[EMIM][A_C]在高压下的比定压热容

离子液体1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([EMIM][A_C])广泛应用于化学分离过程,但其在高压下的比定压热容数据比较缺乏。本文基于流动型量热法建立了一套可适用于高压流体比定压热容测量的实验系统,温度、压力、比定压热容的扩展不确定度分别为0.05 K,13 kPa和0.98%。利用该实验系统对[EMIM][A_C]在T=(303~393)K、p=(0.1~16)MPa范围内的比定压热容进行了测量。基于测量结果,建立了一个可以精确计算[EMIM][A_C]比定压热容的新公式。     

添加碳酸二甲酯改善正丁醇汽油热物性的研究

正丁醇是一种非常有潜力的替代性汽油,本文采用碳酸二甲酯改善其热物理性质,以提高其燃烧效率。利用毛细管法和流动型量热法分别测量了碳酸二甲酯和正丁醇二元混合物的密度、黏度和比定压热容,温度测量范围为313.2～333.3K,压力测量范围为0.1～18.0 MPa。实验结果表明,DMC可以大幅降低正丁醇的黏度和比定压热容、提高其密度,有利于改善其燃烧效率。进而提出了该混合物密度、黏度以及比定压热容的计算模型,平均绝对相对偏差分别为0.09%、2.58%、0.17%。     

一种制冷剂液态比定压热容的测量装置

本文基于热导式量热仪的量热原理,引入惰性气体进行压力平衡,搭建了一个可以应用于宽温区不同压力下制冷剂比定压热容测量的系统。在该系统上,选择苯和R22在305 K到340 K温区内进行验证实验,所得的实验结果与文献报道的最大偏差分别不超过2.08%和2.31%。该系统结构简单,结果可靠,且能够适用于液态混合工质的高精度比定压热容测量。     

利用乙醇音速计算其它热力学性质

光散射法音速测量的适用温度范围较广,且有时高温比定压热容相对于密度而言更容易获得实验数据.基于此,提出了一个由较高温度比定压热容推算得到较高温度密度的迭代算法.以乙醇为例,利用高温热力学性质推算模型得到298.15～418.15 K、1.0 MPa下乙醇的密度,与Schroeder状态方程的计算结果进行对比,二者的平均绝对相对偏差为0.0119％,最大偏差为0.0298％.此外,沿1.0 MPa等压线测量了298.45～423.02 K温度范围内乙醇的液相音速,测量的拓展相对不确定度为0.9％(置信因子取2).与Schroeder状态方程相比,298.15～418.15K、1.0～9.0 MPa下乙醇密度和比定压热容计算值的平均相对偏差分别为0.0072％和0.0067％,最大偏差分别为0.0298％和0.0290％.可以看出,高温热力学性质推算模型的密度计算精度与实验测量精度相当.     

1,1,1,2,3,3,3- 七氟丙烷的气相声速

析了气相声速与理想气体比定压热容的热力学关系,用超声变程干涉仪测定了1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷(HFC-227ea)的72组气相声速值,温度范围273-333 K,压力范围26-315 kPa,测量不确定度小于0.05%。根据这些实验数据,确定了HFC-227ea的理想气体比定压热容和声速第二维里系数,并分别拟合得到了与温度的函数,理想气体比定压热容的不确定度小于0.5%。使用方阱势能模型导出了HFC-227ea的第二维里系数,并与文献值进行了比较。     

高温高压流体在线毛细管黏度测量

提出了一种适用于高温高压条件下的在线毛细管黏度测量方法,设计并搭建了相应的实验系统。通过与高温高压循环系统连接,可实现压力（约30MPa）、温度（约773K）范围内的流体黏度在线测量。利用该实验系统,在线测量了压力分别为12、23、25、28MPa下,温度303．46－383．28K范围内纯水的动力黏度。较之NIST文...     

液体气化热实验研究

设计了气化热量热器本体,该装置测量压力可达6 MPa,温度范围233~400 K。建立了绝热量热气化热实验系统,利用该系统对制冷剂R134a及制冷剂R600a的气化热数据进行了测量,温度范围分别为284.88~340.95 K和281.71~335.48 K,测量结果与NIST相比最大相对偏差为-2.29%,平均相对偏差小于±1%。     

高压下三种脂肪酸甲酯液相导热系数的实验研究

生物柴油是新型环境友好型替代能源,其主要成分为碳数分布在C6～C24的长链脂肪酸酯。利用瞬态单丝法导热系数测量系统在272～352 K温度范围内、0.1～15 MPa压力范围内对三种生物柴油组成成分壬酸甲酯、庚酸甲酯和己酸甲酯的液相导热系数进行了实验测量,并将导热系数拟合成关于温度和压力的方程,壬酸甲酯、庚酸甲酯和己酸甲酯导热系数实验值与拟合方程的计算值最大相对偏差分别为?0.18%、0.12%和?0.07%,平均绝对偏差分别为0.06%、0.05%和0.02%。导热系数实验系统测量的扩展不确定度小于2%(置信区间0.95),重复性好于±0.5%。     

1,1,1,2,3,3,3─七氟丙烷的气相声速

分析了气相声速与理想气体比定压热容的热力学关系,用超声变程干涉仪测定了１,１,１,２,３,３,３－七氟丙烷（ＨＦＣ－２２７ｅａ）的 ７２组气相声速值,温度范围 ２７３－３３３ Ｋ,压力范围 ２６－３１５ ｋＰａ,测量不确定度小于 ０．０５％。根据这些实验数据,确定了ＨＦＣ－２２７ｅａ的理想气体比定压热容和声速第二维里系数,并分别拟合得到了与温度的函数,理想气体比定压热容的不确定度小于 ０．５％．使用方阱势能模型导出了 ＨＦＣ－２２７ｅａ的第二维里系数,并与文献值进行了比较。     

高温高压下闪锌矿相GaN结构和热力学特性的分子动力学研究

利用分子动力学方法和Buckingham经验势模型对重要半导体材料GaN立方闪锌矿相的晶格常数、相变压力(从闪锌矿到岩盐结构)、热膨胀、等温体模量、定压热容等结构和热力学特性在300—3000K的温度范围和0—65GPa的压力范围内进行了研究.研究表明，闪锌矿相GaN常态下的结构和热力学参数的模拟结果与实验数据及其他理论结果相符.同时在所选作用势模型可靠性检验的基础上，对等温体模量、定压热容诸非谐性参量在高温高压下的热力学行为进行了预测.所得结果在材料科学等领域的研究中具有一定的应用背景和参考价值. 关键词： GaN Buckingham势 分子动力学模拟 高温高压     

自发布里渊散射法异丙醚音速的实验测量

本文研制了一套基于自发布里渊散射法的流体音速测量实验系统,分析得到该实验系统温度、压力测量的不确定度分别为0.02 K,10 kPa,音速测量的扩展不确定度为0.5%。测量了标准物质正戊烷310 K到470 K饱和液体和350 K到470 K饱和气体的音速,与文献值比较得到,该实验测量值的测量偏差为2.5%左右,验证了本实验系统的可靠性与稳定性。在温度为303.15 K~453.15 K,压力达5.5 MPa范围内,对燃料添加剂异丙醚的饱和液体和过冷液体的音速进行了测量,并依据实验数据给出了异丙醚音速的经验关联式,关联式的计算偏差为0.51%(饱和液体)和0.54%(过冷液体)。     

高温高压下液态水声速的研究——不同状态方程的准确性验证

 研究水的热力学状态方程,对于理解地球及行星科学等起着重要作用,但由于高温高压区域的实验数据较少,该区域的状态方程主要依赖于由低压部分外延或分子动力学模拟计算得到。采用布里渊散射技术测量熔解曲线附近液态水的声速,低温区采用电加热系统,高温区采用激光加热布里渊散射系统,分析比较了由实验测量得到的声速值与用经验状态方程计算的结果之间的差别。结果表明,在温度不超过673 K、压力不超过6.0 GPa的范围内,Abramson方程的计算结果与实验测量结果在误差范围内一致,而Saul 和IAPWS-95的预言值比实验测量值偏高,并且温度越高偏差越大。在压力为21 GPa、温度为890~1 100 K时,实验测量出的水的声速比状态方程预言的结果偏高。     

第一性原理研究Ir的热力学和弹性性质

基于准谐近似理论,运用第一性原理投影缀加波方法研究了Ir的热力学和弹性性质,得到Ir的声子谱、状态方程、热容、熵、焓和线膨胀系数,以及弹性常数、弹性模量、剪切模量和杨氏模量随温度的变化关系. 结果表明,计算的Ir声子谱和有限的实验测量结果一致;考虑电子对体系自由能贡献后计算的热容、熵、焓和线膨胀系数与实验值符合较好;在2600K时,Ir的电子定压热容占总定压热容的17%,因此在高温时电子对Ir定压热容的贡献是不能忽略的;理论预测的Ir室温下的弹性常数、弹性模量、剪切模量、杨氏模量和实验值测量值基本吻合,并随温度的增加而逐渐减小.     

温度相关法测量吸热型碳氢燃料流速实验研究

为实现超临界压力下吸热型碳氢燃料流速的准确在线测量,本文基于相关原理设计搭建一套流速在线测量系统。以管道上、下游两只快速响应热电偶作为温度相关法的传感器,对热扰动信号进行相关计算后得出流速,并通过高采样率和相关系数来保证上、下游信号的准确性和相似性。为标定系统精度,将实验室测得的截面平均流速实验值与流速计算值做误差分析,其中流速计算值为基于质量守恒定律在已知物质密度、质量流量和管道直径的基础上计算得出。标定物为纯物质正十烷及质量比1:1正辛烷正庚烷二元混合物,实验结果与文献计算值的最大偏差在±1.2%以内,相对偏差绝对平均值小于0。65%。在此基础上,对压力p=3.0,4.0,5.0 MPa,温度T=302.0～529.6 K,吸热型碳氢燃料流速进行在线测量。该方法的应用为超临界压力下吸热型碳氢燃料流速的准确测量提供了新思路。     

超临界CO2热力学性质的理论计算

应用BWR方程在温度为310～600 K、压强为75～300 bar范围内拟合的超临界CO2流体状态方程,计算了超临界状态下CO2体系的熵、热容和焓.研究表明,这些热力学函数具有明显的超临界特性;与文献值相比,超临界状态下CO2熵的相对误差小于0 .4%,而定压热容的相对误差稍大,为2.45%(T:330～360 K),其数据为进一步从理论上研究超临界CO2与金属铀表面反应的热力学行为奠定了基础.     

甲醇专用状态方程的研究

本文在广泛搜集现有文献中甲醇各项热物性实验数据的基础上,开发出以Helmholtz自由能为显式、以温度密度为自变量的新的甲醇状态方程。该方程可适用于温度在176~710 K,压力不高于5000 MPa,密度不大于70 mol/I的区间。方程计算饱和液密度的不确定度在430 K以下为0.4%,430 K以上为0.6%。方程计算密度的不确定度在压0.1MPa以下区域为1%,100 MPa以上区域为3%,0.1 MPa与100 MPa之间为5%,而靠近临界点处达到10%。力程计算饱和蒸汽压的不确定度为2%。经分析,方程趋势合理,这表明方程在极高或极低的温度和压力下具有合理的外推性。     

基于扫描激光器的边孔光纤光栅温度压力传感系统

研究了一种基于波长扫描激光器的光纤温度压力测量系统.光纤传感头为边孔光纤光栅,利用其特有的双折射特性产生双反射峰,以实现对温度和压力的同时测量.系统采用嵌入式开发技术,将激光波长扫描、光谱数据采集和以牛顿最小二乘法为核心的光栅解调算法高度整合于一体,极大降低了光纤传感系统的体积与成本.实验结果表明,在温度10~50℃、压力0~1.2 MPa时,双反射峰对应温度与压力的变化均呈现良好的线性响应特性;系统的波长解调准确度可达1pm,温度及压力的分辨率分别达到0.1℃和0.1 MPa.该系统可为温度、压力的参量测量提供低成本、小型化、性能可靠的解决方案.     

含氧燃料黏度的理论推算模型

本文结合Vogel-Fulchner-Tammann(VFT)模型、Eyring绝对速率理论和SRK立方型状态方程提出了一种适用于计算含氧燃料黏度的理论推算模型,并对9种含氧燃料在温度在243~373 K、压力在0.1~22 MPa范围内的黏度进行了计算。计算结果表明,黏度模型对含氧燃料黏度的计算值与实验值之间的相对偏差绝对平均值在3.3%以内,最大相对偏差绝对值为4.5%。     

第一性原理研究Ir的热力学和弹性性质

基于准谐近似理论,运用第一性原理投影缀加波方法研究了Ir的热力学和弹性性质,得到Ir的声子谱、状态方程、热容、熵、焓和线膨胀系数,以及弹性常数、弹性模量、剪切模量和杨氏模量随温度的变化关系.结果表明,计算的Ir声子谱和有限的实验测量结果一致;考虑电子对体系自由能贡献后计算的热容、熵、焓和线膨胀系数与实验值符合较好;在2600 K时,Ir的电子定压热容占总定压热容的17％,因此在高温时电子对Ir定压热容的贡献是不能忽略的;理论预测的Ir室温下的弹性常数、弹性模量、剪切模量、杨氏模量和实验值测量值基本吻合,并随温度的增加而逐渐减小.     

ZrH_2结构与热力学性质

基于密度泛函理论,采用全势线性缀加平面波加局域轨道方法和广义梯度近似研究了ZrH2的结构与弹性性质。结果表明:在基态条件下,ZrH2的晶格常数计算值与实验值及其它理论值相当吻合。在考虑声子作用的前提下,采用准谐德拜模型成功获得了不同条件下(0~50 GPa,0~1 300 K)ZrH2的热容、热膨胀系数和德拜温度等热力学性质。结果表明:定压热容预测值随温度升高而增大,并逐渐接近佩蒂特-杜隆极限;随压强增加,德拜温度呈增加趋势;随温度增加,德拜温度呈减小趋势;在压强一定的条件下,热膨胀系数随温度的升高而增大,且在高温高压条件下,热膨胀系数的增加趋势变缓。