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寻找环保、高效的替代制冷剂是制冷行业的重要任务，比热作为流体最重要的热物理性质之一，与能量的相关计算有关，是制冷系统设计和性能优化的关键参数，而且比热可以通过状态方程对温度的二阶导数计算得到，其对于流体准确状态方程的建立十分重要，当前关于新型混合工质制冷剂的比热研究报道较少。本文建立了一套宽温区的绝热量热装置，以获得环保制冷剂的比热数据，针对当前制冷剂的替代问题，选取有潜力的混合物替代工质R1234yf(2，3，3，3-四氟丙烯)+R290（丙烷）为研究对象，进行了该体系的比热、相平衡和密度特性实验研究，建立了高精度的多物性计算理论模型并进行系统性能评估，主要的工作有:
(1)自主研制了一套用于定容比热测量的绝热量热计，实测了236-348K温度范围内的R290、R1234yf纯质及其二元混合物比热数据。针对宽温区绝热的难题，设置了双层被动式控温防辐射屏，并自主设计了PID控温方法以减小量热本体与防辐射屏的温差，研制了一套用于定容比热测量的绝热量热计，温度、压力和比热的测量标准不确定度分别为10mK、5000Pa和1.0％，以R290在236-340K温区的实验数据进行验证，与已有实验数据具有很好的一致性，与REFPROP对比计算平均绝对相对偏差为0.8％;基于此实验装置获得了R1234yf在240-341K和R1234yf+R290在255-348K温度范围内的压缩液相定容比热实验数据。
(2)建立了通用型的液相定容比热预测关联式，能够对有机制冷剂纯质和混合物的比热进行预测。根据PR状态方程导出定容比热的基本形式，由已有的液相定容比热数据关联得到通用系数，建立了通用型液相定容比热的关联模型，根据物质的理想气体比热、偏心因子和临界参数便可以计算得到某液相状态下的定容比热值，对17种制冷剂纯质的液相定容比热数据计算平均绝对相对偏差为1.55％，偏差较大的数据点大多位于临界点附近，若只考虑对比温度小于0.95的数据，平均绝对相对偏差为1.49％;将通用型液相定容比热关联式与用于液体密度计算的混合规则相结合，对9种混合物的液相定容比热的实验数据进行预测对比，计算平均绝对相对偏差为3.13％，在对比温度小于0.95时平均绝对相对偏差为1.69％。
(3)测量获得了R1234yf+R290混合物的气液相平衡、气相密度和饱和液相密度实验数据。基于气相单循环相平衡实验系统对R1234yf+R290进行气液相平衡实验，发现了该体系的正共沸特性，使用单参数PR-vdW模型和双参数PR-HV-NRTL模型对实验数据进行关联，压力计算的最大平均绝对相对偏差分别为0.20％和0.15％;基于高精度磁悬浮耦合密度实验系统测量获得了气相密度和饱和液相密度数据，使用维里方程和PT状态方程对气相密度实验数据关联的平均绝对相对偏差分别为0.09％和0.13％，使用经验型VNDS方程和改进Rackett方程对饱和液相密度实验数据关联的平均绝对相对偏差均为0.13％。
(4)基于R1234yf+R290混合物的相平衡、密度和比热实验数据，建立了该体系的高精度和多物性计算的Helmholtz型状态方程。根据所测R1234yf+R290混合物的实验数据进行多物性和多参数优化，对比计算了11种混合规则，建立了R1234yf+R290混合物最优的Helmholtz型状态方程，可在温度范围250-350K和压力范围0-15MPa内很好地描述R1234yf+R290混合物的密度、相平衡和比热性质，对本文所获得的气相、饱和液相、过冷液相密度，泡点、露点压力和液相定容比热实验数据的计算平均绝对相对偏差分别为0.15％、0.39％、0.21％、0.43％、0.39％和0.66％，最后基于此Helmholtz型状态方程对理想制冷循环性能进行了评估。
(1)自主研制了一套用于定容比热测量的绝热量热计，实测了236-348K温度范围内的R290、R1234yf纯质及其二元混合物比热数据。针对宽温区绝热的难题，设置了双层被动式控温防辐射屏，并自主设计了PID控温方法以减小量热本体与防辐射屏的温差，研制了一套用于定容比热测量的绝热量热计，温度、压力和比热的测量标准不确定度分别为10mK、5000Pa和1.0％，以R290在236-340K温区的实验数据进行验证，与已有实验数据具有很好的一致性，与REFPROP对比计算平均绝对相对偏差为0.8％;基于此实验装置获得了R1234yf在240-341K和R1234yf+R290在255-348K温度范围内的压缩液相定容比热实验数据。
(2)建立了通用型的液相定容比热预测关联式，能够对有机制冷剂纯质和混合物的比热进行预测。根据PR状态方程导出定容比热的基本形式，由已有的液相定容比热数据关联得到通用系数，建立了通用型液相定容比热的关联模型，根据物质的理想气体比热、偏心因子和临界参数便可以计算得到某液相状态下的定容比热值，对17种制冷剂纯质的液相定容比热数据计算平均绝对相对偏差为1.55％，偏差较大的数据点大多位于临界点附近，若只考虑对比温度小于0.95的数据，平均绝对相对偏差为1.49％;将通用型液相定容比热关联式与用于液体密度计算的混合规则相结合，对9种混合物的液相定容比热的实验数据进行预测对比，计算平均绝对相对偏差为3.13％，在对比温度小于0.95时平均绝对相对偏差为1.69％。
(3)测量获得了R1234yf+R290混合物的气液相平衡、气相密度和饱和液相密度实验数据。基于气相单循环相平衡实验系统对R1234yf+R290进行气液相平衡实验，发现了该体系的正共沸特性，使用单参数PR-vdW模型和双参数PR-HV-NRTL模型对实验数据进行关联，压力计算的最大平均绝对相对偏差分别为0.20％和0.15％;基于高精度磁悬浮耦合密度实验系统测量获得了气相密度和饱和液相密度数据，使用维里方程和PT状态方程对气相密度实验数据关联的平均绝对相对偏差分别为0.09％和0.13％，使用经验型VNDS方程和改进Rackett方程对饱和液相密度实验数据关联的平均绝对相对偏差均为0.13％。
(4)基于R1234yf+R290混合物的相平衡、密度和比热实验数据，建立了该体系的高精度和多物性计算的Helmholtz型状态方程。根据所测R1234yf+R290混合物的实验数据进行多物性和多参数优化，对比计算了11种混合规则，建立了R1234yf+R290混合物最优的Helmholtz型状态方程，可在温度范围250-350K和压力范围0-15MPa内很好地描述R1234yf+R290混合物的密度、相平衡和比热性质，对本文所获得的气相、饱和液相、过冷液相密度，泡点、露点压力和液相定容比热实验数据的计算平均绝对相对偏差分别为0.15％、0.39％、0.21％、0.43％、0.39％和0.66％，最后基于此Helmholtz型状态方程对理想制冷循环性能进行了评估。