《氨+烴/氫氟烴混合製冷劑的相平衡及溶油特性研究》是依託中國科學院理化技術研究所，由董學強擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：氨+烴/氫氟烴混合製冷劑的相平衡及溶油特性研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：董學強
- 依託單位：中國科學院理化技術研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
氨(NH3)是一種對環境友好的的天然製冷劑，能效較高，但與潤滑油互溶性較差且可燃。NH3與HCs、HFCs組成的混合製冷劑有望克服其缺點，但此類混合製冷劑的相平衡及溶油特性基礎數據匱乏。針對NH3與HCs、HFCs混合製冷劑，本項目將開展相平衡及溶油特性研究，從理論上預測其特殊相平衡行為，使實驗更具有針對性；改進現有的相平衡實驗裝置，並建立製冷劑溶油特性實驗平台，通過實驗獲取可信的高精度相平衡和溶油特性數據，建立相應資料庫；對比實驗和預測數據，查找並修正理論預測模型的不足；通過理論和實驗研究，探索其特殊相平衡行為的形成機理及其與潤滑油的互溶性變化規律，為進一步的系統循環性能研究提供最基礎的數據支持。本項目不僅對NH3與HCs、HFCs混合製冷劑的基礎相平衡和溶油特性研究具有重要的學術價值，而且對其在製冷、熱泵以及有機朗肯循環（ORC）等系統中的工質替代研究具有重要的實用價值。
結題摘要
針對NH3與HCs、HFCs混合製冷劑，本項目： (1) 搭建了一套適用於氨及其混合工質的高精度、寬溫區、可視化、耐腐蝕相平衡實驗裝置，控溫精度達到1 mK，系統的溫度、壓力、組分測量不確定度分別達到4 mK、0.0006 MPa和0.002，實驗區間-100℃~15℃，0~6MPa；搭建了一套適用於氨及其混合工質的高精度、寬溫區、可視化溶油特性實驗裝置，採用空氣作為恆溫浴，可在溫度範圍為-120 - 150 ℃、壓力範圍0 - 6 MPa實現溫度、壓力、組分不確定度分別達到12 mK、0.0006 MPa和0.001； (2) 獲得了高精度NH3和R600、1-butene、R152a、R134a以及R1234yf的二元體系的相平衡實驗數據，發現氨和R600、1-butene、R1234yf的二元混合物在高溫下顯示均相共沸，在低溫下顯示非均相共沸；實驗發現添加異戊烷可解決氨的溶油性問題； (3) 研究了不同熱力學模型對含氨體系相平衡的復現情況，通過PR方程結合不同的混合規則，發現MHV1在含氨體系中表現最好，其餘混合規則易出現交叉現象或擬合偏差較大；通過重新回歸氨的基團參數，具有預測功能的UNIFAC方法可以達到擬合模型的最高精度；PCSAFT方程能夠成功復現含氨+烷烴/烯烴體系的VLE，且使用同一相互作用參數可以同時描述VLLE；發現PR方程和PCSAFT方程二元相互作用參數以及純質特徵參數的內在聯繫，由此建立簡單的預測模型，並對R290 + R1234ze(Z)體系進行VLE實驗，驗證了簡單預測模型的可靠性； (4) 開展三元共沸預測研究，利用壓力極值特徵，建立三元共沸預測模型，在171組三元體系中發現6組鞍型共沸，2組正共沸，並開展了R600 + R152a + R134三元體系的相平衡實驗，驗證了模型的準確性；首次發現了3種含氨三元共沸物，且其中兩種為氨+烷烴+氫氟烴的組合形式，可結合氨的高效、烷烴的優良溶油特性以及氫氟烴的不易燃，形成更高容積製冷能力的共沸製冷劑。 共發表學術論文26篇，其中SCI源刊論文20篇，1篇論文被國際化工領域三大頂級期刊之一的Industrial & Engineering Chemistry Research選為封面圖片並作為亮點介紹；授權和申請國家發明專利15件。
