饱和液态制冷剂氨的热物理性质的分子动力学模拟

2012-08-03赵胜喜祁影霞周生平

制冷学报 2012年1期

赵胜喜祁影霞周生平张华

(上海理工大学能源与动力工程学院上海 200093)

氨是最早用于人工制冷的天然制冷剂之一，它的ODP和GWP均为零，而且氨泄漏后能够被雨水吸收返回土壤成为农田的肥料，是一种对环境无害的绿色制冷剂，广泛应用于国内外大中型冷库及其它低温制冷设备。氨的热物理性质的研究至关重要。传统的研究制冷剂热物性的方法主要有状态方程拟合和实验测定，但是这些方法既费时、费力又复杂。在此，提出运用分子动力学方法模拟制冷剂氨的热物理性质。

分子模拟是依据统计力学基本原理，将一定数量的分子输入计算机内进行分子微观结构的测定和宏观性质计算的模拟方法。分子动力学模拟[1](Molecular Dynamics Simulation )是分子模拟中应用于预测物质的热物理性质中最常用的一种方法。1971年，Rahman A等人[2]首次运用分子动力学模拟了液态水的性质。1989年，Vega C[3]运用分子动力学模拟了制冷剂R152a的热物理性质，Lusting R[4]模拟了液态乙烷的性质。1993年，Lisal M[5-7]等人模拟了制冷剂R143a、R152a、R142b的热力学性质，并优化了替代制冷剂R32和R23的势能模型函数。1997年，Seiji Higashi[8]等人运用Lennard-Jones势能模型模拟了制冷剂R32液态的热物理性质。2003年，清华大学的余大启[9]等人运用二中心LJ分子嵌入沿偶极矩(2CLJD)的分子模型，对制冷剂R134a的PVT性质进行了模拟。基于这些研究，这里在前人发展的site-site势能模型的基础上，模拟了制冷剂氨的饱和液态热物理性质。