冷工质由高GWP向低GWP过渡的国际形势,本文以可作为汽车空调R134a潜在替代工质的纯质R1243zf及通过筛选得到的7种混合工质（分别用代号表示为:M1（R13I1/R152a,摩尔比0.3/0.7）、M2（R13I1/R290,摩尔比0.46/0.54）、M3（R13I1/R600a,摩尔比0.51/0.49）、M4（R1234yf/R290,摩尔比0.79/0.21）、M5（R161/R1234yf,摩尔比0.34/0.66）、M6（R1243zf/R134a,摩尔比0.71/0.29）、M7（R290/R1243zf,摩尔比0.11/0.89））为研究对象,就其热物理性质及应用于汽车空调系统的循环性能为研究内容,旨在找寻可作为R134a的长久替代物。首先分别采用SRK、PR状态方程结合vd W、HV混合规则构建了上述7种混合工质的气液相平衡行为预测模型;结果表明:在实验特定温度点得到的PR+HV模型和在实验温度区间内相互作用参数视为定值时得到的PR+vd W模型均具有较高的预测精度,其中泡点压力相对偏差分别不超过1.89%、2.12%,气相组分摩尔分数绝对偏差不超过0.0151、0.0156。当0.2＜xR13I1＜0.4、0.2＜xR1234yf＜0.35、xR290在0.82附近时,二元混合工质R13I1/R152a、R1234yf/R290、R290/R1243zf分别展现出近共沸特性;不同配比下R1234yf/R161、R1243zf/R134a的滑移温度均小于1K,为近共沸混合物;而R13I1/R290、R13I1/R600a在整个配比区间内均为非共沸混合工质。其次,对所述7种混合工质的可燃性进行了分析,结果表明:其中6种混合工质（即M1～M6）的可燃浓度下限（LFL）均高于3.5%;燃烧热均低于19000k J·kg-1;燃烧速度均小于等于10 cm·s-1、属A2L类低毒微可燃制冷工质;混合工质M7的可燃浓度下限为3.51%、燃烧热为16147.2 k J·kg-1,属A2类低毒可燃工质。再者,结合剩余性质分别构建了纯质R1243zf及所述7种混合工质的焓、熵等热物理性质计算模型;其中R1243zf饱和压力模型计算值与实验值的相对偏差小于1%、过热区气相密度的计算值与实验值的平均相对偏差仅为1.38%。此外,为便于研究制冷工质应用于汽车空调系统的压降特性及换热性能,对上述8种工质的气相黏度、液相黏度、气相导热系数、液相导热系数进行了理论分析。最后,采用MATLAB/Simulink完成了汽车空调系统主模块及各部件子模块的搭建;并基于此探究了标准工况及变压缩机转速、蒸发器进风温度、冷凝器迎面风速、冷凝器进风温度工况下系统制冷循环性能的表现。结果表明:标准工况下纯质R1243zf在容积制冷量及制冷COP方面均低于R134a;混合工质M1、M2在容积制冷量、制冷COP、压缩比方面较R134a有明显优势,但排气温度略高于R134a;M3的容积制冷量最低,仅为R134a的71.2%;M4的运行压力最高,其中高压侧（冷凝压力）比R134a高15.3%;M6的制冷COP和容积制冷量略低于R134a,且GWP约为433（＞150）,不宜作为R134a的长久替代物;M5、M7的制冷能力与R134a相接近,但其COP略低。综上:环保工质M1（R13I1/R152a,0.3/0.7）、M2（R13I1/R290,0.46/0.54）、M5（R161/R1234yf,0.34/0.66）、M7（R290/R1243zf,摩尔比0.11/0.89）可作为R134a的替代物应用于汽车空调系统,但在实际应用过程中需考虑M1、M2高排气温度的问题,及有效提高M5、M7制冷COP的举措。
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