纳米冷冻机油对HFC134a饱和蒸气压影响规律的实验研究

摘要

通过将系统中的冷冻机油置换为纳米冷冻机油的方式，在制冷系统中应用纳米粉体材料是提高设备能效、延长设备寿命的重要方法。
　　 本文通过实验的方法考察纳米粒子在冷冻机油中的分散稳定性，在此基础上，开展添加纳米粒子的含油制冷剂饱和蒸气压的研究，以期为纳米粒子在含油制冷剂中的应用提供基础数据，同时对纳米粒子在含油制冷剂中的作用机理进行分析，探索纳米冷冻机油对制冷剂饱和蒸气压影响的规律。
　　 主要工作包括：
　　 1.纳米冷冻机油的制备及其分散稳定性研究
　　 通过超声震荡和添加合适的分散剂的方法，制备出纳米CuO冷冻机油和纳米NiFe2O4冷冻机油并采用沉降观测法和紫外-可见吸收光谱法考察了所制备的纳米冷冻机油的分散稳定性。
　　 研究发现：
　　 (1)通过添加合适的分散剂可以改善纳米粒子在矿物油中的分散稳定性，且对应一定含量的纳米粒子，分散剂有一个最佳的量，并非越多越好；
　　 (2)震荡加热时需选择低频率超声分散方式和合适的低温，才能达到较好的分散稳定效果；而利用加热箱直接加热时，高温条件下得到的纳米冷冻机油的分散稳定效果较好。
　　 2.纳米冷冻机油对制冷剂饱和蒸气压影响规律的实验研究
　　 采用稳态法，在263k～323k范围内，首先测量了纯制冷剂R134a和R22的饱和蒸气压，通过与NIST提供的标准数据相比较，最大偏差分别为-0.191和-0.183；标准偏差分别为0.095和0.103，验证了测试系统的精度。
　　 在263k～323k范围内，分别测量了纯制冷剂、含油制冷剂、含分散剂油溶胶的制冷剂和含纳米冷冻机油制冷剂的饱和蒸气压。
　　 测试结果表明：
　　 (1)含油制冷剂的饱和蒸气压小于纯制冷剂的饱和蒸气压，二者之间的差值随着冷冻机油含量的增加而增大；
　　 (2)在冷冻机油含量相同的条件下，矿物油对R22饱和蒸气压的影响大于POE油对R134a饱和蒸气压的影响；
　　 (3)在不含纳米粒子的条件下，矿物油对R134a的饱和蒸气压的影响小于POE冷冻机油相对R134a的饱和蒸气压的影响。其中：含量为5％时，
　　 矿物油：最大偏差为-0.627，标准偏差为0.376；
　　 POE油：最大偏差为-2.514，标准偏差为0.839；
　　 (4)在含油量相同的条件下，分散剂矿物油溶胶对R134a饱和蒸气压的影响与相应的纯矿物冷冻机油的影响相当。其中：含量为5％时，
　　 矿物油：最大偏差为-0.627，标准偏差为0.376；
　　 SDBS油溶胶：最大偏差为-0.365，标准偏差为0.216；
　　 Span80油溶胶：最大偏差为-0.827，标准偏差为0.530；
　　 (5)含有纳米冷冻机油的制冷剂的饱和蒸气压低于含油制冷剂或纯制冷剂的饱和蒸气压，差值随着纳米冷冻机油含量的增加而增大；
　　 (6)矿物纳米冷冻机油对R134a饱和蒸气压的影响与相应的纯POE冷冻机油的影响相当。其中：含量为5％时，
　　 纯POE油：最大偏差为-2.514，标准偏差为0.839；
　　 纳米CuO冷冻机油：最大偏差为-2.128，标准偏差为0.745；
　　 纳米NiFe2O4冷冻机油：最大偏差为-2.658，标准偏差为0.828。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1问题的提出

1.2国内外研究现状

1.2.1纳米粒子的结构及特性

1.2.2纳米流体制备的研究现状

1.2.3 R134a及含油制冷剂饱和蒸气压研究现状

1.2.4纳米粒子在制冷及相关领域中的应用

1.3本文的主要研究内容

2纳米粒子在矿物基冷冻机油中的分散稳定

2.1分散稳定的意义

2.2纳米粒子产生团聚的原因

2.3纳米粒子的分散方法

2.3.1物理分散方法

2.3.2化学分散方法

2.4纳米粒子在冷冻机油中的分散稳定机理

2.4.1 DLVO理论

2.4.2静电位阻稳定机制

2.4.3空间位阻稳定机制

2.4.4静电—空间位阻稳定机制

2.5稳定性评价的原则和方法

2.5.1沉降观测法

2.5.2粒径观测法

2.5.3紫外—可见吸收光谱法

2.6纳米粒子的选择

2.7分散剂的选择

2.7.1分散剂的分类

2.7.2分散剂的选择

2.8本章小结

3纳米冷冻机油的制备及其稳定性分析

3.1实验仪器和材料

3.2实验方法

3.2.1紫外—可见吸收光谱定量的基本原理

3.2.2紫外—可见吸收光谱定量的基本方法

3.3实验过程

3.4参比溶液的选定

3.5实验结果分析

3.5.1分散剂对分散稳定性的影响

3.5.2分散剂的用量对分散稳定性的影响

3.5.3震荡加热不同温度对分散稳定性的影响

3.5.4真空干燥箱直接加热不同温度对分散稳定性的影响

3.5.5纳米粒子含量的测定

3.6本章小结

4添加纳米粒子的含油制冷剂饱和蒸气压的实验研究

4.1高精度流体热物性测量系统

4.1.1基本组成

4.1.2饱和蒸气压的测量

4.2纯制冷剂饱和蒸气压的测量

4.2.1测量方法与实验过程

4.2.2实验结果分析

4.3含油制冷剂饱和蒸气压的测量

4.3.1测量方法与实验过程

4.3.2实验结果分析

4.4含分散剂油溶胶制冷剂饱和蒸气压的测量

4.4.1测量方法与实验过程

4.4.2实验结果分析

4.5含纳米冷冻机油的制冷剂饱和蒸气压的测量

4.5.1测量方法与实验过程

4.5.2实验结果分析

4.6对比分析

4.6.1定性对比分析

4.6.2定量对比分析

4.7本章小结

5结论

致 谢

参考文献