流体热物性测试新方法及其应用研究

本项目的研究目标是，研制基于MEMS技术的微型粘度/密度传感器，建立光学法测量气－气质扩散系数、表面张力、粘度等多种热物性的实验系统，研制新的高温恒温槽，改进现有的实验装置，拓展所测物质的温度、压力范围，并达到国际先进水平，其中部分技术处于国际领先水平；利用新研制和改进的实验系统，获得大量工质的热物性数据，为目前正在进行的内燃机代用燃料、CFCs替代等研究提供基础数据。本项目的研究将为今后获取流体热物性数据提供更加有效的测量手段，使流体热物性测量可以满足不同层面的实际需求，同时也为工程应用和其它研究领域提供大量急需的热物性数据，有助于使我国流体热物性研究的整体水平接近或达到国际先进水平，部分技术处于国际领先。

开展流体热物性测试新方法的研究，就是希望为今后获取流体热物理性质数据提供更加有效的测量手段，使之能满足不同层面的实际需求。本项目取得的主要研究成果如下：.（1）建立了基于Mach-zehnder干涉原理和Michelson干涉原理的数字实时激光全息干涉法气体质扩散系数实验系统，提出了一种新的基于傅里叶变换的相位检测方法对图像进行处理，进一步提高了处理实验数据的精度。对CO2-He气体扩散系质扩散系数进行测量并与文献值比较，绝对平均偏差为1.35 %，表明所建立的实验系统具有较高的精度。. (2) 成功研制了基于MEMS技术的微型振动板密度/黏度传感器芯片，在对传感器敏感芯片进行模态分析和谐响应分析的基础上，进行了芯片的版图设计以及封装工艺等的研究。通过优化和改进封装结构，测量了部分标准物质如甲苯、正庚烷等的黏度和密度，经与文献值比较，密度测量值与文献值的绝对平均偏差为1 %；黏度测量值与文献值的绝对平均偏差为10 %，基本可以满足工程上的需要。.(3) 研制了一套表面光散射表面张力和黏度测试系统，可同时精确测量液体表面张力和黏度，温度测试范围：-40~120 ℃，压力可到10 MPa。利用正庚烷对实验系统进行了检验，新搭建的实验系统测量表面张力和黏度的偏差分别小于0.15mN.m-1和2 %。. (4) 研制了一套高温恒温槽及其实验系统（温度工作范围473~773K），温度波动度在25mK以内。.(5) 利用所研制的实验系统，对部分替代燃料如碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、己二酸二乙酯、二乙二醇二甲醚、二甲醚等和替代制冷剂如R143a、R245fa、R600a/润滑油等的热物理性质进行了实验研究。. (6) 提出了一种基于自由体积理论和摩擦系数理论的新的流体扩散系数计算方程，该方程相比于一些比较著名的自扩散系数计算方程，计算精度有明显提高；提出了一个新的流体气液相密度方程，建立了基于PR方程和MHV1混合规则的Eyring理论溶液黏度模型。