推算有机卤代烃饱和蒸气粘度的新方法

　　符 号 表

　　η 　　粘度  μPa•s

　　η_c临界粘度  μPa•s

　　ξ 　　名义临界粘度  μPa•s

　　ω 　　偏心因子

　　A、B 　　常数

　　A1_~A6 　　拟合参数

　　M 　　分子质量  kg/kmol

　　P_sat　　饱和蒸气压  MPa

　　P_c 　　临界压力  MPa

　　T 　　绝对温度  K

　　T_c 　　临界温度  K

　　T_r　　对比温度  (Tr=T/Tc)

　　V_c　　临界比容 　　m3/kmol

　　在制冷和低温设备中,工作介质的流动性在设计和应用中是重要的因素,工作介质的流动性与粘度有关,所以确定工质的粘度对于设备的设计、制造和使用非常重要.

　　制冷和低温设备中的工作介质多为有机物,且多为有机卤代烃,如原冰箱中使用的现已被禁用的CFC12、现用的HFC134a、作为混合工质中组分的HFC152a、HC290等,均为有机卤代烃.这些物质的粘度在压缩机设计、流动与传热分析计算中起重要的作用.粘度的获得有实验手段和理论推算两种方法.就粘度系数而言,目前有准确实验数据的物质还不多,在某些情况下还需要用理论推算的方法来获得,特别是在工程应用中,公式推算显示出优势.

　　计算粘度的方法有很多,包括纯理论计算方法和经验及半经验方法[1~4].在这些方法中,有的方法计算精度高,但计算复杂,需要很多已知参数,其中有些参数是不易获得的;有的方法所需的参数较少,但计算精度不高,很难适应工程实际应用的需要.所以在这种情况下,提出一种新的推算有机卤代烃饱和蒸气粘度的方法是十分必要的.

　　1 新的推算方法

　　粘性属于输运性质.输运现象是在气体未达到宏观平衡时所表现出来的现象,如果气体各部分的整体运动速度彼此不同,气体各部分之间就产生相对运动,气体分子在杂乱的热运动中可以在较快部分和较慢部分之间交换位置,因而输运了动量,使较慢的部分加快,同时使较快的部分减慢,这就造成了气体的内部摩擦作用,又称为粘性.粘度是反映这一性质的物理量.

　　对于饱和蒸气,其粘度为[5]

　　式(1)在用于计算有机卤代烃的饱和蒸气粘度时具有较高的精度,但是对于不同的物质,方程中的常数A和B是不同的,所以该方程的通用性不强,只适合于关联有精确实验数据的物质的饱和蒸气粘度.

　　为了能在有限的、具有精确实验数据的物质基础上推算其他物质的饱和蒸气粘度,必须发展一种普遍适用的推算饱和蒸气粘度的新方法.

　　对于有机卤代烃,不同物质的饱和蒸气粘度是与该种物质的物性常数有关的.根据气体分子运动论,气体分子经常处于热运动中,即分子在各个方向上作杂乱的运动,在运动中与其他分子发生碰撞时,速度快的分子将动量传递给速度慢的分子.在分子的热运动中,与其他分子发生碰撞的概率与分子的平均自由程和分子的直径大小有关.在一定的状态下,分子的平均自由程是和比容有关的,所以不同物质的粘度和临界比容Vc有关系;而且,从理论和实验中均可以证实气体的粘度和分子质量M之平方根成正比[1].此外,粘度也同物质的极性及分子形状有关系,即与物质的偏心因子ω有关.