高歡，丁國良，周發(fā)賢，莊大偉

（上海交通大學制冷與低溫工程研究所，上海 200240）

引 言

壓縮式制冷系統(tǒng)中，制冷劑與潤滑油充分接觸，存在互相溶解的現(xiàn)象[1-2]。制冷劑溶解量隨壓縮機開機、停機及變頻運行而變化。壓縮機開關(guān)過程中，系統(tǒng)壓強急劇變化[3]，導致制冷劑在潤滑油中溶解析出，從而使制冷系統(tǒng)中的制冷劑有效充注量動態(tài)變化。

制冷劑有效充注量難以預測，導致制冷系統(tǒng)實際性能低于設(shè)計性能。制冷系統(tǒng)中的制冷劑有效充注量是指實際參與制冷循環(huán)的制冷劑量，等于制冷劑充注總量減去潤滑油中的制冷劑溶解量。其中，現(xiàn)有的溶解性參數(shù)均基于穩(wěn)態(tài)工況測定得出[4]，與實際動態(tài)情況偏離大，無法計算制冷劑有效充注量。而制冷系統(tǒng)性能受制冷劑有效充注量影響[5]，使用基于穩(wěn)態(tài)工況的溶解性參數(shù)將無法準確預測有效充注量，導致設(shè)計的制冷系統(tǒng)性能下降[6-7]。尤其是在壓縮機的開機工況，壓力急劇變化，制冷劑快速從潤滑油中析出。因此，為了準確預測制冷系統(tǒng)中制冷劑的有效充注量，需要得到制冷劑在潤滑油中動態(tài)析出時溶解量的變化特性。

測量制冷劑溶解量的方法包括間接測量法和直接測量法。間接測量法的原理是通過測量制冷劑在混合物中逸出的質(zhì)量，間接推出混合物中剩余的制冷劑質(zhì)量。間接測量法已被Fukuta 等[8]、Fortkamp 等[9]應用于測量R600a/石蠟基油和環(huán)烷基油、R134a/POE、R1234yf/POE 混合物中制冷劑的實時質(zhì)量分數(shù)。但該方法操作復雜，時間響應長，不適用于制冷劑快速析出時的溶解量測量。直接測量法的原理是通過測量溶液的折射率[10-14]、吸光度[15-16]、黏度[17]、聲速[18]、密度[19]、介電常數(shù)[20]等隨混合物質(zhì)量分數(shù)變化的物理性質(zhì)獲得制冷劑質(zhì)量分數(shù)。通過折射率直接測質(zhì)量分數(shù)的方法由Fukuta 等[11-13]提出并證實了其在穩(wěn)態(tài)下的可行性，但并沒有被進一步運用于制冷劑動態(tài)析出的研究。

制冷劑析出時的動態(tài)溶解量模型未有相關(guān)文獻報道，僅有適用于制冷劑溶解時的動態(tài)溶解量模型[8,21-26]。制冷劑析出過程比制冷劑溶解過程更為復雜，析出不僅是溶解的逆過程，還伴隨著氣泡和泡沫層的產(chǎn)生，溶液中的傳質(zhì)不僅包括氣液相之間的傳質(zhì)，也包括氣相與泡沫層、泡沫層與液相之間的傳質(zhì)。因此溶解模型不能直接用于制冷劑析出過程。

本文目的是通過實驗研究制冷劑在潤滑油中析出時制冷劑溶解量隨時間變化的特性，并提出制冷劑溶解量隨時間變化的數(shù)學模型。

1 實驗方法

實驗目的是測量制冷劑析出時溶解量的動態(tài)變化。制冷劑析出可通過降低氣相壓力實現(xiàn)，制冷劑實時溶解量可通過折射率直接測質(zhì)量分數(shù)的方法獲得。

1.1 實驗原理

折射率直接測質(zhì)量分數(shù)方法的原理是利用不同質(zhì)量分數(shù)混合物折射率的不同，使用激光位移傳感器得到折射率的實時變化情況，從而獲得質(zhì)量分數(shù)的實時變化數(shù)據(jù)。使用激光位移傳感器發(fā)射一束激光，光路進入混合液后發(fā)生折射，在反射面反射被激光位移傳感器接收。不同質(zhì)量分數(shù)的制冷劑/潤滑油混合物折射率不同，使得激光射入混合液后折射光路不同，從而導致激光位移傳感器接收到的反射光路位移不同。利用制冷劑質(zhì)量分數(shù)與激光反射位移之間一一對應的關(guān)系，通過激光位移傳感器進行位移測量，從而實時得到制冷劑的質(zhì)量分數(shù)變化。

1.2 實驗裝置

實驗裝置包括測試臺模塊、激光器定位模塊、壓力調(diào)節(jié)模塊，見圖1。

測試臺模塊包括測試容器、視鏡玻璃、激光反射鏡、激光位移傳感器以及溫度和壓力傳感器。實驗過程中，由激光位移傳感器通過視鏡玻璃向測試容器內(nèi)靜置的制冷劑/潤滑油混合氣液射入激光，激光在激光反射鏡處反射并由激光位移傳感器再次接收，從而獲得液相的質(zhì)量分數(shù)數(shù)據(jù)。氣相的溫度和壓力數(shù)據(jù)分別由溫度和壓力傳感器進行收集。

激光器定位模塊包括激光位移傳感器托板、步進電機及線性模組。實驗過程中，激光位移傳感器通過托板被固定在線性模組上，可由步進電機沿豎直方向上驅(qū)動以達到設(shè)置高度。

壓力調(diào)節(jié)模塊由壓力調(diào)節(jié)罐和真空泵組成，可起到調(diào)節(jié)測試容器內(nèi)壓力的目的。實驗過程中，通過向壓力調(diào)節(jié)罐內(nèi)充注一定量的制冷劑氣體，使壓力調(diào)節(jié)罐內(nèi)的壓力達到一定值，打開連接測試臺模塊及壓力調(diào)節(jié)模塊的閥門，即可使得測試臺模塊內(nèi)的壓力與壓力調(diào)節(jié)模塊的壓力平衡。另外，由于壓力調(diào)節(jié)罐體積遠大于測試容器體積，壓力調(diào)節(jié)模塊可以達到瞬間降低并穩(wěn)定測試容器壓力的作用，模擬壓縮機開機工況。

1.3 實驗對象及工況

實驗選用制冷系統(tǒng)常用的R410A 制冷劑和SUNICE SL-68S 型號POE 潤滑油。實驗設(shè)計溫度為標準室溫25℃；實驗設(shè)計定量充注制冷劑和潤滑油，使得總的制冷劑質(zhì)量分數(shù)為58%，即制冷劑氣液相總質(zhì)量占制冷劑、潤滑油混合物總質(zhì)量的58%，誤差±3%；實驗設(shè)計壓力工況為蒸發(fā)溫度4～11℃對應的R410A飽和蒸氣壓力，變化范圍為0.91～1.09 MPa。實驗工況見表1。

表1 實驗工況Table 1 Experimental conditions

1.4 實驗步驟

實驗包含氣體排除、潤滑油及制冷劑充注、實驗階段、實驗結(jié)束處理4個步驟。

(1)氣體排除。針對測試容器、壓力調(diào)節(jié)罐進行抽真空處理至1 kPa以下。

(2)潤滑油及制冷劑充注。按照實驗設(shè)計的工況依次向測試容器內(nèi)充注一定質(zhì)量的潤滑油及制冷劑液體，按照實驗設(shè)計的壓力向壓力調(diào)節(jié)罐內(nèi)充注制冷劑氣體。壓力調(diào)節(jié)罐內(nèi)需充注的制冷劑量由以下方式確定。測試容器內(nèi)的制冷劑氣相密度為ρvap,chamber，測試容器的氣相體積為Vvap,chamber，壓力調(diào)節(jié)罐體積為Vtank，需往內(nèi)充注制冷劑質(zhì)量m，使得閥門開啟后測試容器與壓力調(diào)節(jié)罐的壓力平衡并到達設(shè)定值，該壓力對應的制冷劑氣相密度為ρstab。根據(jù)物質(zhì)守恒定律，可以推出壓力調(diào)節(jié)罐內(nèi)需要充注制冷劑的質(zhì)量m：

(3)實驗階段。待測試容器中制冷劑與潤滑油混合均勻后，打開連通測試臺模塊和壓力調(diào)節(jié)模塊的閥門，實驗開始；每個變壓工況的有效數(shù)據(jù)采集時間為1500 s；壓力及溫度數(shù)據(jù)通過安捷倫34970A進行收集，激光位移數(shù)據(jù)通過米銥ILD 2300 Tool軟件進行收集。

(4) 實驗結(jié)束處理。數(shù)據(jù)采集完成后，關(guān)閉閥門，對制冷劑及潤滑油進行排放，并使用R141b對測試容器沖洗，以排凈殘留的潤滑油。

1.5 數(shù)據(jù)導出及實驗誤差分析

1.5.1 數(shù)據(jù)導出 液相中制冷劑質(zhì)量分數(shù)需要使用激光位移傳感器測量溶液折射率得到。激光位移傳感器射出的激光經(jīng)過空氣-玻璃-液體三層介質(zhì)進行兩次折射，在反射面上反射后，再經(jīng)過兩次折射由激光位移傳感器再次接收，如圖2所示。

其中，空氣、玻璃和混合液體的折射率分別由nair、nglass、nliq表示，其厚度由lair、lglass、lliq表示，光線從空氣層射入玻璃層、從玻璃層射入液體層的入射角由θair、θglass表示，光線從玻璃層射入液體層的折射角由θliq表示。

激光位移傳感器輸出的位移數(shù)據(jù)為激光射出點與激光反射面之間的距離，即圖2 中的數(shù)值s，該距離s是基于光線全部在空氣中傳播的假想光路而計算得出的[11]。但是，由于玻璃層、液體層內(nèi)折射現(xiàn)象的存在，s不同于傳感器與反射面的實際距離。根據(jù)斯涅爾定律及三角函數(shù)關(guān)系，可以推導出激光位移s與液體層折射率nliq之間的關(guān)系：

圖2 實際及理想激光光路示意圖Fig.2 Actual and imaginary optical path of laser

由于純制冷劑液相與純潤滑油液相分別具有不同的折射率，并且它們的混合物折射率與混合質(zhì)量分數(shù)基本遵循線性規(guī)律[12]，可以由式(2)中所得液體層折射率nliq推出液體層中的制冷劑質(zhì)量分數(shù)ω：

式中，noil為純潤滑油在室溫25℃時的折射率；nref為純制冷劑在室溫25℃時的折射率。

激光位移傳感器所得的位移數(shù)據(jù)無法直接使用，原因有兩點。第一，位移數(shù)據(jù)采集頻率高，無法與采集頻率低的溫度、壓力數(shù)據(jù)進行直接對比。激光位移傳感器的采集頻率為150 Hz，即在時長為1500 s的實驗中共采集2.25萬個數(shù)據(jù)點。實驗中使用的溫度和壓力傳感器的采集頻率為0.2 Hz，即1500 s 的實驗中采集750 個數(shù)據(jù)點。第二，由于實驗中氣泡的干擾，位移數(shù)據(jù)的隨機誤差較大，需要通過按時間平滑的方式減弱或消除不穩(wěn)定數(shù)據(jù)的影響。

本文采用移動平均的方式對激光位移數(shù)據(jù)進行處理。原數(shù)據(jù)頻率為150 Hz，目標數(shù)據(jù)頻率為0.2 Hz，即需要將每2 s的300個數(shù)據(jù)點取平均值，作為1個數(shù)據(jù)點輸出。將原數(shù)據(jù)串定義為長度22.5萬的數(shù)據(jù)組x，目標數(shù)據(jù)串定義為長度750 的數(shù)據(jù)組X，X的計算方式為：

取實驗工況第2 組的數(shù)據(jù)作為示例。圖3(a)展示了激光位移傳感器于1500 s 實驗時長中讀取的位移數(shù)據(jù)情況，可以看到100～700 s 時數(shù)據(jù)抖動大、過小值多，導致數(shù)據(jù)走向不明晰，難以進行分析。首先，將位移值小于7 的數(shù)據(jù)剔除，因為位移值小于7 對應了制冷劑質(zhì)量分數(shù)小于0 的情況，是由氣泡干擾造成的過小數(shù)值，得到如圖3(b)所示結(jié)果；其次，通過將實驗數(shù)據(jù)按每2 s 平均，解決數(shù)據(jù)抖動大、趨勢不明顯的問題，得到如圖3(c)所示結(jié)果?？梢钥吹?，處理后的數(shù)據(jù)清楚地展示了制冷劑質(zhì)量分數(shù)隨時間先驟降、后緩慢下降、最后穩(wěn)定的趨勢。

圖3 實驗位移數(shù)據(jù)處理Fig.3 Processing of experimental displacement data

1.5.2 誤差分析 本實驗中，誤差來源于測量誤差、液相制冷劑質(zhì)量分數(shù)穩(wěn)定誤差以及壓力變化誤差。

測量誤差包括測量氣相壓力、溫度、液相制冷劑質(zhì)量分數(shù)時產(chǎn)生的誤差，由儀表和器材的誤差導致。其中，用于測量氣相壓力的壓力變送器誤差為0.1%；用于測量溫度的Omega K 型鎧裝熱電偶誤差為0.1℃。液相制冷劑質(zhì)量分數(shù)的測量誤差來源于傳感器誤差和視窗玻璃厚度不均勻所造成的激光位移誤差。實驗使用的optoNCDT 2300 激光位移傳感器誤差為±0.02%，實驗使用的視窗玻璃厚度誤差為0.04 mm，共造成了激光位移0.09%的誤差，等于制冷劑質(zhì)量分數(shù)0.8%的誤差。

液相制冷劑質(zhì)量分數(shù)穩(wěn)定誤差由判斷制冷劑質(zhì)量分數(shù)穩(wěn)定的方式導致。本文判斷制冷劑質(zhì)量分數(shù)穩(wěn)定的標準是制冷劑質(zhì)量分數(shù)的波動在±2.5%以內(nèi)，該方法基于實驗末期制冷劑質(zhì)量分數(shù)隨時間波動的情況制定。波動產(chǎn)生的原因有兩個。一是制冷劑仍在從液相中極少量析出，析出時產(chǎn)生的氣泡會干擾激光光路；二是液相中仍存在局部的濃度不均勻，局部的濃度交換使得激光光路產(chǎn)生一定偏移。但是，實驗末期制冷劑質(zhì)量分數(shù)的波動遠小于實驗開始到結(jié)束的制冷劑質(zhì)量分數(shù)變化。實際上，實驗開始到結(jié)束的制冷劑質(zhì)量分數(shù)變化在30%左右，而實驗后期液相中制冷劑質(zhì)量分數(shù)的波動僅在±2.5%以內(nèi)。

壓力變化誤差由理想變壓假設(shè)導致。理想變壓假設(shè)認為系統(tǒng)壓力的變化是瞬間完成并保持不變的，實際上該理想情況無法實現(xiàn)，主要由三個原因?qū)е?。一是實驗選用的閥門為304卡套式高壓球閥，并使用手動開啟，開啟時間約為1 s，并不是瞬間完成的。二是實驗使用的連通管道管徑非無限大，且存在流動阻力。管道截面上每秒能夠通過的制冷劑氣相體積存在上限，氣相壓力平衡時間實際為需要通過的體積總量除以截面流量，因此實際中測試容器的壓力變化無法做到驟變。三是壓力調(diào)節(jié)罐的體積非無限大。氣相壓力瞬時平衡后，測試容器內(nèi)的液相制冷劑因氣相壓力變小而不斷逸出，導致系統(tǒng)壓力持續(xù)變化。實驗中，閥門開啟及壓力下降平均耗時6.5 s，占實驗總長的0.4%；壓力的二次變化平均占壓力驟變大小的11.3%。

2 實驗結(jié)果與分析

2.1 制冷劑動態(tài)析出特性

圖4顯示了不同壓力工況下液相中制冷劑質(zhì)量分數(shù)隨時間的變化情況?？梢钥吹?，制冷劑質(zhì)量分數(shù)均呈現(xiàn)先快速下降、后平緩下降、最后趨于穩(wěn)定的變化特性。根據(jù)制冷劑析出快慢的不同，將析出實驗結(jié)果分為兩種模式。制冷劑質(zhì)量分數(shù)在實驗開始后10 s內(nèi)穩(wěn)定，則認為制冷劑“快速析出”，對應蒸發(fā)溫度4～5℃工況；制冷劑質(zhì)量分數(shù)在實驗開始后10 s內(nèi)沒有穩(wěn)定，則認為制冷劑“緩慢析出”，對應蒸發(fā)溫度5～11℃工況。

圖4 制冷劑析出過程中液相制冷劑質(zhì)量分數(shù)的變化Fig.4 Variation of refrigerant mass fraction in the liquid phase during the refrigerant separation

“緩慢析出”模式由快速下降、緩慢下降、穩(wěn)定三個階段組成。選取蒸發(fā)溫度5.2℃實驗進行分析，實驗中壓力的躍變及制冷劑質(zhì)量分數(shù)的變化如圖5(a)所示。實驗開始前，液相中制冷劑初始質(zhì)量分數(shù)為45.6%，初始氣相壓力為1.64 MPa，對應室溫24.6℃時的制冷劑飽和蒸氣壓力；實驗開始后的壓力工況為0.94 MPa，對應蒸發(fā)溫度5.2℃時的制冷劑飽和蒸氣壓力?？梢钥吹?，隨著壓力在100 s 時的快速下降，液相中的制冷劑質(zhì)量分數(shù)幾乎同時開始急速下降，在2 s 內(nèi)從45.6%下降至30%，隨后下降速度放緩，在500 s 內(nèi)下降至17%左右并穩(wěn)定。另外，實驗開始前的液相制冷劑初始質(zhì)量分數(shù)低于充注時總的制冷劑質(zhì)量分數(shù)，原因是制冷劑在潤滑油中會溶解，導致溶液均勻混合之后的液相制冷劑質(zhì)量分數(shù)低于充注時總的制冷劑質(zhì)量分數(shù)。

“快速析出”模式由快速下降、穩(wěn)定兩個階段組成。選取蒸發(fā)溫度4.3℃實驗進行分析，實驗中壓力的躍變及制冷劑質(zhì)量分數(shù)的變化如圖5(b)所示。實驗開始前，液相中制冷劑初始質(zhì)量分數(shù)為48.9%，初始氣相壓力為1.62 MPa，對應室溫24.4℃時的制冷劑飽和蒸氣壓力；實驗開始后的壓力工況為0.91 MPa，對應蒸發(fā)溫度4.3℃時的制冷劑飽和蒸氣壓力?？梢钥吹?，隨著壓力在100 s 時的快速下降，液相中的制冷劑質(zhì)量分數(shù)幾乎同時開始急速下降，在4 s內(nèi)從48.9%下降至14%并穩(wěn)定，質(zhì)量分數(shù)不再有大幅的變化。

2.2 壓降幅度對制冷劑析出速率的影響

根據(jù)壓力下降幅度大小的不同，制冷劑析出的速率也不同。當初始壓力和初始質(zhì)量分數(shù)不變時，壓降幅度越大，制冷劑析出越快，如圖6 所示；制冷劑最大析出速率隨著壓降幅度增大而增大，質(zhì)量分數(shù)到達穩(wěn)定的時間隨著壓降幅度增大而增大，如圖7所示。

圖6 壓降幅度對制冷劑析出速率的影響Fig.6 Influence of pressure drop on the refrigerant separation rate

圖7 壓降幅度對制冷劑最大析出速率、穩(wěn)定時間的影響Fig.7 Influence of pressure drop on the maximum separation rate and the stabilization time

壓降幅度小于0.7 MPa 時，制冷劑最大析出速率在4%/s～6%/s 的范圍內(nèi)浮動，溶液穩(wěn)定時間大于100 s；壓降幅度大于0.7 MPa 時，制冷劑最大析出速率大于13%/s，最高可達16.4%/s，溶液穩(wěn)定時間在10 s以內(nèi)，最短僅有4 s。

3 制冷劑質(zhì)量分數(shù)預測方法

由于缺少現(xiàn)成的析出模型研究，本文基于已有溶解模型，提出新的析出模型。

制冷劑析出過程可以簡化地認為是溶解的逆過程，所以溶解模型中使用的一維質(zhì)量擴散原理同樣可以運用到析出模型的開發(fā)中。析出模型將制冷劑從潤滑油中析出的過程簡化為由質(zhì)量分數(shù)差推動的一維質(zhì)量擴散過程[8,21-26]。測試容器內(nèi)空間分為氣相、氣液相交界面、液相三部分，假設(shè)氣液相交界面處于汽液平衡狀態(tài)，相交界面處的制冷劑質(zhì)量分數(shù)等于汽液平衡時的液相制冷劑質(zhì)量分數(shù)[21]。對于R410A/POE68 工質(zhì)對，制冷劑組分汽液平衡時氣相壓力與制冷劑質(zhì)量分數(shù)、溫度存在如下關(guān)系[27-29]：

式中，p為氣相壓力，kPa；T為溫度，K。根據(jù)Burton 等[30]研究中提供的R410A/POE 汽液平衡數(shù)據(jù)，對式(5)中各系數(shù)進行擬合，結(jié)果見表2。由制冷劑氣相壓力關(guān)聯(lián)式可得，氣相壓力越低，液相制冷劑質(zhì)量分數(shù)越小。

表2 制冷劑氣相壓力關(guān)聯(lián)式的系數(shù)取值Table 2 Correlation coefficients of refrigerant vapor phase pressure

當氣相壓力驟降時，氣液相交界面處的制冷劑質(zhì)量分數(shù)瞬間減小，而溶液深處的制冷劑質(zhì)量分數(shù)仍暫時保持不變。根據(jù)物質(zhì)擴散的規(guī)律，制冷劑分子將從質(zhì)量分數(shù)高的溶液深處向質(zhì)量分數(shù)低的交界面擴散，并逸出為氣相，如圖8所示。隨著制冷劑的不斷逸出，溶液深處的制冷劑質(zhì)量分數(shù)不斷降低，直到制冷劑組分在測試容器內(nèi)達到汽液平衡。

圖8 液相制冷劑質(zhì)量分數(shù)隨深度的變化Fig.8 Refrigerant mass fraction as a function of depth in the liquid phase

根據(jù)菲克第二定律，液相中制冷劑質(zhì)量分數(shù)隨時間和位移變化的規(guī)律可由式(6)表達[21]：

邊界條件為：

式中，z為激光入射處距離氣液相交界面處距離；t為時間；ω0為液相中制冷劑初始質(zhì)量分數(shù)；ωs為氣液相平衡時液相的制冷劑質(zhì)量分數(shù)；L為液面總深度；D為擴散系數(shù)，D的值需要通過實驗數(shù)據(jù)擬合得到。求解后，可得ω在不同z、t下的質(zhì)量分數(shù)計算公式[21]：

4 預測結(jié)果與實驗結(jié)果對比

實驗中的質(zhì)量分數(shù)數(shù)據(jù)為特定高度處制冷劑局部質(zhì)量分數(shù)隨時間變化的數(shù)據(jù)。根據(jù)式(7)可以得出該特定高度處質(zhì)量分數(shù)隨時間變化的理論曲線，與實驗曲線進行對比后可以檢驗模型的準確性。“緩慢析出”模式與“快速析出”模式下的模型結(jié)果如圖9(a)、(b)所示。

圖9 兩種析出模式下模型結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)的對比Fig.9 Comparison between experimental data and predicted data for two separation modes

模型擬合的擴散系數(shù)D及誤差如表3所示。

表3 制冷劑質(zhì)量分數(shù)計算公式系數(shù)與預測結(jié)果誤差Table 3 Coefficient of refrigerant mass fraction calculation formula and the prediction error

可以看到，緩慢析出模式下，D平均取值6.7×10-6m2/s；快速析出模式下，D平均取值70.5×10-6m2/s。根據(jù)文獻[21]，擴散系數(shù)D在制冷劑溶解于潤滑油時的數(shù)量級為10-9m2/s，為析出實驗數(shù)據(jù)擬合的0.001 倍。擴散系數(shù)越大，傳質(zhì)的速度越快。由于本實驗是制冷劑析出實驗，擴散系數(shù)的量級遠大于溶解時的量級，屬于符合物理規(guī)律的現(xiàn)象。

模型擬合結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)的最大平均絕對誤差為4.2%，最大平均相對誤差為24.2%。模型能夠較好地反映制冷劑從潤滑油中析出時制冷劑質(zhì)量分數(shù)的變化特性。

5 結(jié) 論

本文通過實驗研究了R410A 制冷劑在POE 潤滑油中析出時溶解量的動態(tài)變化特性，實驗工況包括實驗溫度25℃，制冷劑質(zhì)量分數(shù)58%，壓力工況是蒸發(fā)溫度4～11℃對應的R410A 飽和蒸氣壓力。得到以下結(jié)論。

(1) 隨著制冷劑/潤滑油混合物氣相壓力的驟降，液相制冷劑質(zhì)量分數(shù)幾乎同時下降；隨后，制冷劑質(zhì)量分數(shù)下降速度放緩并最終趨于平緩。

(2)制冷劑析出時液相制冷劑質(zhì)量分數(shù)變化趨勢可分為“緩慢下降”和“快速下降”模式?！熬徛陆怠蹦Ｊ街?，制冷劑質(zhì)量分數(shù)經(jīng)歷快速下降、緩慢下降、穩(wěn)定三個階段；“快速下降”模式中，制冷劑質(zhì)量分數(shù)經(jīng)歷快速下降、穩(wěn)定兩個階段。

(3)制冷劑析出快慢與壓降幅度相關(guān)。壓降幅度越大，制冷劑析出速率越大，制冷劑質(zhì)量分數(shù)到達穩(wěn)定的時間越短。其中，析出速率最高可達16.4%/s，穩(wěn)定時間最短4 s。

(4)建立了制冷劑動態(tài)析出質(zhì)量分數(shù)模型，模型與實驗數(shù)據(jù)的平均絕對誤差小于5%，平均相對誤差小于25%。

符 號 說 明

a，b，c，d，e，f——制冷劑氣相壓力關(guān)聯(lián)式系數(shù)

l——厚度，mm

n——折射率

V——氣相體積，m3

θ——角度，(°)

ρ——密度，kg/m3

下角標

air——空氣

chamber——測試容器

glass——玻璃

liq——液相

oil——潤滑油

ref——制冷劑

sat——飽和狀態(tài)

stab——穩(wěn)定狀態(tài)

tank——壓力調(diào)節(jié)罐

vap——氣相