R1234yf+CO_2和R1234ze (E)+CO_2二元混合物的比容平移Soave-Redlich-Kwong方程

采用温度相关比容平移项的比容平移Soave-Redlich-Kwong(VTSRK)方程计算新工质R1234yf和R1234ze(E)的热力学性质以及两种物质与CO_2的二元混合物性质,混合物计算采用van der Waals混合规则,二元交互作用系数由密度数据拟合得到。对纯净物计算与专用状态方程进行对比,VTSRK方程比SRK方程显著改善了液相密度表征效果。对混合物的密度计算结果与实验数据进行对比,对于R1234yf+CO_2二元混合体系方程与实验数据相对均方根偏差为1.17%,对于R1234ze(E)+CO_2二元混合体系相对均方根偏差为0.82%。结果显示,采用温度相关比容平移项的VTSRK方程应用于R1234yf和R1234ze(E)纯流体以及R1234yf+CO_2和R1234ze(E)+CO_2密度性质计算,可获得较高精度。     

R32+R1234yf+R1234ze（E）混合制冷剂气液相平衡实验研究

基于液相循环法搭建的气液相平衡实验装置,在263.15~323.15 K温度范围内,实验测量了R32+R1234yf和R1234yf+R1234ze（E）二元混合物以及R32+R1234yf+R1234ze（E）三元混合物的气液相平衡数据,利用PRSV状态方程结合WS混合法则和NRTL活度系数模型进行关联拟合,获得二元混合工质的交互参数,并在其基础上预测了三元混合工质气液相平衡性质。计算结果与实验数据对比表明,二元体系R32+R1234yf和R1234yf+R1234ze（E）的压力平均绝对偏差分别为0.71%和0.20%,气相摩尔分数平均绝对偏差均约为0.0016,三元体系R32+R1234yf+R1234ze（E）的压力平均绝对偏差为0.82%,系统组分R32和R1234yf的气相摩尔分数平均绝对偏差均约为0.007。     

CO2混合物热物性在CCS研究中的作用:实验数据、理论模型和典型应用

二氧化碳捕集与封存（CCS）各工艺过程的设计、运行都依赖于对CO₂及其混合物热物理性质的深入理解。同时，CCS的规模化发展和商业化进程，对CO₂混合物及其热物性的准确性提出了更高的要求。本文从实验数据、理论模型和典型应用3个方面综述了CO₂及其混合物热物性的发展现状，并尝试对发展趋势进行归纳。在实验研究方面，CO₂混合体系的研究进展视组分不同，差异较大，其中CO₂-N₂、CO₂-CH₄、CO₂-H₂O和CO₂-H₂二元体系已形成较完善的物性数据库，而CO₂-NH₃、CO₂-NO _x 和CO₂-CO体系的物性数据还比较欠缺；在物性估算方面，面向CCS的物性估算模型研究自2008年开始活跃，基于不同理论构架，目前已逐步形成面向CCS的多元化的物性估算体系。物性研究在CCS中的应用主要体现在物性是支撑CCS过程研究的基础，其不准确性在过程模拟或计算中会被“放大”，从而影响过程评估的准确性，本文从物性在循环构建和能效分析中的作用以及CO₂水合物的形成3个方面入手做了说明。文章最后对面向CCS的物性研究趋势进行了梳理，对分子模拟技术、通用性强的物性估算模型和物性在过程设计和循环分析中的角色进行了展望。     

R1234yf/R134a混合物在汽车空调中替代R134a的实验研究

在使用微通道换热器的汽车空调系统中,实验研究了新型混合制冷剂R1234yf/R134a（质量比为89∶11）替代R134a的可行性。实验结果表明,R1234yf/R134a和R134a的制冷量相似,R1234yf/R134a的COP比R134a低4%～9%,R1234yf/R134a的平均压缩机排气温度比R134a低10℃。通过添加质量分数11%的R134a,可以使R1234yf/R134a不可燃。此外,R1234yf/R134a没有臭氧消耗潜力,全球变暖潜能值小于150,符合欧洲汽车空调标准的要求。在几乎不改变原汽车空调系统的情况下,R1234yf/R134a可用作R134a的环保替代品。     

SiH_4-N_2二元气体混合物压缩因子的测定

本文据Burnett法原理,建立了一套测定气体PVT性质的实验装置。用该装置测定了SiH_4-N_2体系不同温度和不同浓度下的压缩因子数据。并使用MH状态方程对数据进行了关联。计算精度满足工业配气和精密度配气的要求。     

新型低GWP高温热泵工质HFO-1234ze(Z)的研究进展

高温热泵可以有效回收工业余热,达到节能减排和保护环境的目的。目前,有关高温热泵技术的研究热点在于寻找一种全球变暖潜能值(GWP)低、使用性能良好的工质,以替代现有CFC-114、HFC-245fa工质。对新型环境友好型工质HFO-1234ze(Z)进行了综述,其GWP<1,临界温度高于423 K,是一种潜在的高温热泵替代工质。总结了近年来国内外学者对HFO-1234ze(Z)的合成技术、热力学性质、输运性质、传热性能等方面的研究,并分析了HFO-1234ze(Z)在高温热泵系统中应用的可行性,认为HFO-1234ze(Z)在高温热泵中具有较好的工作性能和发展前景。     

混合工质临界性质的推算研究

采用五种不同的方法计算了四种不同二元混合工质的临界温度和临界压力,研究对比不同方法在推算二元混合临界性质时的精度。其中Peng-Robinson（PR）方程和Soave-Redlich-Kwong（SRK）方程,两种状态方程结合Heidemann等提出的临界点判据计算得到的临界参数与实验结果吻合较好。两种经验公式,改进的Chueh-Prausnitz（MCP）方法和Redlich-Kister方法,以及径向基函数神经网络（RBFNN）在计算混合工质的临界性质时也都有着较高的计算精度。对于临界温度的计算,PR方程、SRK方程、MCP方程、Redlich-Kister方程以及径向基函数神经网络计算结果的绝对平均偏差的最大值分别为1.82%、1.73%、0.95%、0.17%和0.20%。对于临界压力的计算,通过PR方程、SRK方程、MCP方程、Redlich-Kister方程以及径向基函数神经网络计算的绝对平均偏差的最大值分别为6.07%、5.04%、3.49%、1.90%以及0.67%。     

二元真实气体混合物剩余焓和剩余熵的计算

混合物流体热力学性质的计算是化工热力学中的一类重要计算。但现有教材中没有给出关于混合物剩余焓和剩余熵的计算公式,缺失了流体热力学性质计算的系统性。本文通过纯气体的剩余焓和剩余熵的计算公式,采用Prausnitz混合规则或Kay混合规则,推导出R-K方程、virial方程,以及普遍化关联法计算二元真实气体混合物剩余焓和剩余熵的公式,并用于具体实例的计算。结果表明,在中、低压下,采用所推导出的三种方法计算二元真实气体混合物剩余焓和剩余熵时,能够得到比较相近的结果,这三种方法是正确可靠的;在高压下,R-K方程和普遍化关联法仍可采用,而virial方程则不再适用。每种方法计算过程繁简不一,但步骤简捷明了,利于学生更好地理解混合物热力学性质的计算过程。     

CO2-烃类液相混合物比定容热容的实验与模型研究

近年来,二氧化碳(CO₂)提高原油采收率(CO₂-EOR)技术得到了广泛的研究。充分了解CO₂-烃类混合物的热容性质是该项目能够成功实施的基础,但是目前对此性质的研究非常有限。基于绝热量热法,搭建了一个绝热量热计,测量了温度为317.15~353.15 K,压力高达29.49 MPa时,CO₂-碳氢化合物(正己烷、正辛烷、十一烷、环己烷、乙苯)二元液相混合物的比定容热容(C_v )数据,共获得335个数据点。此外,采用预测模型(结合热力学关系的PR状态方程)和经验模型计算C_v,计算平均绝对相对偏差(AARD)分别为0.81%~3.66%和小于2.56%。经验模型的形式简单,但PR模型有较强的预测能力。实验测得的C_v 数据以及建立的两种计算模型对CO₂-EOR项目的实施至关重要。     

A three-parameter cubic equation of state for fluids and fluid mixtures

A new cubic equation of state with three parameters is developed. The substance-dependent critical compressibility factor, ζ, and the temperature-dependent parameter, α, were correlated in terms of the acentric factor and reduced temperature. The P-V-T relationships, vapor pressures, volumes, and enthalpy departures of pure substances, and the compressibility factors, enthalpy departures, and vapor-liquid equilibria of mixtures were calculated with the proposed equation. Comparison of the calculated results with experimental data shows that the proposed equation is accurate enough to be applied for design purposes.     

二氧化碳和醇类体系相平衡的研究进展

CO2和醇类混合物的高压相平衡是化工、食品及药品工业设计和运行过程中的基础数据。笔者对CO2-醇类二元体系相平衡的实验测定和理论模型方面的进展进行了总结,并分析了适用于CO2和醇类体系高压相平衡计算的交叉缔合模型的发展方向。     

不同冷冻润滑油对HFO1234yf溶解吸收特性的研究

在原有的溶解度实验台位基础上,研制了一套基于可视等体积饱和法的制冷剂/润滑油溶解实验系统,增加可视窗口的实验本体、调整恒温系统以及改进搅拌系统。采用新研制的实验系统,实验研究了温度范围为283.15~348.15 K制冷剂HFO1234yf与角鲨烷的溶解吸收特性,并采用PR状态方程和HVOS混合规则及活度系数NRTL模型对实验结果进行了关联,计算值和实验值的平均相对误差为1.22 %。此外,温度范围为283.15 ~323.15 K内发现了不互溶分层的现象。     

A new model for the surface tension of binary and ternary liquid mixtures based on Peng- Robinson equation of state

Based on the surface chemical potential and Peng-Robinson equation of state,a newmodel is proposed to predict and correlate the surface tensions of binary and ternary liquid mix-tures.Using this method,the surface tensions of 73 binary and 8 ternary systems are calculatedwith average relative deviations 1.35% and 3.52% respectively.The proposed model is simple, re-liable and accurate.     

UNIFAC模型与PRSV方程相结合预测二元及三元系统汽液相平衡

采用Ｗｏｎｇ和Ｓａｎｄｌｅｒ混合规则，将ＰＲＳＶ立方型状态方程与ＵＮＩＦＡＣ活度系数模型相结合，给出一种预测混合物相平衡热力学性质的方法，并用５４个二元体系和９个三元体系的实验数据做了检验，结果表明，该法可以较好地预测二元及三元体系的汽液相平衡。     

二氧化碳在CH4+CO2+N2/C2H6三元系中的结霜温度计算

含CO₂的天然气体系在历经低温工艺时,由于CO₂的三相点温度(216.55 K)较高,容易凝华结霜产生固体CO₂,因而有必要对CO₂在天然气中的结霜温度进行计算。根据气固相平衡原理,分别采用道尔顿分压定律、PR状态方程对CO₂在CH₄-CO₂-N₂和CH₄-CO₂-C₂H₆三元系中的结霜温度进行了计算。此外,还采用HYSYS软件对CO₂的结霜温度做了相应的计算。将3种方法的计算结果和实验结果进行了比较,结果表明3种方法在预测三元系中CO₂的结霜温度时,都具有良好的精度。其中,PR状态方程法和HYSYS法的精度略高于道尔顿分压定律法;道尔顿分压定律法虽精度最低,但计算最简单,且也能获得满意的精度,可做工程快速估算使用。     

Research progress of low GWP working fluid HFO-1234ze(Z) for high temperature heat pumps

High temperature heat pump can effectively recover industrial waste heat to achieve the purpose of energy saving,emission reduction and environmental protection. At present, novel working fluids for the high temperature heat pumps are studied to replace CFC-114 and HFC-245fa. The alternative working fluid should have low global warming potential (GWP) and good working performance. The eco-friendly working fluid HFO-1234ze(Z), whose GWP < 1 and critical temperature above 423 K, is considered as a potential heat pump replacement working fluid. This paper summarizes the research of HFO-1234ze(Z) including the synthesis technology, thermophysical properties, transport properties, and heat transfer performance. The feasibility of application of HFO-1234ze(Z) in high temperature heat pump system is analyzed. It is considered that HFO-1234ze(Z) has good performance and development prospect in high temperature heat pump.