為什麼開發混合工質呢？
1. 有機朗肯循環因其功率量級適應性強、系統結構緊湊，在內燃機排氣餘熱回收領域得到了廣泛的關注。然而，內燃機排氣溫度在200-900℃，氟利昂類傳統有機工質分解溫度低，很難適應內燃機排氣餘熱回收的溫度區區間。
2. 碳氫化合物在有機朗肯循環中具有很好的性能。而且烷烴類工質通常分解溫度比較高，具有良好的環境特性，符合當前國際上最嚴格的環保法規，但其高度易燃易爆的特性，限制了它們在實際生產中的推廣應用。
3. 二氧化碳是自然工質，熱穩定性好，臨界溫度只有31℃，易實現跨臨界循環，在其吸熱過程中，工質直接從液態過渡到超臨界狀態，與熱源匹配性優良，且是一種阻燃劑。
4. 小分子烷烴-CO2非共沸混合工質的方法，既發揮混合工質在抑制燃爆特性的優勢，又充分利用非共沸混合工質換熱過程的溫度滑移，減少與熱源換熱的不可逆損失，是一種潛在的適應內燃機高溫排氣餘熱回收的工質解決方案。
研究內容
針對此類烷烴-CO2混合工質的可燃性建立基於臨界火焰溫度可燃極限的理論預測模型，並試驗測量異丁烷-CO2混合物的可燃極限。
圖1. 可燃性實驗臺原理圖
是否可燃試驗判據：混合氣是否可燃取決於火焰向上和向外傳播至瓶壁所形成的弧與點火電極形成的角度的大小，如果角度大於九十度則可燃，否則不可燃。
可燃性模型建立
圖2. 模型流程圖
主要結論
圖3. 實驗結果與模型預測值
橫坐標為二氧化碳的體積分數
參考：吳明強等. 內燃機排氣餘熱ORC中異丁烷-CO2混合工質的可燃性分析. 熱科學與技術，2018.