R744与R1233zd(E)二元混合物临界特性的实验测定与模型关联研究

为解决CO2 （R744）在跨临界循环中临界温度低、压力高的技术瓶颈，研究人员通过金属波纹管变容系统实验测定了R744+R1233zd(E)二元混合物的临界温度、密度、压力及组成，并采用Redlich-Kister模型关联数据。结果表明该混合物属I类第一型，临界压力存在最大值，为优化热泵及制冷系统提供了关键参数支撑。

　　

随着全球对环保制冷剂需求的增长，天然工质二氧化碳（R744）因其零臭氧消耗潜能（ODP）和极低的全球变暖潜能（GWP）成为研究热点。然而，R744的临界温度（304 K）接近室温，临界压力高达7.38 MPa，导致其在跨临界循环中冷凝困难且系统承压要求苛刻。这一矛盾严重制约了R744在商业制冷、车载空调等领域的应用。为突破这一瓶颈，将R744与氢氟烯烃（HFOs）混合以调节临界性质成为新思路，其中反式-1-氯-3,3,3-三氟-1-丙烯（R1233zd(E)）因其439.6 K的高临界温度和3.62 MPa的低临界压力备受关注。

中国的研究团队在《The Journal of Chemical Thermodynamics》发表论文，首次通过金属波纹管变容系统精确测定了R744+R1233zd(E)二元混合物的临界参数。研究采用临界乳光强度观测和气液相界面重现法判定临界点，结合简化Tang模型和Redlich-Kister方法进行数据关联。实验测得摩尔组成、临界温度、密度和压力的扩展不确定度分别为0.012、50 mK、0.6%和21 kPa（置信度0.95，k=2）。

关键实验技术

1. 金属波纹管变容系统实现压力精确调控
2. 临界乳光现象可视化观测判定临界状态
3. 气相色谱验证原料纯度（R1233zd(E)>99.5%，R744>99.995%）
4. Redlich-Kister方程拟合临界轨迹曲线

研究结果

1. 纯物质验证：R1233zd(E)临界温度实测值439.55 K与文献值偏差仅0.05 K，验证装置可靠性。
2. 临界轨迹：混合物属Schneider-van Konynenburg分类的I类第一型，临界压力存在最大值（4.92 MPa）。
3. 模型关联：Redlich-Kister方程拟合平均绝对偏差<0.3%，优于简化Tang模型。

结论与意义
该研究首次建立了R744+R1233zd(E)混合物的完整临界参数数据库，证实通过组分调节可将临界温度提升45%同时降低压力33%。这一发现为设计新型环保制冷系统提供了关键热力学依据：在车载空调中，混合工质可避免R744高压风险；在热泵干燥领域，高临界温度使水冷成为可能。研究采用的金属波纹管法为高压混合物临界性质测定建立了标准化方案，其数据关联模型对开发混合工质计算机辅助设计工具具有重要参考价值。