氢氟烃及烃类混合工质的汽液液相平衡研究

氢氟烃（HFCs）和烃类（HCs）组成的混合工质可用于制冷、热泵以及有机朗肯循环（ORC）等系统，是替代工质研究的热点之一，但却很少见到关于它们的汽液液相平衡（VLLE）物性研究的报道。本项目拟对HFCs+HCs混合工质的汽液液相平衡特性展开理论和实验研究：结合状态方程、过量自由能型混合规则、活度系数模型和最优化算法，分析汽液液相图特性，建立可靠的VLLE特性理论计算和预测模型；改进现有可视化实验装置，扩展其测量温区，提高其测量精度和控温稳定性，设计新的组分采样分析方式，建立宽温区、高精度、可视化的汽液液相平衡实验系统，获取可信的VLLE数据；根据实验数据对预测结果的验证，查找和修正理论预测模型的不足；通过理论和实验研究，探索并揭示混合工质VLLE特性的形成规律。本项目不仅对混合工质汽液液相平衡的基础研究具有重要的理论价值，而且对制冷、热泵和ORC等系统中的工质替代研究具有重要的实用价值。

本项目围绕氢氟烃及烃类混合工质的汽液液相平衡特性展开实验和理论研究。改进了现有可视化实验装置，扩展其测量温区，提高其测量精度和控温稳定性，设计新的组分采样分析方式，建立了宽温区、高精度、可视化的汽液液相平衡实验系统；结合状态方程、过量自由能型混合规则、活度系数模型和最优化算法，分析汽液液相图特性，建立可靠的VLLE特性理论计算和预测模型；通过该预测模型，预测到R134+R600a体系以及R134a+R600体系的汽液液相平衡特性，并通过实验验证获得高精度的VLLE数据；另外，利用量子化学从头算及参数扰动法，获取了精确的R134分子构型及Amber全原子势能参数，针对R600a分子选取了精确的TraPPE-UA模型。基于Gibbs系综蒙特卡洛分子模拟方法成功预测了R134+R600a的VLLE，获得了与实验数据较为一致的结果。