纳米TIO2粒子浓度对HFC134a/矿物油冰箱性能影响的实验研究

　　1引言

　　HFc134a是一种主要的替代制冷剂,广泛应用于家用冰箱、汽车空调等小型制冷系统,尽管HFC134a有较高的GwP值,但是它在大气中的寿命较短(仅有6年),京都议定书虽将其列入管制项目,却未施加管制压力,因此在相当长的一段时间内,HFC134a仍将是一种主流替代制冷剂。HFc134a的主要缺点是化学极性较强,与传统的矿物基冷冻机油互溶性差,目前主要采用合成聚醚油或醋类油等作为润滑剂,然而醋类油的引入会给生产工艺和制冷系统带来许多负面影响,如吸湿性强,从而容易造成毛细管冰堵,冷冻机油水解酸化,机件腐蚀和镀铜等不良后果。

　　近期,王瑞祥等人发现在矿物冷冻机油中加入纳米粒子能够有效地提高矿物油与HFC134a的相溶性制冷系统的效率得到了一定提高,压缩机回油率性能良好。本研究组在前期开展的纳米粒子添加剂对制冷系统材料影响的研究中发现,添加纳米粒子的HFC134a/矿物油体系与制冷系统材料是相容的;除此以外,对HFe-34a/矿物油/TiO2:工质体系在家用冰箱中运行特性作了初步研究,结果表明,添加纳米粒子之后,冰箱能够安全运行,其性能相对干原有醋类油系统略有提高。

　　本文在前期工作的基础上重点围绕添加纳米粒子的浓度和冰箱运行时间对该工质体系在冰箱中的运行可靠性及性能问题进行全面的实验研究,为HFcl34a/矿物油/Tio2纳米粒子工质体系在制冷系统中的应用积累基础数据。

　　2冰箱实验台简介

　　本文所用的冰箱性能实验台是按照国家标准(GB/T8059.1-3-1995)中的规定搭建的,具体细节参见文献。

　　冰箱性能实验之前,需要确定添加纳米粒子的浓度,为了增大纳米粒子的添加浓度,选用了油酸二乙醇酞胺作为分散剂,这种分散剂能够有效地提高纳米TIO2在冷冻油中的分散稳定性,最终确定的纳米粒子添加浓度为0.06%,0.1%和0.5%,其中后两者加入一定量的分散剂。

　　3冰箱实验结果及分析

　　3.1添加纳米Tio2浓度对冰箱性能的影响

　　为了研究纳米粒子的浓度对冰箱性能的影响,对纳米TIO2质量分数为0.06%、0.1%和0.5%的HFC134a/矿物油/TIO2体系分别进行了冰箱性能实验,结果如下。

　　图1、2分别示出了压缩机吸排气压力和吸气温度比较,图3为压缩机的机壳温度比较。由图可见,随着纳米粒子浓度的增大,压缩机排气压力、吸气温度和压缩机机壳温度均降低,吸气压力基本不变,出现这一实验结果的原因初步分析是纳米粒子浓度增加使工质体系强化换热效果加强,润滑性能提高等因素造成的。

　　表1列出了耗电量实验结果,结果表明随着纳米粒子浓度的增大,冰箱的节能效果略有提高,但差别不大。