CO2气化潜热10℃时的汽化热大约为200kJ/kg左右，20℃时的汽化热大约为150kJ/kg左右（蒸发压力56.541大气压），30℃时的汽化热大约为60kJ/kg左右，固态二氧化碳的气化热很大，在-60℃时为364．5J/g，二氧化碳比热容840J/KG.℃,水比热容4200J/KG.℃(25℃)
-55→5.4672→347.899kJ/kg汽化热
-50→6.7342→339.737
-45→8.2096→331.26
-40→9.9136→322.42
-35→11.867→313.18
-30→14.091→303.48
-25→16.607→293.27
-20→19.439→282.44
-15→22.608→270.93
-10→26.14→258.62
-5→30.06→245.330
→34.396→230.89kJ/kg
水,50℃,100℃,150℃;汽化热大约为200,400,600kJ/kg
二氧化碳固体密度为1.977g/mL??，熔点-56.6℃(226.89千帕——5.2大气压)，沸点-78.5℃(升华)。临界温度31.1℃。常温下7092.75千帕(70大气压)液化成无色液体。液体二氧化碳密度1.1克/厘米3。液体二氧化碳蒸发时或在加压冷却时可凝成固体二氧化碳，俗称干冰，是一种低温致冷剂，干冰密度为1.56克/厘米3。二氧化碳能溶于水，20℃时每100体积水可溶88体积二氧化碳，一部分跟水反应生成碳酸。
CO2在三相点(T)上,固、液、气三相共存的温度T(tr)为-56.4℃(217K)，压力P(tr)为5.2×105Pa。CO2的蒸气压线终止于临界点C(Tc=31.3℃，Pc=73.8×105Pa，ρc=0.47g/cm3)。超过临界点以上，液气两相的界面消失，成为超临界流体(SF)[2]。SF的扩散系数(～10-4cm2/s)比一般液体的扩散系数(～10-5cm2/s)高一个数量级，而它的粘度(～10-4Ns/m2)要低于一般液体(～10-3Ns/m2)一个数量级。与液-液萃取系统相比，SF系统具有较快的质量传递和萃取速度。因此能有效地穿入固体样品的空隙中进行萃取分离。SF的密度随着温度和压力改变，导致它的溶解度参数(solubilityparameter)的改变。在较低的密度下，SF-CO2的溶解度参数接近己烷；在较高的密度下，它可接近氯仿。因此控制SF的密度(温度和压力)，可获得所需要的溶剂强度
二氧化碳化学性质稳定。当二氧化碳的温度超过31℃、压力超过7.38MPa时，即进入超临界二氧化碳状态。超临界流体(Supercritical?Fluid，SCF)是指处于临界温度(Tc)和临界压力(Pc)以上的流体，例如二氧化碳，氨气，乙烯，丙烷等。在能作为超临界流体的化合物中，二氧化碳由于其性质稳定，无毒，不易燃易爆，价廉以及较低的临界压力(7.3MPa)和较低的临界温度(31.O5℃)?体积质量(KG/M3)
CO2超临界流体技术是近3O年来新兴的一项绿色化学技术。目前，CO2超临界流体在国际上得到了迅猛发展，在许多领域均取得长足的进步，在一些领域中与传统的工艺相比，具有极大的优势。所谓物质的临界状态，是指物质的气态和液态平衡共存的一个边缘状态。在这种状态下，液体的体积质量与饱和蒸汽的体积质量相同，因而它们的界面消失。纯C02压力与温度和体积质量(KG/M3)关系详见上图?。图中A～Tp?线表示CO2，气一固平衡的升华曲线，B～Tp?线表示CO2。液一固平衡熔融曲线，?Tp～Cp线表示CO2的气一液平衡蒸汽压曲线。Tp为气一液一固三相共存的三相点，纯物质都有确定的三相点。沿气一液饱和曲线增加压力和温度则达到临界点Cp。当体系处在高于临界压力和临界温度时，就称为超临界状态(图中阴影部分)?。C02的临界温度为31.060℃?，临界压力为7.390MPa，其临界密度是0.448g／cm。。超临界条件与水相比(水的临界温度为374℃?，临界压力为218大气压,临界密度是0.306g／cm3,306.75kg/m3,0.00326m3/kg)很容易达到。CO2超临界流体介于气体和液体之间，兼有气体、液体的双重特点，其密度接近液体，而粘度近似于气体，其扩散系数是液体的近百倍。
克拉伯龙方程：PV=(m/m)RT,P是气体的压强，单位为帕;V是气体的体积;m是气体的质量;M是气体的摩尔质量，（m/M)为摩尔数。R是气体普适恒量，R=8.31J/mol;T是气体的温度，单位为开尔文。
印度空间研究组织试验成功了一种低温火箭发动机，该发动机的燃料温度为—250℃。在其带动下，发动机冲压涡轮的最高速度达到4万转每分钟
CO2在三相点(T)上,固、液、气三相共存的温度T(tr)为-56.4℃(217K)，压力P(tr)为5.2×105Pa。CO2的蒸气压线终止于临界点C(Tc=31.3℃，Pc=73.8×105Pa，ρc=0.47g/cm3)。超过临界点以上，液气两相的界面消失，成为超临界流体(SF)[2]。SF的扩散系数(～10-4cm2/s)比一般液体的扩散系数(～10-5cm2/s)高一个数量级，而它的粘度(～10-4Ns/m2)要低于一般液体(～10-3Ns/m2)一个数量级。与液-液萃取系统相比，SF系统具有较快的质量传递和萃取速度。因此能有效地穿入固体样品的空隙中进行萃取分离。SF的密度随着温度和压力改变，导致它的溶解度参数(solubilityparameter)的改变。在较低的密度下，SF-CO2的溶解度参数接近己烷；在较高的密度下，它可接近氯仿。因此控制SF的密度(温度和压力)，可获得所需要的溶剂强度
“微爆炸”。干冰粒钻进污垢裂缝后，在几千分之一秒内气化，其体积瞬间膨胀600～800倍(微爆炸)，将污垢剥离物件表面。
干冰清洗过程，利用压缩空气作为动力，把干冰颗粒以超音速喷射至被清洗对象表面，但并非单依赖干冰颗粒的动能，而是利用干冰的超低温性能达到除污目的
如何自己在家做干冰,答：可以自己做，买钢瓶装液体二氧化碳回来，放倒钢瓶用布袋子套在瓶口处，打开阀门就可以收集干冰了，不过都是粉末状的，不像市场上卖的经过压缩成粒状或者片状的;利用蒸发降温使液态二氧化碳凝固为固态颗粒；大约40%液态二氧化碳转为固态的干冰。打开灭火器保险，打开开关，迅速释放钢瓶内气体，在喷口附近可以看见飘落的白色“雪花”，那就是干冰，因为钢瓶内气体在喷口附近的迅速吸热膨胀，使附近温度迅速下降形成低温，部分二氧化碳在此环境下凝固为固态。
二氧化碳加压（主要），降温后得到干冰。干冰即固态二氧化碳。为白色分子晶体；熔点-56．6℃，-78．477℃升华，密度1．56g/cm3。
干冰是固态的二氧化碳，在常温和压强为6079.8千帕压力下，冷凝成液体，再在低压下迅速蒸发，便凝结成一块块压紧的冰雪状固体物质，其温度是零下78.6℃，这便是干冰。干冰蓄冷是水冰的1．5倍以上，它受热后不经液化，而直接升华。
在室温下，一部分二氧化碳蒸气被冷却到-56℃左右时，就会冻结成雪花状的固态二氧化碳。固态二氧化碳的气化热很大，在-60℃时为364．5J/g，
分子量：44.01与水的溶解度为1：1密度（固态）：1560kg/m3(-78℃)沸点：-57℃熔点：-78.5℃
三相点-56.6℃5.1710^5帕斯卡临界点31℃7.3710^6帕斯卡
干冰的分子模型无色无味气体。溶于水(体积比1:1)，部分生成碳酸。
液体转化为气体比率8.726SCF(气体)/LB(液体-17.8℃，压力21kg/cm)
液体转化为固体比率0.46（-17.8℃）0.57（-48℃）
.1??超临界流体的物理性质
1.1.1??密度
在常温常压下,液体的密度为0.6~1.6g/cm3,超临界流体密度为0.2~0.5g/cm3。可见超临界流体具有与液体相近的密度。但两类流体密度对温度及压力依赖性不同。这是由于超临界流体具有可压缩性,故与常态液体相比,其密度与温度、压力相关性较大。如:400?C时,压强在0.22kPa~2.5kPa范围内变化,水的密度可从0.1g/mL降至0.84g/mL。1.1.2??粘度
在标准状态下,液体的粘度为0.2~0.3Pa!s,气体的粘度为0.01~0.03Pa!s,SCF的粘度为0.01~0.03Pa!s,可见SCF粘度与气体接近。
温度、密度是影响粘度的主要因素。分子间发生碰撞及分子自由平动过程中发生碰撞均能引起动量传递,这两种碰撞所引起的动量传递综合效应可反映流体粘度。而温度、密度会影响动量传递方式,从而改变流体粘度。SCF与液体粘度受温度、密度影响的变化规律不同。通常液体的粘度随温度升高而减小;超临界流体在高密度条件下,粘度随温度升高而减小;在低密度条件下结果相反。Zabaloyt[1]利用LJ??流体的分子模拟结果建立模型,并建立适用于超临界流体的粘度表达式。如下所示T为温度,??为密度,??为粘度的关系式:
1.1.3??扩散系数
超临界流体扩散系数处于气体与液体之间,是常温下液体的10~100倍。
扩散系数与压力和温度相关。但常态流体与
SCF的扩散系数变化规律及表达式有所不同。一般常态流体的扩散系数随压力下降而增大,与粘度成反比,可根据Stokes??Einstein关系式来估算扩散系数。SCF的扩散系数随压力增大而增大。当密度很高时,才可利用S??E关系式,并得知微小的压力变化可导致扩散系数较大改变[2]
,且扩散系数与粘度成反比。针对SE方程的不足之处,Toshitaka[3]
研究得出适用于估算液体及超临界流体自扩散系数,且与粘度相关的表达式:
D/T=!???(3)
式中:D为自扩散系数,T为温度,??为流体粘度,!
和?是常数。
1.1.4??表面张力
一般液体都具有表面张力,但超临界状态下各流体表面张力近似为0。这是由于非超临界态下,随着体系接近临界点,流体两相界面逐渐加厚,并相互扩散;达到临界点时,两流体会失去各自特征而成为均相;至超临界态时,随着界面扩散程度越大,界面张力逐渐减小至完全消失。据实验[4]发现,随着处于平衡的两相温度T达到临界温度Tc,界面厚度按(Tc-T)的#次方趋向于0(#=0.61~0.67),界面张力?按(Tc-T)的%次方趋向于0(%=1.22~1.34)。
1.1.5??介电常数
超临界流体的介电常数与常态流体相比存在差异。如甲醇在标准状态下介电常数为32.6,而超临界态(如250?,20MPa),其介电常数降为7.2。介电常数变化与密度及温度相关,随密度的增大而增大,随温度的升高而减小。并且受氢键数影响。如水在常态下,存在较强的氢键作用,故介电常数较大,随温度、压力升高,氢键数下降导致介电常数明显下降。Noriyuki[5]利用极化势能模型TIP4P??FQ分析了常态至超临界态下水的介电常数,其关系式如下。进一步分析可得:在温度、密度改变时,水的介电常数与氢键数呈正相关性
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
4?CO2跨（超）临界循环及其特点及其制冷原理?
CO2的临界温度接近环境温度，根据循环的外部条件，可以实现三种循环。?
a）亚临界制冷循环（Subcritical?Cycle）。?CO2亚临界制冷循环的流程与普通的蒸汽压缩式制冷循环完全一样，其循环过程如图1中的1-2-3-4-1所示。此时压缩机的吸、排气压力都低于临界压力，蒸发温度、冷凝温度也低于临界温度，循环的吸、放热过程都在亚临界条件下进行，换热过程主要依潜热来完成，早年的CO2制冷循环多为亚临界循环，目前在复叠制冷循环中也有应用。?
b）?跨临界制冷循环(Transcritical?Cycle)。?CO2跨临界制冷循环的流程与普通的蒸汽压缩式制冷循环略有不同，其循环过程如图1中的1-2ˊ-3ˊ-4ˊ-1所示。此时压缩机的吸气压力低于临界压力，蒸发温度也低于临界温度，循环的吸热过程仍在亚临界条件下进行，换热过程主要是依潜热来完成。但是压缩机的排气压力高于临界压力，工质的冷凝过程与在亚临界状态下完全不同，换热过程依显热来完成，此时高压换热器不再称为冷凝器，而称为气体冷却器（Gas?Cooler）。此类循环有时也称为超临界循环（Supercritical?Cycle），它是当前CO2制冷循环研究中最为活跃的循环方式。?
c）超临界循环（Hypercritical?Cycle）。CO2超临界循环与普通的蒸汽压缩式制冷循环完全不同，所有的循环都在临界点以上，工质的循环过程没有相变，不能变为液态，实际上是气体循环，如图1中的1"-2"-3"-4"-1"所示。?
在目前正在研究的CO2汽车空调中，基本上都是采用跨临界制冷循环方式，这样避免了亚临界循环条件下热源温度过高而导致系统性能下降，而且由于流体在超临界条件下的特殊热物理性质使它再流动和换热方面都具有无与伦比的优势。而完全超临界的循环，只有在原子能发电时采用，制冷空调应用中则不采用该循环方式。?
二氧化碳三相点温度为-56.6℃，压力为0.518MPa；其临界温度为31.1℃，临界压力为7.38MPa，临界密度ρc=369.71kg/m3。从对环境的影响来看，CO2是除水和空气以外，与环境最为友善的制冷工质。CO2的ODP（OzoneDepressionPotential）为0，GWP仅为1，CO2是工业领域仅次于水和空气的环保物质，是制冷制中对环境影响最小的工质，不会破坏臭氧层，对全球变暖的作用很小，况且作为制冷剂的CO2无论是自然提取或是利用工业废气，这反而都有助于减少温室气体的排放。此外，CO2作为制冷工质还有许多独特的性质：(1)良好的安全性和化学稳定性，不可燃，即便在高温下也不分解产生有害气体，可适应各种润滑油和常用机械零部件材料；(2)单位容积制冷量相当高,可减小制冷系统与热泵设备尺寸。
(3)优良的流动特性，动力粘度低，设备压降损失较小；(4)优良的传热特性,导热系数较大，换热效果好；(5)CO2制冷循环的压缩比要比常规工质制冷循环低，压缩机的容积效率可维持在较高的水平。
新型制冷剂CO2的性能分析及应用
1、CO2的物理性质在常温常压下，二氧化碳是无色无味的气体，如图1-1所示，二氧化碳三相点温度为-56.6℃，压力为0.518MPa；其临界温度为31.1℃，临界压力为7.38MPa，临界密度ρc=369.71kg/m3。从对环境的影响来看，CO2是除水和空气以外，与环境最为友善的制冷工质。CO2的ODP（OzoneDepressionPotential）为0，GWP仅为1，CO2是工业领域仅次于水和空气的环保物质，是制冷制中对环境影响最小的工质，不会破坏臭氧层，对全球变暖的作用很小，况且作为制冷剂的CO2无论是自然提取或是利用工业废气，这反而都有助于减少温室气体的排放。从表1中可以看到二氧化碳的两个特点：
1）、三相点压力较高，为0.518MPa，是大气压的5倍多，因此在常压下CO2只存在固相和气相，而不存在液相。所以在一个大气压下，CO2只存在固液两相的转化，也就是我们熟悉的干冰升华凝华。2）二氧化碳临界点温度很低，为31.1℃，因此在传统的CO2亚临界循环下要求冷凝温度低于31.1℃，这也使循环过程很接近临界点，导致相变过程线较短，使得循环的制冷量较小，COP低。但是较低的临界温度也使二氧化碳很容易达到超临界状态，使CO2的跨临界循环和超临界循环在实际中成为可能。2、CO2的制冷循环形式
CO2的循环形式基本有三种：超临界CO2制冷循环、跨临界CO2循环、亚临界CO2制冷循环，此外最近也有学者提出了CO2蒸气-固体颗粒的制冷循环。
（1）亚临界制冷循环：指压缩机的吸、排气压力都低于临界压力，蒸发温度和冷凝温度也低于临界温度，并且循环的吸、放热过程都在亚临界条件下进行，换热过程主要依靠潜热来完成的制冷循环。其循环过程如图2所示。早年的CO2制冷循环多为亚临界循环，由于其制冷效率低，目前主要用于复叠制冷循环中；
（2）跨临界制冷循环：指压缩机的吸气压力低于临界压力，蒸发温度低于临界温度，但压缩机的排气压力高于临界压力；循环的吸热过程在亚临界条件下进行，换热过程主要是依靠潜热来完成，但循环的冷却换热过程依靠显热来完成，其循环过程如图3所示。此时的高压换热器不再称为冷凝器，而称为气体冷却器（简称气冷器）。跨临界制冷循环是当前CO2制冷循环研究中最为活跃的领域；
（3）超临界循环：指所有的循环状态都在临界点以上，工质的循环过程没有相变，不能变为液态，实际上是气体循环，如图4所示。这种循环方式在原子能发电时采用，一般不用于制冷空调领域；
（4）CO2蒸气-固体颗粒的制冷循环：如图1的CO2三相图所示，CO2的三相点温度为-56.6℃，使CO2制冷循环不能获得-56.6℃以下的低温环境，所以也有人提出一种利用CO2蒸气固体颗粒作为制冷剂的制冷系统，可以以CO2为工质获得三相点以下的温度。
3.3CO2在复叠式制冷系统中的应用CO2作为制冷剂的另一个较有前途的应用方式就是在复叠式制冷系统中用作低温级制冷剂。在复叠式制冷系统中，一般用CO2作低温级制冷剂，而高温级制冷剂用NH3或R290。与其它低温级制冷剂相比，即使处在低温，CO2的粘度也非常小，传热性能良好，制冷能力相当大。。
丁醇中文名称：正丁醇C4H9OH分子量：74.12熔点(℃)：-88.9沸点(℃)：117.5相对密度0.8109相对蒸气密度(空气=1)：2.55饱和蒸气压(kPa)：0.82(25℃)燃烧热(kJ/mol)：2673.2临界温度(℃)：287临界压力(MPa)：4.90闪点(℃)：35引燃温度(℃)：340爆炸上限%(V/V)：11.2爆炸下限%(V/V)：1.4溶解度（水）：7.7%（20℃，质量比）溶解性：微溶于水，溶于乙醇、醚、多数有机溶剂。具有刺激和麻醉作用。主要症状为眼、鼻、喉部刺激，在角膜浅层形成半透明的空泡，头痛、头晕和嗜睡，手部可发生接触性皮炎。用途】用于制备丙烯酸树脂等，也用于其他有机合成。【制备或来源】由丙烯醛氧化或由丙烯腈水解而得，也可由乙炔、一氧化碳和水合成，
|
|
