可燃制冷剂燃爆特性的理论及实验研究

摘要

鉴于当前紧迫的环境问题,国际社会对此越来越重视。随着之前有一定环境危害性的制冷剂加速被淘汰,开发使用新型环保制冷剂已成为全球制冷行业的紧迫任务。根据新型环保制冷剂的要求,现可供选择的替代制冷剂有两类HFCs和HCs,由于其具有很好的环境性能、良好的热力学性能和循环性能,其应用前景被制冷界所看好。但由于部分 HFCs和HCs制冷剂都具有可燃性,存在安全隐患,限制了其推广使用。因此,有必要对新型环保可燃制冷剂的爆炸极限做更进一步的实验研究分析,并且要求实验条件尽可能的与实际情况相符,以此正确指导可燃制冷剂在实际生活中的生产和使用。
　　本文首先阐述了可燃物质的燃烧反应理论和爆炸理论,指出燃烧与爆炸之间的关系及反应机理。以此为基础,又对可燃制冷剂的爆炸极限进行了理论分析,指出其存在的原因,并对影响爆炸极限的几种因素进行了简要的分析说明,为后续的实验研究作理论铺垫。
　　根据相关国标要求并加以改进,自主设计搭建了一套由上位机自动控制、内部环境温度可调的可燃气体爆炸极限测试系统。以此为基础对新型环保制冷剂HFC161、HFC152a、HC1150和DME在变温(-5℃、10℃、25℃、40℃和55℃)工况下的爆炸极限进行了实验研究和分析,得到了爆炸极限随温度变化的定量关系;并研究了阻燃制冷剂(HFC134a、HFC227ea)在三个不同温度(10℃、25℃和40℃)下对可燃制冷剂HFC152a、M和DME爆炸极限的影响,得到了二元混合物爆炸极限与温度之间的关系,以及抑爆浓度比随温度变化的规律。
　　同时,为了解可燃制冷剂在实际使用中的不安全性,根据泄漏孔大小和空调风速的不同,利用FLUENT软件分多种工况对充灌有HFC32的家用空调泄漏造成的危险性进行了模拟,根据泄漏后可燃气体的浓度分布来分析其发生燃烧的危险区域。以此指导实际生活中如何注意防范可燃制冷剂的危险性。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 可燃制冷剂爆炸极限的研究

1.3 课题的目的和意义

1.4 课题研究内容

第二章 燃爆特性理论

2.1 燃烧反应理论

2.2 爆炸理论

2.3 可燃工质爆炸极限理论及影响因素分析

2.4 本章小结

第三章 不同环境温度下可燃制冷剂爆炸极限的研究

3.1 爆炸极限测试实验台

3.2环境温度对可燃制冷剂爆炸极限影响的实验研究

3.3 本章小结

第四章 变温工况下阻燃剂对可燃制冷剂爆炸极限影响的实验研究

4.1 阻燃剂

4.2 阻燃剂对可燃制冷剂爆炸极限的影响

4.3 本章小结

第五章 室内可燃制冷剂泄漏扩散规律的模拟研究

5.1 制冷系统可燃制冷剂泄漏的喷射过程

5.2 应用FLUENT对可燃制冷剂泄漏过程的模拟

5.3 本章小结

第六章 结论与建议

6.1 结论

6.2 建议

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

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