含HFO混合工质的临界性质和超临界PVTx性质研究

HFO mixtures, such as HFO/HFC, HFO/HC and so on, are proposed as the alternative refrigerants for their zero ozone depletion, lower global warming potential and excellent refrigeration performance. Besides, thermodynamic cycle performance of supercritical fluids is superior to subcritical fluids. Currently, studies are mostly focused on the thermo-physical properties of the HFO mixtures in subcritical regions, while few in the critical and supercritical regions. Thus, this project will focus on investigate the critical properties and PVTx in supercritical regions for HFO mixtures. The research content are as follows: 1) Measurements of critical properties and PVTx properties in supercritical regions for binary HFO mixtures and providing some basically thermo-physical properties of HFO mixtures with high precision. 2) Developing a multi-fluid model explicit in the reduced Helmholtz energy forms the basis of the mixture models to improve the calculation accuracy of critical properties and PVTx in supercritical regions for HFO mixtures.3）Analyzing the relation between the binary interaction parameter and the temperature, predicting the value of binary interaction parameter, then the critical properties of HFO mixtures can be predicted with state equation. The smoothly implementation of the project will be of great significance for seeking kinds of refrigerants with excellent thermodynamic performance and environmental friendly.

含HFO的混合工质（HFO/HFC、HFO/HC等），ODP=0，GWP值低，热工性能优异，是极具发展潜力的替代工质。其中，超临界流体比亚临界流体具有更优异的热力循环性能。目前对含HFO的混合工质热物性的研究主要集中在亚临界区域，在临界及超临界区域的研究还十分匮乏。因此，本项目拟对含HFO的混合工质的临界性质和超临界PVTx性质展开实验和理论研究。研究内容为：1）实验测量多组含HFO混合工质的临界点性质以及超临界PVTx性质，提供一批高精度的基础热物性数据。2）研究并建立高精度的基于多流体近似理论的无量纲Helmholtz自由能方程计算模型，提高含HFO的混合工质临界性质及超临界PVTx的关联计算精度。3）分析混合法则中相互作用系数与温度的关系，拟对相互作用系数进行推算，进而结合状态方程对含HFO的混合工质的临界性质进行推算研究。项目的顺利实施，对寻找新一代高效环保工质具有非常重要的价值。

含氢氟烯烃类（HFOs）混合工质是目前寻找高性能环保替代工质的研究热点之一，其热物性的研究对于评价制冷工质的性能和在实际制冷系统中的优化设计起到重要的作用。本项目围绕着含HFO混合工质的临界性质以及超临界PVTx性质展开理论与实验研究，取得的重要成果包括：自行设计一套基于可变容积且可视化的高精度临界性质实验平台，并测量了HFC-134a/HFO-1234yf混合工质临界性质，结果与文献拟合值能够很好的吻合，证明了该系统的可靠性，并且该测量系统同样可以应用于混合工质的超临界PVTx性质的测量；基于高精度磁悬浮密度计测量了HFO-1234yf/HFC-32二元混合工质气相PVTx性质，发展了相关专用维里方程；使用神经网络方法对二元混合工质的临界性质进行推算，结果表明该方法要优于常用的状态方程结合临界判据的计算方法；基于量子化学从头算，获取了精确的HFC-161分子模型并建立了高精度分子力场，并采用吉布斯系综蒙特卡罗（GEMC）方法，对纯工质HFC-161的气液相平衡性质和临界性质以及二元混合物HFC-161+HFO-1234yf的气液相平衡性质进行模拟研究，获得了与实验数据较为一致的结果。