HFO-1234yf与HFC-134a比较分析

　　1 引言

　　自1997 年《京都议定书》签署以来，人们对全球变暖问题的日益关注，而温室气体的大量排放被认为是全球变暖的重要原因，一些 GWP 值较高的制冷剂替代问题逐渐被提上议事日程，例如欧洲议会在 006 年就通过了F-Gas 法案( Regu-lation( EC) No 842/2006) 和规定汽车空调用制冷剂的条令(Directive 2006/40/EC，2006) ，其中规定2011 年1 月新生产的车型和2017 年出厂新车不得使用GWP 值超过150 的制冷剂[1]。众多生产商和科研机构都在努力寻找下一代环保制冷剂，HFC -134a 作为目前汽车空调广泛使用的制冷剂，其ODP 值为0，但其 GWP 值约为1430，远超欧盟的标准，是被控制排放的温室气体之一。HFO -1234yf 作为HFC-134a 的替代制冷剂之一，其 GWP 值只有4，逐渐被人们看好，但目前的公开文献里，HFO-1234yf 的相关资料较少，一般全面评价一种制冷系统的热力性能需要制冷剂的大量可靠的热物性参数，HFO-1234yf 这方面的资料还比较欠缺，本文总结了HFO-1234yf 国内外热物性及实验研究成果，并和HFC -134a 进行比较分析，希望对HFO-1234yf 有更全面的了解。

　　2 HFO - 1234yf 热物性研究进展

　　在热物性实验测试方面，在文献[1]里，Kat-suyuki Tanaka 等通过目测气-液弯月面的消失与重现的方法，得到气液共存曲线，通过观察弯月面消失的高度及临界乳光( critical opalescence) 的强弱来确定临界温度和临界密度。压力的测量通过间歇式量热计法测得，该方法是利用金属波纹管内的制冷剂气体和管外的氮气达到平衡，通过测量管外氮气的压力得到HFO-1234yf 的压力。他们测得了 310K 到360K 间11 个气体压力数据，临界压力可以由临界温度用外插法求得，作者还把它和关联式计算的值进行了对比。偏心因子则由式( 1) 求得，式中Ps为饱和压力，T 为温度。Katsuyuki Tanaka 等测得的一些临界参数及偏心因子见表1。

　　表面张力的测量是观测通过毛细管上升高度的方法测得，并与Vander-Waals 型方程( 式(2) ) 相比较。

上式中，σ0为59.83，n 为1.367，实验结果和上式的结果吻合较好，标准偏差和最大偏差分别为0.07mN /m 和0.13mN / m。饱和气体和液体的密度是根据临界参数及偏心因子分别由Peng Rob-inson 方程和Hankinson-Thomson 方程求得。在图1 中可以看到，实验测得的饱和密度值和计算值比较吻合。

　　在热物性方程探索上面( 在文献[2]里) ，RyoAkasaka 等人比较了Patel - Teja( P-T) 状态方程和 ECS 模型，把P-T 方程和ECS 模型的预测值和最新的实验数据相比较，得出上述两个关联式均能很好的预测蒸汽压力值( 误差小于0.2%) ,但在预测液体密度和定压比热容方面，ECS 模型具有较高的精度，因此Ryo Akasaka 推荐运用ECS 模型来对HFO- 1234yf 进行预测评价，并给出了ECS 模型预测的热力性质图( 压力 - 焓图和温熵图) 。由ECS 模型预测的数据与最新实验数据比较，蒸汽压力的误差有0.2%，液体密度误差为0.5%，定压比热容误差为2.5%，有足够高的可信度，基本可满足工程需要。