上世纪三十年代，出于安全方面的考虑，HCs和CO2被禁止使用。但到了九十年代，出于对环保要求与安全要求的折衷，HCs、CO2等天然工质再次进入了人们的视线中[5]。碳氢化合物具有热力性能好，能效比高，无污染，与现有的 R22系统的兼容性好等优点。在我国，空调行业经过多年的探讨与研究，最终选择了一种替代品：新型环保冷媒R290。

R290，即丙烷，是天然气的伴生气体，也可由裂解石油获得。R290是非极性物质，可以与目前广泛使用的矿物油互溶，对密封材料、干燥剂无特殊要求。与R22相比，R290具有以下优点：

（1）ODP值为零， GWP值较低，具有相当优秀的环保特性。

（2）易获得，生产成本低；与金属材料、软管材料具有很好的相容性，同时与R22的基本物性是相当接近的。也就是说，使用R290几乎不需要任何变动就可以在R22系统中运行，属于直接替代物[6,7]。

（3）分子量比R22小，粘度也比R22小，使空调制冷回路阻力损失减少，降低能耗；汽化潜热是R22的1.84倍，这说明在相同制冷量下，采用R290可减少工质的循环量；导热系数高于R22，可改善压缩机的散热条件，同时提高冷凝器和蒸发器的传热系数，可以使空调制冷系统能耗降低。经过国内外学者的大量实验和在制冷机组上的成功使用，R290的能效比往往超过R22能效比的7%～10%[6,8-10]。

1.2 国内外的研究现状

1.2.1 研究现状

1.2.2抑爆剂的选择

1.3本课题的研究工作

气体爆炸可能性可用爆炸极限来表示。而气体爆炸特征的参数主要有燃烧速度、绝热火焰温度、定容爆炸压力、压力上升速率、爆炸强度特征值、点火能量和点火温度等[21]。考虑到试验时间的限制、学校的仪器设备的限制以及本人知识水平的有限，最终选择了混合气体爆炸极限的测试以及混合气体的爆压和爆速的测试。

HWP21-30S爆炸极限测试仪只能是用来测试混合气体的爆炸极限。而水平激波管实验系统可用来测试混合气体的爆炸极限、爆速和爆压等爆炸特性参数。但是HWP21-30S爆炸极限测试仪的测试精度高于水平激波管实验系统的精度，因此实验可分为两个部分。一部分实验是在爆炸极限测试仪中进行，研究在CF3I不同的体积分数下R290气体爆炸极限所对应的R290和CF3I混合气体的体积分数，将测试结果通过计算并分析，得到R290气体的爆炸极限图，再分析CF3I的体积分数对R290气体爆炸极限的影响；另一部实验是在水平激波管实验系统中进行，研究在CF3I不同的体积分数下R290体积分数为4.0%时混合气体的超压与时间的曲线图，测试结果经计算和分析，得到在CF3I不同的体积分数下R290的燃爆增压和火焰传播速度，再分析CF3I的体积分数对混合气体的爆压以及爆速的影响。

2 R290和CF3I的混合气体爆炸极限和爆压、爆速的研究

2.1 实验试剂以及实验设备

2.1.1 实验试剂

本次实验所需气体如表2.1所示：

表2.1 实验气体

名称 纯度 生产公司

R290 99.99% 南京市百江液化气有限公司

CF3I 99.99% 南京爱里凯德化工有限公司

压缩空气 南京长元工业气体有限公司

注：压缩空气中氧气体积分数：20.9%±0.1%

2.1.2 实验设备

（1）爆炸极限测试仪

HWP21-30S爆炸极限测试仪是杭州仰仪科技有限公司自主研制，主要由控制面板、压力传感器和温度传感器组成的检测单元、圆形玻璃测试容器、油泵、视频监控系统以及点火系统等组成。爆炸极限测试仪的实物图如图2.1所示：

图2.1爆炸极限测试仪

爆炸极限测试仪采用系统是windows CE操作系统，在试验过程全自动化，同时支持试验参数的设定、试验数据的储存、查看试验报表等功能。其配备有视频监控系统，记录测试气体的燃烧或者爆炸过程；在实验结束后，通过回放录像，来判断火焰是否有燃烧或爆炸现象。