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1、摘 要由于传统制冷剂（CFCs、HCFCs）对臭氧层存在破坏作用，属于温室效应气体，并且对环境有破坏作用，已经或者即将在全球范围内禁用，寻找合适的新型环保替代制冷剂已成为当今空调制冷行业的一个热点问题。目前R12、R22等传统制冷剂已有多种替代方案，但各有其优缺点，因此国内外正在积极研发新一代的替代物。本文的主要工作是寻找一种能直接充灌的R12替代工质。本文从环保要求出发，按照热力学相似原则，对多种纯质工质进行了饱和蒸气压分析，并以R290和R1270作为基础组元，根据优势互补理论，筛选出R290/R227ea、R1270/R227ea、R290/R134a/R227ea三种新型混合制冷剂组合
2、。在对实际制冷循环进行分析简化后，建立了理论循环计算模型，并以REFPROP8.0为依据计算混合物热物理性质并编制仿真程序，对三种混合制冷剂的不同配比进行计算分析。最后按照一定原则，提出了三种最优配比制冷剂混合物（R290/R227ea:0.9/0.1）、（R1270/R227ea:0.9/0.1）和（R290/R134a/R227ea：0.85/0.05/0.1）作为R12直接充灌替代物。为了进一步了解所提出的新制冷剂的实际性能，对三种新提出的混合制冷剂进行了变工况分析。通过与被替代制冷剂R12的比较与分析，发现所提出的三种新型环保混合制冷剂具有良好的环保性能，与被替代制冷剂性能相近，达到了
3、最初对替代制冷剂的要求。关键词：混合替代制冷剂，R01(R290/R227ea)，R02(R1270/R227ea)，R03(R290/R134a/R227ea)，变工况分析 / 文档可自由编辑打印ABSTRACTFor the traditional refrigerants (CFCs, HCFCs) have been or will be phased out because of their disadvantages on environmental protection the development of the new refrigerant is under progres
4、s. Many substitutes have been proposed, but no one perfectly replaces traditional refrigerants like R12 or R22 now. New generation of alternatives is being investigated worldwide. The purpose of this dissertation is to find a new environmental refrigerant which can be directly used in the refrigerat
5、ion equipment of R12.Based on the requirements of environmental protection and the principle of thermodynamic similarity, R290 and R1270 were employed as the main component. Three kinds of mixtures were selected as the new alternative refrigerants. Based on the simplified actual refrigeration cycle，
6、a computational model was created to establish a theoretical cycle, and REFPROP8.0 was used to calculate the mixture of thermo physical properties, the mixture of two different refrigerants ratio calculated and analyzed. According to the principle, optimization on mixture ratio is conducted and refr
7、igerant mixture R290/R227ea(0.9/0.1), R1270/R227ea(0.9/0.1) and R290/R134a/R227ea (0.85/0.05/0.1) were determined as the alternative to R12 used in existing equipment at last.The variable conditions of three new refrigerants was analyzed to further understand the new refrigerant actual performance.
8、The results of theory calculation show that the characters of both new working fluid match to R12, but the most important is that theyre environmentally friendly.Keywords: Mixed alternative refrigerants, R01 (R290 / R227ea), R02 (R1270 / R227ea), R03 (R290 /R227ea), Variable condition analysis 目 录1
9、绪 论11.1研究背景11.2研究现状31.3研究意义41.4工作内容42 新型制冷剂的选择方案72.1制冷剂替代候选组元的选择72.1.1制冷剂替代选择的一般原则72.1.2 R12及其替代制冷剂的性质82.1.3替代制冷剂组元初选102.2制冷循环理论计算模型112.2.1计算模型简化112.2.2计算工况122.2.3定义蒸发和冷凝温度122.2.4定义过热度和过冷度142.2.5替代制冷剂各组元循环性能计算142.3确定制冷剂的配比范围152.3.1 R290/R227ea配比范围确定152.3.2 R1270/R227ea配比范围确定162.3.3 R290/R134a/R227ea
10、配比范围确定172.4本章小结203 R12替代混合制冷剂理论性能分析213.1 R01最优配比及变工况分析213.1.1最优配比选择223.1.2变工况性能分析233.2 RX02最优配比及变工况分析243.2.1最佳配比选择243.2.2变工况性能分析263.3 RX03最优配比及变工况分析283.3.1最佳配比选择283.3.2变工况性能分析293.4本章小结314 结论与展望334.1结论334.2展望34致 谢35参考文献37外文翻译及原文：391 绪 论制冷技术自问世以来，在改善人们生活水平、提高人们工作效率以及改善产品质量、提高生产效率等方面作用显著，因此制冷空调技术的发展与应用
11、被美国工程师学会评选为20世纪对人类活动有重要影响的工程界十大事件之一。现代制冷工业在庞大的市场需求和激烈的国际竞争驱动下，已经取得了长足的进步，然而随着人们节能环保意识的增强，传统的空调器，尤其是在空调系统的制冷工质受到了诸多挑战。世界上主要的国家都投入了大量的人力、物力和财力，用以推动制冷技术朝着节能环保的方向发展。1.1研究背景我们知道，所有生物过程都受到温度的影响，低温抑制食品中酵、霉菌的增殖，人体对温度也非常敏感。在现代社会，制冷技术已经几乎渗透到各个生产技术、科学研究领域，并在改善人类的生活质量方面发挥巨大作用。生活中，制冷广泛用于食品冷加工、冷贮藏、冷藏运输，适性空气调节，体育运
12、动中制造人工冰场等；工业生产中，为生产环境提供必要的恒温恒湿环境，对材料进行低温处理，利用低温进行零件间的过盈配合等；农牧业中，对农作物的种子进行低温处理等；建筑工程中，利用制冷实现冻土开采土方；现代医学也离不开制冷，深低温冷冻骨髓和外周血干细胞、手术中的低温麻醉等；制冷技术还在尖端科学领域如微电子技术、新型材料、宇宙开发、生物技术的研究和开发中起着举足轻重的作用。可以说，现代技术进步是伴随着制冷技术发展起来的。技术是在人类历史过程中发展着的劳动技能、技巧、经验和知识，它包括人类技术活动中的硬件和软件，是人类改造自然和创造人工自然的方法、手段的活动的总和。理论上技术属于社会物质财富和创造物质财
13、富的实践领域，是劳动技能，生产经验和科学知识的物化形态。工具的使用使人与自然关系发生了本质的变化，它们决定了人类的生产结构和发展方式。技术是构成社会生产力的重要部分，技术进步带动了人类的发展，进入工业时代以来，科学技术创造了高度发达的物质文明。新科技革命的兴起，使生产工具由电气化发展到自动化、智能化，极大扩展了劳动对象的范围，大大提高了劳动者的文化技术水平。技术进步给人类的生产和生活提供了极大的便利，深刻地改变着人类的面貌和人们的生活方式。作为现代人，生活在四季如春的空间内，寒食暑味，已经不再是梦想，发达的通讯等，使得距离不再是沟通的障碍，在这种情况下，地球就成为了一个“鸡犬之声相闻”的地球村
14、。这就是科学技术渗入人类生活的体现。其中，制冷技术的发展对人类的影响尤为重要。随着制冷技术的不断发展和进步，各种不同制冷工质的不断问世，使得制冷技术的发展呈现出了一派多元化的热闹的景象。尤其是当氟利昂制冷剂的出现，其优良的制冷性能、广泛的来源和低廉的价格更是让它迅速成为了各个制冷研究人员和制冷设备制造商眼中的格外青睐之物。但是，当人们发现氟利昂制冷剂对地球环境尤其是对臭氧层有巨大的破坏作用，造成臭氧层空洞和温室效应等等各种对地球环境和人类发展有极大危害的时候，制冷剂的替代和选择就成为了一件迫在眉睫的重大事项，尤其是氟利昂制冷剂的选择和替代方案，已经成为了人类面临的又一个巨大挑战。臭氧层的破坏和
15、全球气候变化，是当前全球所面临的主要环境问题。当科学家研究令人信服地揭示出制冷技术中广泛引用的氟里昂已经造成臭氧层严重损耗的时候，“补天”行动非常迅速。1985年，也就是Monlina和Rowland提出原子臭氧层损耗机制后11年，即南极臭氧洞发现的当年，由联合国环境署发起，通过了保护臭氧层的维也纳公约，首次在全球建立了共同控制臭氧层破坏的一系列原则方针；1987年，大气臭氧层保护的重要历史性文件蒙特利尔议定书通过。在该议定书中对CFC-11、CFC-12、CFC-113、CFC-114、CFC-115等五项氟氯碳化物及三项哈龙的生产做出了严格的管制规定。并规定了保护臭氧层的受控物质种类和淘汰时间表。要求到2000年全球的氟利昂消减一半，并制定了针对氟利昂类物质生产、消耗、进口及出口等的控制措施。由于进一步的科学研究显示大气臭氧层损耗的状况更加严峻，1990年通过蒙特利尔议定书伦敦修正案。1992年通过了哥本哈根修正案，其中受控物质的种类再次扩充。完全淘汰的日程也一次次提前。1997年12月在日本京都由联合国气候变化框架公约参加国三次会议制定的京都议定书已将CFCs类物质和HCFCs类物质，以及前两者的替代物HFCs类物质列入温室气体清单中，并且要求发达国家控制排放。此外，制冷剂的应用还存在间接温室效应，即制冷系统能耗会对环境造成影响, 这是因为由矿物燃料燃烧产生电能驱动制
