制冷劑可燃性和溶解性的理論和試驗研究.pdf

1、天津大學博士學位論文制冷劑可燃性和溶解性的理論和試驗研究ExperimentalandTheoreticalResearchontheFlammabilityandSolubilityoftheRefrigerants一級學科學科專業(yè)作者姓名指導教師天津大學機械工程學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、運行壓力適宜、初投資和運行費用低、適用于冷熱源溫度、可循環(huán)再利用、政策壁壘小等特點，但遺憾的是當前卻并未有完全令人滿意的方案。當前國內(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識及科學對策缺失有關(guān)。然而當前現(xiàn)有相關(guān)成果遠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。以自然無機化合物、碳氫化合物、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，理論和試驗相結(jié)合地研究環(huán)境溫度、濕度、點火能、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域。明確了較小的LFL、較大的制冷劑充注量、較慢的出風速度、空調(diào)停機后發(fā)生泄漏、用戶不經(jīng)常開窗換氣、在室內(nèi)存有有效點火源等都會增加燃爆事故發(fā)生的風險。參照GB／124742008和ASTME6812009標準，結(jié)合新試驗技術(shù)，建立了制冷劑基礎(chǔ)燃爆特性綜合試驗系統(tǒng)。并測試了多類制冷劑在復