R290/R1234yf与矿物油的互溶性测试及评价方法

制冷剂与冷冻机油的互溶性直接影响制冷系统的使用寿命和循环性能。为了解决新型制冷剂与冷冻机油的匹配问题,搭建了一套制冷剂与冷冻机油互溶性测试系统,在温度范围223.15~303.15 K内,开展了R290/R1234yf和矿物油的互溶性实验研究。结果表明:在含油率为10%±0.5%的情况下,当R290占混合制冷剂的质量分数在25%~35%变动时,R290/R1234yf和矿物油的临界互溶温度随着R290含量的增加而下降。在测试含油率范围内,基于常见的制冷工况,当R290在溶液中的质量分数高于30%时,溶液将呈现均一透明的状态;R290在溶液中的质量分数低于20%时,溶液将出现絮状物或分层现象。通过元素贡献评价方法,提供了理论临界互溶温度预测方程,并将结果以三元图的方式呈现,对新型环保制冷剂的发展具有现实指导意义。

R513A的饱和液相黏度特性研究

工质黏度对于制冷系统的设计优化至关重要。R513A因其良好的环保特性和热力循环性能,在冷水/热泵机组中有望成为R134a的主要替代制冷剂。为了进一步探究R513A的液相黏度特性,基于毛细管法设计搭建了制冷剂液相黏度测试系统,采用R134a作为标准液体对毛细管黏度计进行标定。在温度范围253.15~333.15 K内,开展了R513A的液相黏度实验研究,结果表明R513A的液相黏度略低于R134a。采用R-K多项式方程、硬球模型结合混合规则与实验数据进行关联,R-K方程计算值与实验值的平均绝对偏差(AAD)和最大绝对偏差(MAD)分别为0.71%、1.65%,硬球模型计算值与实验值的平均绝对偏差和最大绝对偏差分别为2.02%和3.39%。上述两种模型能够较好地预测R513A的饱和液相黏度,研究结果可为R513A的替代应用研究提供参考依据。

R1233zd(E)与冷冻机油的溶解特性研究

R1233zd(E)因良好的环保性能和循环特性而受到广泛关注。为解决R1233zd(E)与冷冻机油的匹配问题,本文研究了R1233zd(E)与常用冷冻机油的互溶性、溶解度。在温度范围-40~40℃内,测试了R1233zd(E)与矿物油SUNISO 3GS,多元醇脂类(POE)润滑油RL32H、RL68H,聚乙烯醚类(PVE)润滑油FVC68D的临界互溶温度。结果表明:R1233zd(E)与矿物油在标准工况下能够互溶,但在-20℃下开始出现絮状物和分层现象。R1233zd(E)与POE油、PVE油互溶性良好,临界互溶温度低于-40℃。考虑到R1233zd(E)常应用于高温工况,建议选用闪点、黏度等级较高的POE68号润滑油。基于等体积饱和法,在温度范围40~120℃内测试了R1233zd(E)在POE68中的溶解度,溶解度随着压力的升高而增大,随着温度的升高而减小。

R1234ze(E)在多元醇脂油中溶解度的实验研究

R1234ze(E)(1,1,1,3-四氟丙烯)是当下具有较强替代潜能的环保制冷剂之一。本文搭建了溶解度测试实验系统,对R1234ze(E)在两种多元醇脂油中的溶解度进行测试,测试的温度范围为40~80℃,压力范围为0.123~0.360 MPa。采用PR状态方程和MHV2混合规则及NRTL活度系数模型对实验结果进行关联计算,得到不同温度下的交互系数及计算值与实验值的平均相对误差。结果表明:R1234ze(E)在两种多元醇脂油中的溶解度均随着温度的升高而降低,且R1234ze(E)在两种多元醇脂油中的平衡压力与溶解度之间存在立方函数关系。在两种多元醇酯油中,计算值与实验值的平均相对误差分别为1.68%和1.11%,可较好的描述R1234ze(E)在两种多元醇酯油中的相平衡行为。

可燃工质氨的燃烧及阻燃机理的研究

当前环境问题日益突出,天然工质氨作为环保性制冷剂再次引起科学界的广泛重视。但NH_(3)存在可燃可爆性问题,在实际应用中存在着一定的安全隐患。采用量子化学密度泛函理论计算方法,在M06-2X/6-311+G(d,p)的计算水平上,对NH_(3)的燃烧及阻燃机理开展研究,得到反应过程的微观反应路径。研究表明,NH_(3)可通过三种方式发生燃烧微观反应,一是发生自身裂解反应,生成H自由基;二是与氧气发生碰撞反应,生成OOH自由基;三是与活性自由基发生碰撞反应,生成新的活性自由基,NH_(3)可与H、O、OH自由基反应,反应能垒较低。此外,还计算了两种典型的阻燃基团F和CF_(3)对可燃分子NH_(3)的微观阻燃路径,验证其阻燃效果。本文从微观分子的角度考察了可燃工质氨的燃烧及阻燃机理,为新一代低温室效应工质的燃烧及阻燃机制提供了参考。

基于统计数据的分体式空调系统泄漏点及成因分析

环保类工质应用于空调系统已成为当前研究热点,但其可燃性不容忽视,一旦发生泄漏则存在巨大安全隐患。本文基于某高市场占有率的空调厂家的统计数据,利用故障树分析法建立了分体式空调系统泄漏模型,并对其泄漏成因及泄漏位置进行定性定量分析。结果表明:分体式空调室外侧发生泄漏的概率约为2.72×10^(-3),高于室内侧泄漏的概率(2.74×10^(-4))。其中,各部位发生泄漏的可能性由高到低依次为:室外侧管路连接喇叭口>冷凝器>四通阀>二通阀(室外侧),蒸发器配管>蒸发器弯头>蒸发器进出口连接管(室内侧);系统泄漏成因发生概率由高到低依次为:工艺缺陷>钎焊不当>操作不当>疲劳裂纹。分析结果可为深入研究分体式空调易漏点的选取提供数据支撑,为分体式空调泄漏防护提供一定的指导。

R513A与润滑油的互溶性及材料兼容性实验研究

本文通过自主设计搭建制冷剂润滑油互溶性实验台和兼容性实验台,对R513A制冷剂匹配润滑油展开研究。结果表明随含油率的变化,POE32、PVE32润滑油与R513A的临界互溶温度均低于50℃,具有良好的互溶性;PVE32和R513A的材料兼容性较好,质量与几何尺寸的变化为0%,仅材料5的两组重复性实验中在质量上有16.67%与14.29%的变化,长度上有0.42%与0.11%的变化。

基于机器学习模型的制冷剂燃爆特性预测

本文以常见可燃工质为对象,基于Gaussian 16W的M06-2X/6–311+G(d, p)优化计算,得出工质分子结构在微观模型下的分子描述符数据。同时采用多元线性回归(MLR)、随机森林(RF)、人工神经网络(ANN)三种不同的机器学习方法,将微观数据与宏观实验数据关联起来,从而预测这些工质的最小点火能,总体R2分别达到了0.853、0.782和0.906,表明预测有着良好的准确度和鲁棒性,该预测结果可以为新工质的实用性和安全性提供理论依据。

一种新型R134a替代工质的热泵季节性能分析

制冷剂替代是实现“双碳”目标的有效途径之一。本文提出一种可替换R134a的低GWP制冷剂并命名为RGT2,通过搭建的水源热泵系统,综合研究了RGT2和R134a在不同工况下的系统制热性能。结合天津地区气象参数和制热性能实验对比两种工质的供暖季节能效。从实验和理论角度,验证了RGT2工质替代R134a的可行性。研究结果表明:相同工况下,RGT2的系统制热量较R134a高2.2%,系统COP较R134a低3.5%,RGT2整体表现出与R134a相似的制热性能;在整个供暖季节,RGT2的系统供暖能效系数较R134a仅差1.9%,而充注RGT2的热泵系统热负荷始终高于充注R134a的热泵系统。从制热性能和环境友好角度分析,RGT2可作为R134a热泵系统的理想替代工质。