時間：2023-03-25 11:24:23
序論：在您撰寫工程熱物理論文時，參考他人的優秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發您的創作熱情，引導您走向新的創作高度。
英文名稱：Journal of Engineering Thermophysics
主管單位：中國科學院
出版周期：月刊
出版地址：北京市
語
種：中文
開
本：大16開
國際刊號：0253-231X
國內刊號：11-2091/O4
郵發代號：2-185
發行范圍：國內外統一發行
創刊時間：1980
期刊收錄：
CA 化學文摘(美)(2009)
CBST 科學技術文獻速報(日)(2009)
EI 工程索引(美)(2009)
中國科學引文數據庫(CSCD―2008)
核心期刊：
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1996)
中文核心期刊(1992)
期刊榮譽：
中科雙效期刊
聯系方式
期刊簡介
《工程熱物理學報》（月刊）創刊于1980年，是由中國科學院主管、中國工程熱物理學會 中國科學院工程熱物理研究所主辦的技術科學學術性刊物。由已故世界著名的工程熱物理學家、葉輪機械三元流動通用理論的創始人、中國科學院院士、原中國工程熱物理學會理事長、原中國科學院工程熱物理研究所所長吳仲華教授創辦。主要讀者對象為工程熱物理專業科技人員及相關高校師生。
【關鍵詞】能源新形勢 動力工程及工程熱物理 研究生 課程教學
【基金項目】長沙理工大學2016年度校級研究生教研教改項目：新形勢下動力工程及工程熱物理研究生課程優化設置研究（JG2016YB05）。
【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）04-0158-02
1.引言
能源是人類活動的物質基礎，社會的發展離不開優質能源。對于目前的中國而言，實現經濟增長與保護環境的平衡將是未來面臨的一個嚴峻挑戰。為此， 2014年國務院了《能源發展戰略行動計劃（2014-2020年）》，明確強調要深化能源體制改革，加快重點領域和關鍵環節改革步伐。2016年，國家發改委等聯合《關于推進“互聯網+”智慧能源發展的指導意見》，提出了未來十年中國能源互聯網發展的路線圖。改革與發展已經成為了能源行業的顯著特征。隨著產業結構調整與培育新興戰略產業步伐加速，節能減排與新型能源產業的戰略地位將愈加突出，能源行業的機制體制改革以及能源互聯網的興起，對能源技術人才提出了更新和更高的要求。中國能源產業近幾年發展迅速，社會各界都積極投入到先進能源技術的開發與產業的建設當中，但在這繁榮的表象背后，由于技術、管理、投資等原因，還存在諸多問題。這些問題究其本質仍然是人才的問題，要解決這個問題，就必須從教育入手，大力培養人才[1]。然而，目前我國新型能源技術人才普遍匱乏，高校的科技資源優勢還未完全在能源領域釋放出來，在人才培養方面急需跟上國家戰略發展新常態。
研究生教育是一項系統工程，它包括了課程學習、實踐研究和學位論文等諸多環節。其中，課程學習是整個研究生培養中的基礎環節，其質量直接決定著研究生教育的質量和水平。因此，良好的課程教學是達到學習目標、提高研究生培養質量的前提。為此，2013年教育部等部門聯合發出《關于深化研究生教育改革的意見》，明確要求加強課程建設，重視發揮課程教學在研究生培養中的作用。
動力工程及工程熱物理一級學科以能源的開發、生產、轉換和利用作為主要的學科應用背景，在整個能源領域起著支撐和促進作用。經過多年的探索和努力，國內研究生教育在動力工程及工程熱物理領域取得了較好的成績。但總體上看，我國研究生教育還未能完全適應經濟社會快速發展的多樣化需求。隨著研究生教育的深入發展，現行的研究生課程體系出現了許多亟待解決的問題。因而，如何根據國家的戰略需求及行業的人才需求， 改革和完善現行的研究生課程教學狀況， 是一項十分緊迫的任務。
2.現狀及存在的問題
2.1對研究生課程教學認識上存在偏差
就目前我國大部分高校研究生教育重點而言，以各省、直轄市相應的優秀研究生學位論文評選為契機（2013年之前還有全國百篇優秀博士論文），各高校每年也進行相應的優秀研究生學位論文評選，此外學校還制定了各種優秀研究生論文獎勵辦法等相關的質量激勵措施，出臺了研究生創新計劃，研究生國家獎學金的評選也直接與學生的論文及參與的項目直接掛鉤，研究生培養過程中“學術論文為重”的培養取向日益明顯，這在一定程度上確實能保障研究生的培養質量，無疑具有積極意義[2]。但作為研究生培養過程中的另一個基本環節――課程教學，獲得的相對關注較少，這直接導致了高校研究生課程教學工作相對滯后，其課程教學質量還有待進一步提升。
2.2研究生課程結構有待進一步優化
我國特色的研究生教育課程體系一般由學位課程和非學位課程組成。但是動力工程及工程熱物理是一門綜合性學科，涉及到工程熱力學、燃燒學、傳熱傳質、多相流等多方面知識，此外隨著科學技術的飛速發展，人們在不同的學科基礎上不斷開拓新的研究熱點，學科交叉的趨勢越來越明顯。然而課程內容是實現課程教學目標的有效載體，因此在科學知識更新速度的加快和人才培養課程結構的滯后性之間，矛盾日趨明顯，課程結構的基礎性、先進性和綜合性承載著調和這一矛盾的重擔[3]。盡管課程優化設置已經成為我國研究生教育改革的一項重要內容，但與國外一流研究生教育機構相比，差距仍很大。因此，如何建立科學的研究生課程體系，滿足不斷發展的行業和國家需求，是一項重要而緊迫的任務。
2.3 跨學科課程和有關科學研究方法的課程缺乏
在現有的課程教學體系中，一個比較薄弱的環節是只開設了傳統的研究生理論課程，而忽視了一些重要的跨學科課程和有關科學研究方法的課程。目前我國研究生課程教學管理實行的是學分制，從課程內容上看，包括政治課、英語課、專業基礎課以及本研究方向的專業課程。動力工程及工程熱物理下轄若干個二級學科，其學科交叉性強，理論與技術發展迅速，許多問題僅靠某一學科的專業知識是難以解決的，需要多學科知識去協同應對，如若缺乏跨學科課程及科研能力培養方面的課程，那么對于學生在該領域的創新發展極為不利。
3.對策及建議
3.1 提高對研究生課程教學的認識
首先要真正重視課程設置在研究生培養中的作用，改變長期以來重學術論文、輕課程學習的現狀。針對此問題，以長沙理工大學為例，2015年學校研究生院出臺了《長沙理工大學研究生課程建設實施方案》，把研究生教學工作的重要性提到了一個新的高度，規范了課程設置審查，加強了教學質量評價，研究生院還成立了由教學經驗豐富的老教師組成的課程教學督導小組，實時檢查研究生課堂教學并反饋意見，教學效果將直接影響教師的個人考評。這些措施都極大地強化了研究生課程教學在培養過程中的作用。
3.2 對課程內容進行國際化和工程化
總體上，我國的能源科學與工程與發達國家相比還是有一定的差距，多年前美國、澳大利亞等國就投入巨額資金大力發展能源學科，大力培養能源人力資源。因此，可以通過與國外高校間研究生聯合培養項目，設置國際化課程，增強課程內容的國際前沿性，也可以通過發達的網絡技術充分利用國外豐富的網絡課程資源，加強國際化課程設置。動力工程及工程熱物理學科面向能源科學，具有極強的工程應用性，已經滲透到工業社會的各行業中，因此研究生課程也必須具有較強的工程適用性，可適當引入實踐課程，在師資隊伍中引入企業導師或者與企業聯合培養學生。此外，針對該學科快速發展的特點，可以增加專業選修課的比例，拓寬學生的知識面，增強專業科學素質。
3.3 增設跨學科選修課及科學研究方法的課程
根據研究生研究方向與培養目標，適當增設跨學科選修課更有利于學生科學能力的培養。如對于太陽能研究方向的學生，可以跨學科選修物理學、材料類的課程；對于風力發電技術方向的學生，可以選修部分機械結構強度、結構完整性等方面的課程。研究生只有具備跨學科的知識，才能更好地從另一個角度了解本專業，才能夠充分借鑒相近領域的理論和方法，在專業領域內做出新的成績。學習一定的科學研究方法，對剛開始從事研究工作的研究生十分必要，提高研究效率，也能使得學生在不斷發展的科學中始終具有學習與研究的能力，始終保持較強的創新能力。
4.結語
各高校必須根據自身發展特色和國家戰略需要，緊跟能源行業發展新形勢， 對動力工程及工程熱物理研究生課程教學進行新的思考與研究， 深化課程教學理論、完善培養單位課程體系改進、優化機制；增強研究生課程內容的國際前沿性和工程實踐性，通過高質量課程學習強化研究生的科學方法訓練和學術素養培養，構建符合專業學位特點的課程教學體系。這些對進一步提高學科建設水平具有重要意義。
參考文獻：
[1]張玨.新能源產業發展所需專業人才培養探討[J]. 中國人才， 2010，（8）： 29-30
他是一位桃李滿天下的教授，也是一位碩果累累的學者，在生命的長河里，他的每一個側面，都值得我們尊敬。他就是清華大學航天航空學院工程熱物理研究所教授宋耀祖。
崢嶸歲月，風云流蕩。自1970年畢業于清華大學精密儀器系以來，他始終拼搏在熱科學與技術領域的科研前沿陣地，著重對工程技術的研究，已累計發表學術論文約180篇，與忠合編“熱物理激光測試技術”等書籍。這些應用基礎研究工作為解決工程科技方面的問題提供了寬廣的理論基礎。
多次承擔國家自然科學基金，“國家重點基礎研究發展規劃項目”（973項目），863項目，國家教委博士點基金等資助的科研項目以及云南省、日本大金公司等企業的節能減排項目。特別是在工業過程的節能與余熱利用領域，以他為技術負責人的學術團隊在國內外首次發明了一種熱法磷酸生產的新技術，發明專利技術已獲8個獎項，其中重要的獎項有“國家技術發明獎二等獎”、“第十一屆中國專利優秀獎”?！霸颇鲜〖夹g發明一等獎”、“第四屆發明創業獎”、“第二屆全國杰出專利工程技術獎”等。該發明技術現已實現了產業化，取得了顯著的經濟效益與節能減排的社會效益。在航天器的熱控制技術領域，他被總裝備部任命為“載人航天工程（921工程）”出艙航天服專家組成員，為確?！吧衿摺背雠摵教旆壬Ｕ舷到y的正常工作做出了貢獻。榮獲總裝備部中國載人航天工程辦公室表彰的“為神舟七號載人航天飛行任務的圓滿成功做出了重要貢獻”的榮譽證書。
歲月荏苒，當年風華正茂的棟梁之才雖已不復往日的英姿颯爽，但他滄桑的臉龐上卻寫滿了智慧與親切，他樂于將自己的科研經驗與后輩分享，他說在他長期的工程技術研究中，最大的體會是，取得工程技術研究成功的三要素是：基礎、實踐、團隊。其一，“基礎”乃是指通過系統的理論學習掌握寬厚的基礎理論，如數學，物理，化學等基礎知識（這些基礎知識往往通過自學去掌握是十分困難的），借助于這些基礎知識能通過自學進一步理解與掌握有關領域的專業知識與專門的技能；其二，“實踐”是取得工程技術研究成功的必經之路。親臨工程現場，參加實驗與試驗，向一切有實踐經驗的人請教等都是實踐的重要環節。在實踐的基礎上進行理論分析，通過理論與實踐的結合，確定研究目標，明確技術難點，尋求與探索解決問題的技術方案，技術途徑；其三，“團隊”乃是指，在明確解決問題的技術方案基礎上，組織與帶領好一支學術團隊，在團隊內既有分工，又有協作。既要發揮每一個團隊成員的聰明才智，又要給每一位團隊成員創造各自的發展空間。
從躊躇滿志的懵懂學子，到嶄露頭角的青年才俊，從學識淵博的科研專家，到聲望顯赫的著名學者，一步步走來，“科研”二字是催促他前進的動力，“勤奮”二字是對他過往歲月最好的注解。近年來，由于年齡和身體原因，宋耀祖已從教學科研一線退了下來，他的角色在轉變，不變的是，他仍在為社會貢獻著自己的一份力量。利用退休后的時間，他還從事著“中國特色社會主義是中國發展的必由之路”的研究，先后為教師、學生講授黨課10多次，榮獲清華大學“學習宣傳貫徹黨的十七大精神”征文一等獎，在“紀念改革開放三十年――中國專家學者科學與人文論壇”大會上獲優秀論文一等獎。
英文名稱：Journal of Shaanxi University of Technology(Natural Science Edition)
主管單位：陜西省教育廳
主辦單位：陜西理工學院
出版周期：季刊
出版地址：陜西省漢中市
語
種：中文
開
本：大16開
國際刊號：1673-2944
國內刊號：61-1444/N
郵發代號：
發行范圍：國內外統一發行
創刊時間：1985
期刊收錄：
核心期刊：
期刊榮譽：
Caj-cd規范獲獎期刊
聯系方式
期刊簡介
《陜西理工學院學報》（自然科學版）原名《陜西工學院學報》，是由陜西理工學院主辦的自然科學類學術期刊，創刊于1985年，季刊。
摘要：工程熱物理冰箱制冷劑理論循環分析CF3ICF3I/HC290
1引言
冰箱制冷劑CFC12的現有替代物主要有HFC134a、HC600a和HFC152a/HCFC22,它們分別在加工工藝、可燃性、環保和熱工性能方面存在缺陷[1,2,尋求新型環保節能的冰箱工質仍是人們探究的方向。
三氟碘甲烷(CF3I)是作為哈龍替代物而開發的新型滅火劑,其臭氧層破壞勢(ODP)為0,20年的全球變暖勢(GWP)低于5,不燃,油溶性和材料相容性很好[3,飽和蒸汽壓曲線和CFC12相近,具備了作為冰箱制冷劑的前提條件(至于毒性目前還沒有定論[3,4)。有關CF3I的熱物性,只有文獻[3進行了較為系統的探究,目前還缺乏適用于汽液兩相區的狀態方程;CF3I在冰箱工況下的循環性能,還沒有被系統地分析。根據文獻[3的PVT實驗數據,確定同時適用于CF3I汽液兩相的PT方程;并在此基礎上,對CF3I在冰箱工況下的循環性能進行系統地理論分析,旨在考察其作為冰箱制冷劑的可能性。
2理論循環分析的工具
2.1PT狀態方程兩參數F、ζc的求解
式中,R為工質的通用氣體常數,Tr=T/Tc。確定PT狀態方程需要具體物質的四個參數摘要:臨界壓力Pc、臨界溫度Tc、虛擬壓縮因子ζc、斜率F。對于CF3I,文獻[3給出其Pc=3.953MPa,Tc=396.44K[3。ζc、F的求解方法如下摘要:(1)選取n個飽和液相數據點(T、P、ρL)i(i=1,…,n;(2)假設一個ζc初值;(3)由式(6)、(7)、(8)求出Ωa、Ωb、Ωc,代入式(4)、(5)求得b、c;
(4)由汽液平衡條件fL=fV,輸入某數據點i的(T、P)i,由式(1)、(2)求出αi;(5)由n個數據點的(Ti,αi)用最小二乘法擬合式(3),求出F;(6)由ζc和已求出的Ωa,Ωb,Ωc,F,根據方程(1)～(2)和汽液平衡條件計算各點的和的相對誤差，以及個數據點的平均相對誤差；
(7)以一定的步長改變ζc,重復步驟(3)-(6)。選取最小EYL所對應的ζc、F作為PT方程的參數。
文獻[3給出了CF3I在301K-Tc范圍內的25個飽和液相密度點,其中3個數據點是為了確定臨界點而測的;把這3個數據點當作一個臨界點對待,選取其余22個數據點按照上面的步驟求解得到CF3I的F=0.6514、ζc=0.3105。
2.2PT狀態方程精度的驗證
為了檢驗如上確定的適用于CF3I的PT方程的計算精度,以該方程對CF3I的飽和液密度、飽和蒸汽壓、氣相區PVT性質進行了計算,并和文獻[3的實驗數據進行了對比。對比實驗數據為T%26lt;0.9Tc(即T%26lt;356.80K)范圍內的13個飽和液相點、22個飽和蒸汽壓點和T%26lt;Tc內77組氣相區數據。結果表明,飽和液密度、飽和蒸汽壓、氣相區密度的最大相對誤差分別為2.94%、0.42%、5.87%,平均相對誤差分別為1.54%、0.25%、2.17%。相對誤差、平均相對誤差計算式分別為
（9）
（10）
式中,X-所要比較的物理量,cal-PT方程的計算值,exp-實驗值,n-數據點的個數。
冰箱的名義工況為蒸發溫度tevap=-23.3℃,冷凝溫度tcon=54.4℃,吸氣溫度、過冷溫度32.2℃[6,處于上述溫度區間。可見,確定的適用于CF3I的PT方程,能夠用于對CF3I的冰箱循環性能分析計算,而且精度良好。
3CF3I蒸汽壓曲線的分析
從熱力學角度看,替代制冷劑最好具有和原制冷劑相似的蒸汽壓曲線[7。圖1為幾種工質的蒸汽壓對比,其中CF3I的蒸汽壓方程為[3
（11）
式中,
A1=-7.204825,A2=1.393833,A3=-1.568372,A4=-5.776895,適用范圍243K～Tc;其它制冷劑的蒸汽壓數據來自ASHARE[8。
由圖1可見,在冰箱名義工況的溫度區間內,HFC152a/HCFC22、HFC134a的蒸汽壓曲線和CFC12吻合得很好;HC290的蒸汽壓高于CFC12,HC600a的蒸汽壓則比CFC12低許多。CF3I的蒸汽壓介于HC600a和CFC12之間,在冰箱名義工況下和CFC12的最大差距為20%左右。由蒸汽壓看,CF3I比HC600a更適合作為CFC12的灌注式替代物;按照優勢互補原則選擇HC290和CF3I組成混合物,灌注式替代CFC12的效果可能會更好。
4CF3I作為冰箱制冷劑的循環性能分析
4.1冰箱名義工況
采用帶回熱的冰箱制冷循環模型,即用回熱器來實現工質的過冷和過熱,并設工質經過回熱器換熱后節流前的溫度和壓縮機的吸氣溫度相等,這一溫度稱為回熱溫度。
計算CF3I的循環性能所需的理想氣體比熱式[3為摘要:
（8）
式中T的單位為K,R為CF3I的氣體常數,單位為J/(K·kg)。計算焓、熵的參考態為ASHRAE規定的-40℃的飽和液態,參考態上h=0kJ/kg,s=0kJ/(kg·K)。
在冰箱名義工況下,設壓縮機的總效率為0.70,計算了幾種工質的循環性能?；旌瞎べ|的蒸發溫度取為蒸發器進口和露點溫度的平均值,冷凝溫度取其冷凝壓力下的泡露點平均值。計算結果見表1。表中MIX1、MIX2分別表示質量百分比85/15、75/25的HFC152a/HCFC22。
觀察表1中各種工質的性能參數,在壓力水平方面,除了HC600a、HC290外,現有的幾種冰箱制冷劑的蒸發壓力Pevap、冷凝壓力Pcond和CFC12都很接近。CF3I的壓力水平和CFC12有一定偏差,其Pevap略低于大氣壓,蒸發器為微負壓,不利于系統運行。CF3I的壓比和CFC12的最接近。壓縮機排氣溫度方面,HC600a和HC290的tdisch較低。CF3I的tdisch較高,不利于壓縮機的運行;但和MIX1、MIX2十分接近,表明目前的冰箱壓縮機能夠承受這樣的溫度。CF3I的單位容積制冷量qv比CFC12小20%左右,也比HFC134a、MIX1和MIX2小,HC290比CFC12高40%左右。CF3I的COP是最高的,比CFC12高3.4%,這是CF3I的優勢,而HC290是最低的。通過以上的比較可以看出摘要:(1)CF3I的循環性能指標和CFC12相近,可以在對原有制冷系統稍作改動的基礎上,作為CFC12的灌注式替代物;(2)HC290和CF3I在循環性能指標上具有互補性,若將兩者組成混合物,在性能上可能更接近CFC12。
4.2變工況
變工況循環性能分析,一般包括COP、qv、tdisch、隨冷凝溫度、蒸發溫度、回熱溫度的變化規律。相比之下,各性能指標隨回熱溫度的變化規律比隨蒸發溫度、冷凝溫度的變化規律更重要一些,這是因為冰箱的回熱器一般在環境中[1,回熱溫度的變化幅度、頻率要比蒸發溫度、冷凝溫度要大、要快。分析幾種制冷劑循環性能指標隨回熱溫度的變化規律,分析方法是固定蒸發溫度、冷凝溫度,變化回熱溫度,看性能指標的變化趨向。
結果如圖2-圖5所示?；責釡囟扔?℃變化到50℃,幾種工質的COP都降低,其中CF3I降低得最慢。在qv方面,HC290隨回熱溫度的變化顯著,其他工質的變化規律相似。隨著回熱溫度的升高,CF3I的tdisch增加速度比其它工質快,這是不利于冰箱運行的。由于在計算中固定了蒸發溫度、冷凝溫度,所以對于純質來說保持不變,而對于混合工質來說,有稍微地上升。由圖還可以發現,CF3I和HC290的循環性能指標分布在CFC12的兩側。
CF3I各項性能指標隨回熱溫度的變化所表現的規律和CFC12基本類似,數值幅度上的偏差也不太大。COP優于CFC12,tdisch較CFC12為高?？偲饋碚f,CF3I存在作為CFC12灌注式替代物的潛力。
5CF3I/HC290混合物作為冰箱制冷劑的循環性能分析
5.1冰箱名義工況
由以上分析可知,CF3I和HC290的循環性能具有互補性,下面具體分析不同配比下HC290/CF3I混合物的循環性能。
計算工況、壓縮機總效率的選取同上。表2列出了循環性能計算結果。
由表1已經知道CF3I的Pevap、Pcond、q0、qv都比HC290的小,所以隨著HC290在混合物中所占比例的增加,HC290/CF3I混合物的Pevap、Pcond、q0、qv都應該呈現增大的趨向,而∑、tdisch、COP應該減小,這種規律在表2中得到了很好的體現。
對比表2和表1,可以看到CF3I/HC290混合物在65/35、60/40、55/45、50/50四種摩爾百分配比下各個性能指標和CFC12吻合得很好。
5.2變工況
對上面所給4種配比下的CF3I/HC290混合物進行了循環性能參數隨回熱溫度變化規律的計算。結果表明,混合物的循環性能和CFC12十分接近,從理論循環分析的角度看,是CFC12理想的灌注式替代物。
圖2-圖5中列出了摩爾百分比為65/35(質量百分比為89.2/10.8)的CF3I/HC290的計算結果,其它3種配比下CF3I/HC290混合物的性能也和之相近。
5.3可燃性分析
以上4種配比的CF3I/HC290混合物中,HC290的摩爾比例最大為50%,其相應的質量比例最大為18.4%。一般家用冰箱的制冷劑的充灌量為0.1kg左右[6,9,以本文提出的4種CF3I/HC290混合物作為冰箱制冷劑,HC290的最大充灌量僅為0.0184kg。文獻[10指出,在密封性好的制冷系統中,只要碳氫化合物的充灌量小于0.15kg,那么系統就是平安的。因此,CF3I的摩爾組成在50%～65%范圍的CF3I/HC290混合工質在應用中的平安性是可以得到保證的。
6結論
(1)求得了適用于CF3I的PT方程,此狀態方程對于CF3I的熱力學性質和循環性能計算具有較高的精度。
(2)通過對CF3I的蒸汽壓曲線、冰箱名義工況、變工況的計算分析,發現CF3I的循環性能和CFC12相近。
(3)按照優勢互補的原則,篩選提出了CF3I的摩爾組成在50%～65%范圍的CF3I/HC290混合工質,其循環性能和CFC12十分接近,可作為CFC12的灌注式替代物。
參考文獻
1何茂剛.三氟甲醚作為冰箱制冷劑的理論分析.李惠珍,李鐵辰等.西安交通大學學報,2003,37(1)摘要:10～14
2梁榮光.環保制冷劑CN-01的應用.曾愷,簡棄非.制冷學報,2003,24(1)摘要:57～60
3段遠源.三氟碘甲烷和二氟甲烷的熱物理性質探究摘要:[博士學位論文.北京摘要:清華大學,1998
4DoddD.E.etc.FundamentalandAppliedToxicology,1997,35摘要:64
5NavinC.PatelandAmynS.Teja.Anewcubicequationofstateforfluidsandfluidmixtures.ChemicalEngineeringScience,1982,37(3)摘要:463～473
6王建栓.碳氫化合物在家用小型制冷裝置中的替代探究摘要:[碩士學位論文.天津摘要:天津大學,2000
7劉志剛.CFCS替代工質篩選的熱力學原則.傅秦生,焦平坤等.全國高等學校工程熱物理第四屆學術會議論文集,杭州摘要:浙江大學出版社,1992,73～76.
81993ASHRAEHANDBOOKFUNDAMENTALS,SIEdition,1993
摘要：通過對環保工質三氟碘甲烷(CF3I)的飽和蒸汽壓曲線、冰箱名義工況和變工況下循環性能等三方面的理論分析，發現CF3I和CF3I的摩爾組成在50%-65%范圍的CF3I/HC290混合工質，理論循環性能與CFC12接近，具有作為冰箱中CFC12灌注式替代物的潛力。
關鍵詞：工程熱物理 冰箱制冷劑 理論循環分析 CF3I CF3I/HC290
1 引言
冰箱制冷劑CFC12的現有替代物主要有HFC134a、HC600a和HFC152a/HCFC22，它們分別在加工工藝、可燃性、環保和熱工性能方面存在缺陷[1，2]，尋求新型環保節能的冰箱工質仍是人們研究的方向。
三氟碘甲烷(CF3I)是作為哈龍替代物而開發的新型滅火劑，其臭氧層破壞勢(ODP)為0，20年的全球變暖勢(GWP)低于5，不燃，油溶性和材料相容性很好[3]，飽和蒸汽壓曲線與CFC12相近，具備了作為冰箱制冷劑的前提條件(至于毒性目前還沒有定論[3，4])。關于CF3I的熱物性，只有文獻[3]進行了較為系統的研究，目前還缺乏適用于汽液兩相區的狀態方程;CF3I在冰箱工況下的循環性能，還沒有被系統地分析。根據文獻[3]的PVT實驗數據，確定同時適用于CF3I汽液兩相的PT方程;并在此基礎上，對CF3I在冰箱工況下的循環性能進行系統地理論分析，旨在考察其作為冰箱制冷劑的可能性。
2 理論循環分析的工具
2.1 PT狀態方程兩參數F、ζc的求解
PT狀態方程[5]的具體形式為:
而是方程(8) 的最小正根。
式中，R為工質的通用氣體常數，Tr=T/Tc。確定PT狀態方程需要具體物質的四個參數:臨界壓力Pc、臨界溫度Tc、虛擬壓縮因子ζc、斜率F。對于CF3I，文獻[3]給出其Pc=3.953MPa，Tc=396.44K[3]。ζc、F的求解方法如下:(1)選取n個飽和液相數據點(T、P、ρL)i (i=1，…，n);(2)假設一個ζc初值;(3)由式(6)、(7)、(8)求出Ωa、Ωb、Ωc，代入式(4)、(5)求得b、c;
式中，X-所要比較的物理量，cal-PT方程的計算值，exp-實驗值，n-數據點的個數。
冰箱的名義工況為蒸發溫度tevap=-23.3℃，冷凝溫度tcon=54.4℃，吸氣溫度、過冷溫度32.2℃[6]，處于上述溫度區間?？梢?，確定的適用于CF3I的PT方程，能夠用于對CF3I的冰箱循環性能分析計算，而且精度良好。
3 CF3I蒸汽壓曲線的分析
從熱力學角度看，替代制冷劑最好具有與原制冷劑相似的蒸汽壓曲線[7]。圖1為幾種工質的蒸汽壓對比，其中CF3I的蒸汽壓方程為[3]
式中，
A1=-7.204825，A2=1.393833，A3=-1.568372，A4=-5.776895，適用范圍243K～Tc;其它制冷劑的蒸汽壓數據來自ASHARE[8]。
由圖1可見，在冰箱名義工況的溫度區間內，HFC152a/HCFC22、HFC134a的蒸汽壓曲線與CFC12吻合得很好;HC290的蒸汽壓高于CFC12，HC600a的蒸汽壓則比CFC12低許多。CF3I的蒸汽壓介于HC600a與CFC12之間，在冰箱名義工況下與CFC12的最大差距為20%左右。由蒸汽壓看，CF3I比HC600a更適合作為CFC12的灌注式替代物;按照優勢互補原則選擇HC290與CF3I組成混合物，灌注式替代CFC12的效果可能會更好。
4 CF3I作為冰箱制冷劑的循環性能分析
4.1 冰箱名義工況
采用帶回熱的冰箱制冷循環模型，即用回熱器來實現工質的過冷和過熱，并設工質經過回熱器換熱后節流前的溫度與壓縮機的吸氣溫度相等，這一溫度稱為回熱溫度。
計算CF3I的循環性能所需的理想氣體比熱式[3]為:
式中T的單位為K，R為CF3I的氣體常數，單位為J/(K·kg)。計算焓、熵的參考態為ASHRAE規定的-40℃的飽和液態，參考態上h=0kJ/kg，s=0kJ/(kg·K)。
在冰箱名義工況下，設壓縮機的總效率為0. 70，計算了幾種工質的循環性能?；旌瞎べ|的蒸發溫度取為蒸發器進口和露點溫度的平均值，冷凝溫度取其冷凝壓力下的泡露點平均值。計算結果見表1。表中MIX1、MIX2分別表示質量百分比85/15、75/25的HFC152a/HCFC22。
觀察表1中各種工質的性能參數，在壓力水平方面，除了HC600a、HC290外，現有的幾種冰箱制冷劑的蒸發壓力Pevap、冷凝壓力Pcond與CFC12都很接近。CF3I的壓力水平與CFC12有一定偏差，其Pevap略低于大氣壓，蒸發器為微負壓，不利于系統運行。CF3I的壓比與CFC12的最接近。壓縮機排氣溫度方面，HC600a和HC290的tdisch較低。CF3I的tdisch較高，不利于壓縮機的運行;但與MIX1、MIX2十分接近，表明目前的冰箱壓縮機能夠承受這樣的溫度。CF3I的單位容積制冷量qv比CFC12小20%左右，也比HFC134a、MIX1和MIX2小，HC290比CFC12高40%左右。CF3I的COP是最高的，比CFC12高3.4%，這是CF3I的優勢，而HC290是最低的。通過以上的比較可以看出:(1)CF3I的循環性能指標與CFC12相近，可以在對原有制冷系統稍作改動的基礎上，作為CFC12的灌注式替代物;(2)HC290與CF3I在循環性能指標上具有互補性，若將兩者組成混合物，在性能上可能更接近CFC12。轉貼于
4.2 變工況
變工況循環性能分析，一般包括COP、qv、tdisch、隨冷凝溫度、蒸發溫度、回熱溫度的變化規律。相比之下，各性能指標隨回熱溫度的變化規律比隨蒸發溫度、冷凝溫度的變化規律更重要一些，這是因為冰箱的回熱器一般裸露在環境中[1]，回熱溫度的變化幅度、頻率要比蒸發溫度、冷凝溫度要大、要快。分析幾種制冷劑循環性能指標隨回熱溫度的變化規律，分析方法是固定蒸發溫度、冷凝溫度，變化回熱溫度，看性能指標的變化趨勢。
結果如圖2-圖5所示?；責釡囟扔?℃變化到50℃，幾種工質的COP都降低，其中CF3I降低得最慢。在qv方面，HC290隨回熱溫度的變化顯著，其他工質的變化規律相似。隨著回熱溫度的升高，CF3I的tdisch增加速度比其它工質快，這是不利于冰箱運行的。由于在計算中固定了蒸發溫度、冷凝溫度，所以對于純質來說保持不變，而對于混合工質來說，有輕微地上升。由圖還可以發現，CF3I與HC290的循環性能指標分布在CFC12的兩側。
CF3I各項性能指標隨回熱溫度的變化所表現的規律與CFC12基本類似，數值幅度上的偏差也不太大。COP優于CFC12，tdisch較CFC12為高。總起來說，CF3I存在作為CFC12灌注式替代物的潛力。
5 CF3I/HC290混合物作為冰箱制冷劑的循環性能分析
5.1 冰箱名義工況
由以上分析可知，CF3I與HC290的循環性能具有互補性，下面具體分析不同配比下HC290/CF3I混合物的循環性能。
計算工況、壓縮機總效率的選取同上。表2列出了循環性能計算結果。
由表1已經知道CF3I的Pevap、Pcond、q0、qv都比HC290的小，所以隨著HC290在混合物中所占比例的增加，HC290/CF3I混合物的Pevap、Pcond、q0、qv都應該呈現增大的趨勢，而∑、tdisch、COP應該減小，這種規律在表2中得到了很好的體現。
對比表2和表1，可以看到CF3I/HC290混合物在65/35、60/40、55/45、50/50四種摩爾百分配比下各個性能指標與CFC12吻合得很好。
5.2變工況
對上面所給4種配比下的CF3I/HC290混合物進行了循環性能參數隨回熱溫度變化規律的計算。結果表明，混合物的循環性能與CFC12十分接近，從理論循環分析的角度看，是CFC12理想的灌注式替代物。
圖2-圖5中列出了摩爾百分比為65/35(質量百分比為89.2/10.8)的CF3I/HC290的計算結果，其它3種配比下CF3I/HC290混合物的性能也與之相近。
5.3 可燃性分析
以上4種配比的CF3I/HC290混合物中，HC290的摩爾比例最大為50%，其相應的質量比例最大為18.4%。一般家用冰箱的制冷劑的充灌量為0.1kg左右[6，9]，以本文提出的4種CF3I/HC290混合物作為冰箱制冷劑，HC290的最大充灌量僅為0.0184kg。文獻[10]指出，在密封性好的制冷系統中，只要碳氫化合物的充灌量小于0.15kg，那么系統就是安全的。因此，CF3I的摩爾組成在50%～65%范圍的CF3I/HC290混合工質在應用中的安全性是可以得到保證的。
6 結論
(1)求得了適用于CF3I的PT方程，此狀態方程對于CF3I的熱力學性質和循環性能計算具有較高的精度。
(2)通過對CF3I的蒸汽壓曲線、冰箱名義工況、變工況的計算分析，發現CF3I的循環性能與CFC12相近。
(3)按照優勢互補的原則，篩選提出了CF3I的摩爾組成在50%～65%范圍的CF3I/HC290混合工質，其循環性能與CFC12十分接近，可作為CFC12的灌注式替代物。
參考文獻
1 何茂剛.三氟甲醚作為冰箱制冷劑的理論分析.李惠珍，李鐵辰等.西安交通大學學報，2003，37(1):10～14
2 梁榮光.環保制冷劑CN-01的應用.曾愷，簡棄非.制冷學報，2003，24(1):57～60
3 段遠源.三氟碘甲烷和二氟甲烷的熱物理性質研究:[博士學位論文].北京:清華大學，1998
4 DoddD.E.etc.FundamentalandAppliedToxicology，1997，35:64
5 NavinC.PatelandAmynS.Teja.Anewcubicequationofstateforfluidsandfluidmixtures.ChemicalEngineeringSci ence，1982，37(3):463～473
6 王建栓.碳氫化合物在家用小型制冷裝置中的替代研究:[碩士學位論文].天津:天津大學，2000
7 劉志剛.CFCS替代工質篩選的熱力學原則.傅秦生，焦平坤等.全國高等學校工程熱物理第四屆學術會議論文集，杭州:浙江大學出版社，1992，73～76.
8 1993ASHRAEHANDBOOKFUNDAMENTALS，SIEdition，1993
關鍵詞：留學；日本；動力工程及工程熱物理；機械理工學；培養方案
中圖分類號：G643 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）29-0008-02
從1872年中國近代走出第一名留學生容閎以來，我國的出國留學事業已經走過多個歷史階段。進入21世紀后，我國自費出國留學人數激增，興起留學的熱潮。因地理位置的相近與文化的相似，赴日留學逐漸成為很多學生的選擇。另外，日本為全面加入到全球化人才爭奪戰而積極地調整留學政策，在2008年提出接收“留學生30”，更使日本成為中國留學生的首選國之一。[1]
在日本，研究生院被稱為大學院，碩士研究生則稱作大學院生。大學院生畢業將被授予修士學位，等同于我國碩士學位。特別要說明的是，研究生或特別研究生在日本是期望在大學研究機構中針對相關專業領域繼續深造的入學者，學習期滿后將不被授予學位。京都大學（Kyoto University）是日本一所國立研究型綜合大學，在日本國內大學綜合排名中排位第二，僅次于東京大學。其大學院18個研究科中的工學研究科包含社會基礎工學、建筑學、機械理工學、航空宇宙工學等17個專業。其中機械理工學專業下又分有機械系統創成學、流體理工學、物性工學、機械力學等8個研究室。物性工學研究室中的熱物理工學方向、機械系統創成學研究室的機械系統創成學方向以及流體理工學研究室的分子流體力學方向等多個研究方向與北京工業大學動力工程及工程熱物理專業的研究方向相似，故本文以北京工業大學動力工程及工程熱物理專業與京都大學機械理工學專業為例，分析對比各自在碩士研究生階段的培養方案，希望對將來有留學日本意向的學生起到參考作用。
一、中日兩國碩士研究生培養方案的比較
1.培養目標
北京工業大學的碩士研究生階段分別設置有學術學位碩士研究生（簡稱學碩）和專業學位碩士研究生（簡稱專碩）。它們雖處于同一層次，但在培養規格上各有側重點。專業學位碩士研究生的專業名稱雖為動力工程專業，但其研究方向與動力工程及工程熱物理專業相同，故本文視其為同一專業的另一種培養方案。
從培養目標上來看，學術學位碩士研究生的動力工程及工程熱物理專業側重培養滿足科研、教學、設計、工程設計等各方面需求的高層次應用型人才，要求兼有扎實的專業知識和合格的實踐與創新能力。在培養目標中不僅對學科領域的學習成果做出要求，在道德素質與文化素質上也有著較高的期望。專業學位碩士的培養目標成為專業領域高層次應用型的專門人才，要求基礎扎實、實踐能力強且具有一定的創新能力。
京都大學的機械理工學專業的培養目標是培養擁有克服有挑戰性研究課題能力，具有領導能力的技術人才和研究人才。在京都大學該專業教育目標別提到了期望學生能夠利用所學知識努力回饋社會。
對比兩所大學的培養目標，可看出北京工業大學的學術學位碩士研究生偏重科研，專業學位碩士研究生偏重工程實踐，而京都大學在科研與工程實踐間并沒有明確的偏重。國內高校近年學術道德問題頻出，研究生教育不僅要達到學術的標準，更要注重個人的學術道德與學術規范。所以將德才兼備寫入培養目標有著深遠的意義。[2]將回饋社會寫入培養目標對日本本國來說是為了維持產業活力以解決少子化帶來的人才匱乏，對于留學生則是為了提高日本的國際威望，為日本在國際人才爭奪中取得優勢。[1]
2.學制與課程設置
現在日本的大學課程設置制度是根據1991年7月正式實施的新《大學設置基準》制定而成的。其中提到，在符合國家最基本課程設置要求下，各個大學可以基于學校特點制定其辦學方針與教學思想，并且可自主進行課程設置。[3]所以京都大學的課程設置在個別課程上和其他日本大學會有不同，但在實現相應學位的教育目的上是相同的。
北京工業大學此專業學術學位碩士課程分為學位課、選修課與學術活動，研究生需要修滿至少26學分。專業學位碩士課程分為基礎知識、專業知識、工程知識、綜合素養、實踐訓練共5個模塊，研究生需要修滿至少32學分。在課程設置上學碩與專碩大致相同，區別在于專碩課程中增加了科技文獻檢索、六西格瑪管理、工程倫理案例分析等工程綜合素養課程與總計1年的校內外實踐訓練環節。從圖1中可看專碩在各模塊中所分配必修學分較平均，使其在理論知識與工程實踐兩方面得到平衡。京都大學機械理工學修士課程包含基礎科目、發展科目與實習科目，大學院生至少需要修滿30學分。
表1 京都大學機械理工學專業與北京工業大學動力工程及工程熱物理專業的課程設置
從圖1中可以看出，京都大學的必修學分配比相對北京工業大學的學碩更平均。如上文訴述京都大學機械理工學專業涵蓋的研究方向眾多，所以基礎科目需要兼顧各研究方向。學生需根據各研究室研究題目在發展科目中學習相應內容。其次，如表1所示日本高校和國內的專碩課程同樣重視實踐訓練環節。在圖1中也可以看到京都大學的實踐環節必修學分占到總學分的近三分之一。北京工業大學動力工程及工程熱物理專業的研究方向集中，在課程中設置了更多針對本專業研究方向的課程。國內的學碩課程雖然也有實踐訓練課程的設置，但更注重科研方面。另外，受到國情的影響，國內必修課程中均含有思想政治、哲學和英語課程。京都大學工學研究科為深化專業教育與拓寬工程技術相關知識的學習，面向全體學生設有選修的共通科目，如表2所示，其中大多為英語課程。面向留學生還開設有輔導日本語的專項課程。
表2 工學研究科共通科目
北京工業大學動力工程及工程熱物理專業的碩士研究生學制均為3年，學習年限2.5-3年。京都大學機械理工學專業的學習年限為2年，在研究和學習中有出色進展者可以縮短修業時間。日本大學大學院中普遍采用2年學制，與國內相比縮短了學習年限，但必修學分卻與國內大致相同。雖然中日兩國1學分對應學時數略有差異，但也不難得出日本大學院課程與國內相比并不輕松的結論。
3.招生要求
日本申請修士課程與國內一樣需要相應的學歷證明，并且報考大學院留學需要提交自己的研究計劃，明確自己希望研究的課題?？梢詤⒖枷嚓P的學術論文來確定自己的研究課題。在確定了自己的研究課題之后，需要撰寫研究計劃書。在申請之前，需要與目標導師取得聯系，進行溝通，在獲得內諾之后申請入學。
成為大學院生與國內一樣要經過大學院生錄取考試。以京都大學機械理工學為例，設有筆試和面試。筆試有數學、機械力學和專業科目三門考試。另外，英語也作為考核的科目之一，非英語母語的考生需要提供TOEFL或TOEIC成績，成績優秀者可抵作英語筆試成績。
二、結論與討論
綜上所述，國內大學大多設有學術學位碩士研究生和專業學位碩士研究生，而日本大學中只有大學院生。從培養目標來看，中日大學均以培養具備各方面能力的高層次應用型人才為目的，但從京都大學的培養目標中可以看出，相比國內日本大學更注重所培養人才對社會、對環境的意義和對國際化人才的培養。在課程設置方面，相比國內日本大學一方面在同一專業下涵蓋更多的研究方向，另一方面日本大學在課程設置上具有一定的自主性，所以學生在選課時具有更多的選擇余地。日本在招生方式上更加靈活，有意留學日本的同學在取得必要資質的同時，也要與研究室導師取得聯系，進行良好的溝通。
參考文獻：
[1]王磊.日本“留學生30”的背景、問題與展望[J].淮北師范大學學報：哲學社會科學版，2012，33（2）：128.
