制冷劑可燃性和溶解性的理論和試驗(yàn)研究.pdf

1、天津大學(xué)博士學(xué)位論文制冷劑可燃性和溶解性的理論和試驗(yàn)研究ExperimentalandTheoreticalResearchontheFlammabilityandSolubilityoftheRefrigerants一級學(xué)科學(xué)科專業(yè)作者姓名指導(dǎo)教師天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院二零一四年十二月中文摘要制冷劑是空調(diào)熱泵及冷凍冷藏系統(tǒng)中流動的“血液”。當(dāng)前』。泛使用氫氯氟烴(HCFCs)和部分高溫室效應(yīng)的氫氟烴(HFCs)類制冷劑因?qū)Νh(huán)境不友好而正

2、在或即將被淘汰。理想的新一代制冷劑應(yīng)該兼顧：不破壞臭氧層、溫室效應(yīng)低、熱物性優(yōu)良、能效水平高、安全無毒、充注量少、運(yùn)行壓力適宜、初投資和運(yùn)行費(fèi)用低、適用于冷熱源溫度、可循環(huán)再利用、政策壁壘小等特點(diǎn)，但遺憾的是當(dāng)前卻并未有完全令人滿意的方案。當(dāng)前國內(nèi)外研究表明：R744，R290，R717，R600a，R1150，R1270，REl70，R32，R161，R152a，R1234yf，R1234ze㈣等工質(zhì)及其混合物可能會在新一代制冷劑發(fā)展

3、進(jìn)程中發(fā)揮重要作用。但這些被寄予厚望的工質(zhì)幾乎都(R744除外)具有可燃可爆性。國內(nèi)外近年來制冷系統(tǒng)事故頻繁，警示人們可燃制冷劑在全生命周期過程中燃爆事故的多發(fā)性和嚴(yán)重性。痛定思痛，人們逐漸意識到這與對制冷劑泄漏燃爆特性的深入認(rèn)識及科學(xué)對策缺失有關(guān)。然而當(dāng)前現(xiàn)有相關(guān)成果遠(yuǎn)不能滿足新一代制冷劑的發(fā)展需求。本文以制冷劑為研究主線，研究內(nèi)容包括可行性替代物物性、復(fù)雜環(huán)境下制冷劑基礎(chǔ)燃爆特性、可燃制冷劑的惰化、制冷劑與潤滑油相溶性，及制冷劑分代

4、理論等。以自然無機(jī)化合物、碳?xì)浠衔?、HCFCs、HFCs、不飽和烯烴(HFOs)、醚類、氟碘化合物、以及混合工質(zhì)等幾類制冷劑為研究對象，理論和試驗(yàn)相結(jié)合地研究環(huán)境溫度、濕度、點(diǎn)火能、潤滑油、反應(yīng)容器、惰化物等對多類制冷劑基礎(chǔ)燃爆特性的影響規(guī)律。并結(jié)合微觀分子鍵離解能理論，提出了新的制冷劑基礎(chǔ)燃爆特性估算方法。而且剖析了制冷劑燃燒本質(zhì)特性，再輔以對氣體典型燃爆特性參數(shù)研究及燃燒產(chǎn)物分析，提出了制冷劑最大運(yùn)行充注量修正方案。關(guān)注制冷劑發(fā)生

5、燃爆反應(yīng)的要素，分析在其全生命周期發(fā)生泄漏的可能性。并利用數(shù)值仿真方法，在多種初始和邊界條件下，模擬家用分體式空調(diào)中發(fā)生泄漏后制冷劑的空間濃度場特性和危險(xiǎn)域。明確了較小的LFL、較大的制冷劑充注量、較慢的出風(fēng)速度、空調(diào)停機(jī)后發(fā)生泄漏、用戶不經(jīng)常開窗換氣、在室內(nèi)存有有效點(diǎn)火源等都會增加燃爆事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。參照GB／124742008和ASTME6812009標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合新試驗(yàn)技術(shù)，建立了制冷劑基礎(chǔ)燃爆特性綜合試驗(yàn)系統(tǒng)。并測試了多類制冷劑在復(fù)