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三氟碘甲烷和二氟甲烷的热物理性质研究

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 17:00:22
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三氟碘甲烷和二氟甲烷的热物理性质研究【摘要】:根据蒙特利尔议定书的要求,氯氟烃类物质(CFC)和含氢氯氟烃类物质(HCFC)将被禁用。三氟碘甲烷(CF_3I)是一种很有希望的制冷剂

【摘要】:根据蒙特利尔议定书的要求,氯氟烃类物质(CFC)和含氢氯氟烃类物质 (HCFC)将被禁用。三氟碘甲烷(CF_3I)是一种很有希望的制冷剂替代物,特别是作 为混合物的一种组元替代CFC-12,但其现有的热物性数据极其有限;二氟甲烷 (CH_2F_2,HFC-32)是国际上公认的HCFC-22最有希望的替代物;本文以精确的物 性实验为基础,并结合理论分析,对CF_3I和HFC-32的热物理性质进行了研究。 改进了PVT实验装置的压力测量系统,测量了从低于正常沸点温度到临界 温度的CF_3I饱和蒸气压,建立了高精度的饱和蒸气压方程,确定了CF_3I的正常 沸点和偏心因子;讨论了膨胀定容法测量流体PVT性质的原理,从理论上导出 了一些数据处理的原则和误差判断的方法,结合CF_3I的PVT性质的测量进行了 分析;测量了CF_3I的气相PVT性质,建立了CF_3I的气相状态方程。 建立了临界参数和饱和气液密度实验台,测量了CF_3I的气液共存线,根据 气液界面消失的位置和临界乳光强度确定了CF_3I的临界温度和临界密度,由蒸 气压测量结果外推确定了临界压力;根据重整化群理论关联了近临界区的气液共 存线,导出了有关的临界指数;给出了适用于广阔温度范围的CF_3I的饱和气液 密度关联式;结合饱和蒸气压研究成果,给出了CF_3I的饱和蒸发焓关联式。 提出了一种毛细管粘度计测量制冷剂类流体饱和液粘度的新方法,讨论了 粘度计结构参数的选择方法,提出了新的仪器常数的标定方法,全面分析了各种 影响因素;测量了CF_3I的饱和液粘度,给出了CF_3I的饱和液粘度关联式;改进 了瞬态热线法测量流体导热系数的实验装置,使其可应用于整个气相区,扩大了 测量范围,改进了数据采集系统,提高了测量精度;测量了氮气的导热系数,验 证了实验装置的测量精度和可靠性;测量了CF_3I的气相区导热系数,给出了CF_3I 的气相区导热系数关联式,外推确定了CF_3I的饱和气和稀薄气体导热系数。 改进了声速测量设备,扩展了声速的实验范围,提高了理想气体热容的确 定精度;结合声学和热力学理论,导出了声速测量的衍射和导波模式修正、 Kirchhoff-Helmholtz吸收和古典性吸收修正及分子振动驰豫修正的公式;测量了 HFC-32和CF_3I的气相声速,导出了相应温度下的HFC-32和CF_3I的理想气体热 容和声速第二维里系数;以方阱势能函数为基础,使用半经验方法导出了HFC- 32和CF_3I的第二维里系数关联式,并与PVT实验得到的结果进行了比较。 确定了HFC-32的临界参数和三相点压力;建立了高精度的适用于从三相 点温度到临界温度的HFC-32的饱和蒸气压方程和饱和液密度方程;建立了适用 于整个区域高精度的HFC-32状态方程,既可以再现常规区域的经典规律又可以 描述临界涨落区二阶相变的奇异现象,很好地满足了热力学的内在规律性,高精 度地再现了现有的各种热力学性质的实验数据;给出了各种热力学性质的计算式 和热力性质图表,全面描述了HFC-32整个热力面上的各种热力学性质。 本文在国际上首次系统地研究了CF_I的热物理性质,综合现有实验成果高 精度地全面描述了HFC-32的热力学性质。 【关键词】:热力学性质 输运性质 制冷剂替代物 三氟碘甲烷 二氟甲烷
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:1998
【分类号】:O621.1
【目录】:
  • 第1章 绪论10-17
  • 1 研究背景10-12
  • 1.1 自然环境背景10
  • 1.2 工程背景10-12
  • 2 研究现状和文献综述12-16
  • 2.1 CF_3I@热物理性质的研究现状12-13
  • 2.2 HFC-32热物理性质的研究现状13-16
  • 3 本文的任务16-17
  • 第2章 CF_3I的饱和蒸气压和PVT性质17-49
  • 1 PVT测量方法概述与实验方案选择17-18
  • 2 膨胀定容法实验原理18-21
  • 2.1 Burnett法原理18-20
  • 2.2 膨胀定容法原理20-21
  • 3 膨胀定容法的数据处理和误差判断21-26
  • 3.1 容积常数N和充气常数A的确定方法21-22
  • 3.2 数据处理原则和误差判断22-25
  • 3.3 膨胀定容法实验应注意的问题25-26
  • 4 PVT实验装置26-32
  • 4.1 PVT实验装置26-30
  • 4.2 PVT实验装置的误差分析30-32
  • 5 CF_3I的气相PVT性质与状态方程32-42
  • 5.1 PVT性质测量的实验过程32-33
  • 5.2 实验结果和分析33-40
  • 5.3 CF_3I的气相状态方程40-42
  • 6 CF_3I的饱和蒸气压42-47
  • 6.1 饱和蒸气压的实验过程42-43
  • 6.2 实验结果和分析43-45
  • 6.3 CF_3I的蒸气压方程45-47
  • 6.4 实验中应注意的几个问题47
  • 7 本章小结47-49
  • 第3章 CF_3I的临界参数、饱和气液密度、饱和蒸发焓和表面张力49-69
  • 1 临界参数、饱和气液密度的实验设备和实验方法49-52
  • 2 CF_3I的饱和气液密度和临界参数52-59
  • 2.1 测量结果52
  • 2.2 临界参数52-54
  • 2.3 临界指数54-56
  • 2.4 饱和气液密度56-59
  • 3 CF_3I的饱和蒸发焓59-62
  • 4 CF_3I的表面张力62-67
  • 4.1 测量设备和原理62-64
  • 4.2 CF_3I的表面张力64-67
  • 5 本章小结67-69
  • 第4章 CF_3I的输运物性69-95
  • 1 粘度测量的原理和设备69-72
  • 1.1 粘度测量的常用方法69-70
  • 1.2 毛细管法实验原理70-71
  • 1.3 实验设备和步骤71-72
  • 2 毛细管结构参数与仪器常数标定72-77
  • 2.1 毛细管结构参数的选择72-73
  • 2.2 仪器常数的标定方法73-76
  • 2.3 不同高差下仪器常数的修正76-77
  • 2.4 影响因素和误差分析77
  • 3 CF_3I的饱和液粘度77-82
  • 3.1 仪器常数的标定78
  • 3.2 测量结果78-80
  • 3.3 放气的影响80-81
  • 3.4 关联和分析81-82
  • 4 导热系数的实验原理和方法82-87
  • 4.1 导热系数测量的常用方法82-83
  • 4.2 瞬态热线法的实验原理83-84
  • 4.3 导热系数实验设备84-85
  • 4.4 数据采集系统85-87
  • 5 CF_3I的气相导热系数87-94
  • 5.1 氮气的测量结果87-88
  • 5.2 CF_3I的测量结果88-92
  • 5.3 关联和分析92-94
  • 6 本章小结94-95
  • 第5章 CF_3I和HFC-32的气相声速95-112
  • 1 声速测量设备和基本方程95-99
  • 1.1 基本方程95-96
  • 1.2 声速测量设备96-97
  • 1.3 声速测量结果的理论修正97-98
  • 1.4 改进和提高98-99
  • 2 HFC-32的气相声速99-107
  • 2.1 测量结果99-103
  • 2.2 第二维里系数103-107
  • 3 CF_3I的气相声速107-111
  • 4 本章小结111-112
  • 第6章 HFC-32的热力学性质112-152
  • 1 HFC-32的临界参数和三相点112-114
  • 2 HFC-32的蒸气压方程和饱和液密度方程114-121
  • 2.1 蒸气压方程114-118
  • 2.2 饱和液密度方程118-121
  • 3 HFC-32的专用状态方程121-138
  • 3.1 HFC-32热力学性质的可用数据121-123
  • 3.2 理想气体热容123-124
  • 3.3 HFC-32的专用状态方程124-126
  • 3.4 状态方程的检验126-138
  • 4 HFC-32热力学性质的计算138-149
  • 4.1 理想气体性质138-139
  • 4.2 状态方程导出的热力学性质计算式139-142
  • 4.3 HFC-32热力学性质的计算142-149
  • 5 与现有HFC-32状态方程的比较149-151
  • 6 本章小结151-152
  • 第7章 主要结论152-154
  • 参考文献154-162
  • 发表论文和获奖情况162-165
  • 致谢165


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