co2与与pag润滑油混合物管内流动沸腾换热理论分析与实验研究

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1、第一章绪论1．1课题研究背景帚一旱殖比能源危机和环境破坏制约着人类的可持续发展。如何在环保和节能的前提下达到人们对环境舒适度的要求，成为制冷业界最急迫的需求。传统的氟利昂制冷剂由于有较大的ODP(臭氧层破坏势)和GWP(温室效应指数)开始逐渐退出历史舞台，而许多新型制冷剂的特性还在研究测试阶段，从而C02等自然工质的重新启用得到了人们的重视。蒸发器是C02制冷循环中的重要部件，其换热性能严重影响C02循环系统的效率。1．1．1臭氧层破坏1974年，美国的Molina教授在((Nature))杂志上发表了氯氟烃类物质对臭氧层破坏的文章，自此引起人们对臭氧层破坏的广泛关注。臭氧

2、层大多分布在距地面20．50km的大气层中。它可以吸收太阳光中的部分紫外线．保护地球上的人和动物免受短波紫外线的伤害。臭氧层的破坏主要是Cl和Br离子对臭氧的连锁反应造成的【671，一个CI自由基可以消耗10万个臭氧。臭氧层的破坏将对生物带来严重后果：危害人类健康；对植物的产量和质量造成影响；影响人类居住环境，加速高分子材料的降解和老化。南极上空臭氧层问题尚未解决，北极上空又出现了臭氧层空洞的危机。2011年，国家卫星气象中心监测到的数据显示，北极上空出现一个显著的臭氧低值区，在该低值区内臭氧总量是正常情况下平均值的一半左右，部分地图1．12011年10月北极臭氧层破坏照片

3、来自：美国宇航局(NASA)第一章绪论区的臭氧总量达到了臭氧洞的标准。由于北半球人口密度远高于南半球，健康的影响将更为深远。北极上空的臭氧层规模虽然不大，但臭氧低值区覆盖范围内紫外线对人类中国政府在应对全球气候变暖方面做出了积极的回应，2010年9月27日，环境保护部、发展改革委、工业和信息化部三部门联合发布《中国受控消耗臭氧层物质清单》的公告，清单对消耗臭氧层类物质进行了详细的划分，给出了每类的代表物质及其ODP值，并结合蒙特利尔议定书和中国具体国情，对每类物质提出了具体的生产、使用和排放要求。在应对臭氧层破坏的问题上，国际社会联合进行了多次努力。在联合国环境规划署的推动

4、下，世界各国于1987年9月16目蒙特利尔会议上通过了《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔协议书》(草案)，规定到1999年，工业国家CFCs的使用量应减少一半。1995年1月23日，联合国大会通过决议，确定从1995年开始，每年的9月16日定为国际保护臭氧层日。1．1．2温室效应目前一致认为是矿物燃料的大量使用是导致温室效应的主要原因，矿物燃料的燃烧造成温室气体的大量排放。由于这些温室气体对来自太阳辐射的短波具有高度的透过性，而对地球反射出来的长波辐射具有高度的吸收性，导致全球气候变暖。yea。图1．2全球海平面上升趋势图全球变暖将导致全球降水量重新分配，冰川和冻土消融，海平面

5、上升[66】等，如图I．2所示，全球海平面高度在过去一百多年间上升了将近20厘米。海平面升高将会淹没许多城市和土地：温度的升高也将导致气候带的重新划分。第一章绪论为了免受温度上升给人类造成的困扰，国际上进行过多次减少温室气体排放的努力。1992年国际社会组织在里约热内卢召开联合国环境与发展大会”，这标志着全球致力于减缓气候变化和消减温室气体的排放国际间合作的起点．从1995年至今，国际社会共召开了十七次缔约方国。1997年12月，149个国家和地区的代表在日本东京召开《联合国气候变化框架公约》缔约国第三次会议，会议通过了著名的《京都议定书》，旨在限制发达国家温室气体排放量以

6、抑制全球变暖。2005年2月议定书正式生效，标志着人类社会进入了应对全球气候变化的新阶段。在最近几年的联合国气候大会谈判上，并没有形成阶段性的成果。2011年12月在南非滨海城市德班举行《京都议定书》第七次缔约方会议，发达国家态度冷淡，日本、俄罗斯和加拿大表示不想再继续坚持议定书的要求，欧盟同意续签议定书的二期承诺，发展中国家要求发达国家强制减排并对遭受气候危害严重、经济不发达的国家提供技术和资金支持。1．1．3制冷剂替代随着臭氧层破坏和温室效应等环境问题曰益严重，人工合成制冷剂的替代成为了制冷空调领域实现可持续性发展战略的重要任务之一。国际社会对氟利昂类制冷剂的禁止使用，

7、促使人们开发新型制冷剂的研究从未间断。然而新型合成制冷剂物性参数仍不完善，在安全方面存在潜在隐患，合成率和价格也较高，因此人们把目光重新投向传统自然工质。C02由于其优良的热物性和环境特性，已引起国内外学者的广泛关注。前国际制冷学会主席G．Lorentzen教授认为C02是解决环境问题的最终方案¨J，并在其所建立的C02汽车空调装置上进行了测试，CO二显示出优良的性质[到。C02作为制冷剂存在以下方面的优势：①环境友好性，ODP=0，GWP=I，如果考虑到所使用的大部分制冷剂多为化工的副产品，则可认为GWP近似为0