变温工况下可燃制冷剂的爆炸极限分析

　　针对HCFC22 造成臭氧层破坏及温室效应等环境问题，国家环保部于2011年9 月正式启动了含氢氟氯烃淘汰行动，至此广泛应用于空调系统中的HCFC22 已进入淘汰倒计时.同时目前广泛使用的制冷剂HFC134a 由于全球温室效应潜值(GWP)较高，也正在被欧盟国家逐步淘汰.因此，开发新型环保替代制冷剂已迫在眉睫.HFC161 和HC1150 因其较好的热力性质、循环性能以及环境特性，具有作为新型环保制冷剂的潜质.Sergey 等[1]对HFC161 在210～480,K 温度范围内的环境特性进行了试验与理论分析;Cui 等[2]对HFC161 在253.13～323.15,K 温区内的蒸气压力进行了试验研究;Han 等[3]对含有HFC161 的混合制冷剂替 R407C 的循环性能进行了理论和试验分析;杨昭等[4]对HFC161 的热力性质及循环性能进行了理论分析;Xuan 等[5]对HFC161替代 R502 的可行性进行了试验研究.但这两种制冷剂均具有可燃性，即与空气混合能形成爆炸性混合气体，遇明火、高温或与氧化剂接触，有发生燃烧爆炸的危险.因此许多 学者针对上述制冷剂的可燃性进行了研究.洪荣华等[6]通过试验测试了含有HFC161的混合制冷剂的爆炸极限;韩晓红等[7]对含有HFC161 的混合制冷剂的爆炸极限进行了试验研究;文献[8-10]对 HC1150 的爆炸极限进行了试验分析.上述试验研究均基于常温工况进行，针对两者在低温及高温区间爆炸极限的研究甚少.由于制冷剂应用的环境温度一般不同，有必要研 究上述可燃制冷剂在变温工况下的爆炸极限及其变化规律.基于此，笔者根据GB/T 12474—2008[11]自主研发了基于上位机自动控制的可燃性气体爆炸极限测试试验台，并对上述两种制冷剂在-3～55,℃温度范围内的爆炸极限进 行了试验研究，试验结果为两种制冷剂的安全应用提供理论基础.

　　1 爆炸极限测试系统

　　1.1 试验装置

　　根据GB/T12474—2008规定并加以改进，建立了高、低温可燃气体爆炸极限测试装置.该装置由反应系统、温度调节系统和配气系统组成， 如图1 所示.反应系统包括反应管、点火装置、真空泵、搅拌泵、压力传感器和电磁阀等;温度调节系统由电加热器和制冷装置共同组成，控制精度为±0.5,℃;样气 配制及点火等各项操作均直接通过上位机实现以消除手动操作的不确定性因素.可燃气体与空气的混合气采用最大容量为200～300,W 的点火器点燃.以火焰能否从点火处传播至玻璃管顶端作为是否发生燃烧的判定标准.

　　1.2 试验装置精度测试及误差分析

　　为了检验该装置的测量精度，根据国标要求，使用该装置在室温25,℃、一个大气压下对纯度为99.9%的乙烯的爆炸极限进行测量，并将试验值与 标准给定值比较.为满足重复性和再现性要求，对乙烯进行了多次测试，测试结果如表1所示.由表1可知，试验值与标准值吻合较好，表明该装置运转可靠，测量 结果具有较高可信度.