近日，一本可作为能源动力类相关专业的参考书，也可为太阳能中低温热发电、分布式能源和制冷、热泵系统开发提供参考的专著《非共沸有机工质》由科学出版社正式出版。据了解，该书为天津大学赵力、邓帅教授历时两年之多、集20余年研究成果呕心沥血之匠心著作。
本书共分五章，分别是基于分子基团的工质物性预测及设计、基于非共沸有机工质的热力循环构建、非共沸有机工质的传热传质、非共沸有机工质的两相流动及组分分离、非共沸有机工质的应用。
为什么是非共沸有机工质？
与0K或绝对真空一样，绝对纯净的物质也不能得到，所以对混合物的研究更接近真实世界，也更有现实意义，但难度也更大。
赵力教授表示：热力循环是热功转换的核心，而工作介质是热力循环的血液。非共沸有机工质是制冷、空调以及中低温热能利用领域中有很大应用潜力的介质，其重要性不言而喻。而工程上往往希望利用非共沸有机工质冷凝和蒸发相变过程中的温度滑移与变温热源合理匹配，减少换热温差，进而提高系统效率，但在实际工程中却由于一些基本规律尚不明确，影响了其实际应用。
目前国内专门介绍非共沸有机工质特性规律和应用的书籍很少，本书较为系统地总结了作者近年来的研究成果，从非共沸有机工质热物性预测到热力循环三维分析及构建，从非共沸有机工质相变传热窄点温差的预测、组分迁移规律到气液两相流的流量漂移。作者希望通过本书将最新的成果和观点与读者共享，为非共沸有机工质的推广应用奠定一定的理论基础。
非共沸有机混合物的研究史
非共沸有机混合物的研究历史较长，应用也较广，尤其在制冷、空调和余热回收领域。
近年来，非共沸有机工质的研究和应用范围迅速扩大，我国在非共沸工质研究领域具有较强的研究基础，多家研究机构及专家团队在非共沸工质的研究中处于世界领跑位置，天津大学就是其中的典型代表。我国第一届非共沸工质研究高端论坛就是由天津大学于2017年11月组织举办，当时来自37家单位的超过130位专家学者就非共沸工质研究进展进行了深入的交流谈论。
在前人的研究基础上，赵力、邓帅教授从1998年开始涉及非共沸有机工质的研究，20多年来不曾间断，对其研究角度也越趋全面，包括其热物性计算、热力循环分析及构建、相变过程的传热传质、气液两相流的流动特性以及其在实际工程中的具体应用实例等。
◎ 1998年～2001年主要针对高温水源热泵做循环分析和工质优选；
◎ 2001年～2003年主要做高温热泵的系统辨识和仿真；
◎ 2003年～2009年主要做高温热泵的应用推广，先后商品化了ZHR 系列的5 种非共沸有机工质；
◎ 2009年～2015年主要做相变传热窄点预测和规律总结，有机兰金循环(organic Rankine cycle，ORC)系统的循环分析以及工质优化和系统匹配，先后研发了太阳能驱动的非共沸有机工质直膨式发电系统和首套工程化的四联供系统[热(500kW)、电(200kW)、冷(120kW)和海水淡化(1t/h)]；
◎ 2015年至今主要进行非共沸有机工质先进热力循环分析及构建、非共沸有机工质相变过程的传热传质以及其在管内的两相流流动问题研究。
作者20多年的研究成果简述
◎ 在工质热物性方面：基于分子基团及拓扑指数，建立了预测工质沸点及临界温度的遗传神经网络模型和ORC热力学基团贡献仿真模型，对适用工质尝试进行了分子设计；基于分子基团及混合工质组分对饱和温熵曲线斜率的影响，分析对比了混合工质与纯工质对ORC 热力循环的影响。
◎ 在先进热力循环分析及构建方面：阐明了典型热力循环不同热力过程的工质优选原则；提出了非共沸有机工质热力循环三维分析及构建方法。
◎ 在工质相变传热窄点和组分迁移方面：发现了非共沸有机工质在冷凝和蒸发过程的相变传热窄点处发生传热恶化的现象，阐明了传热窄点随换热流体温度和流量比的变化而移动的规律；建立了非共沸有机工质蒸发过程的非平衡模型，分析了热力学参数对蒸发过程组分迁移的影响规律。
◎ 在工质的流动及分离特性方面：最先针对撞击式和顺流式T 形管内的非共沸有机工质组分分离特性进行了实验和模拟研究，揭示了入口流型、干度、管型等参数对工质分离效果的影响；得到了混合工质和纯工质两相流的压降特性曲线，探讨了在负斜率区流量漂移的现象。
◎ 在实际应用方面：提出了多种非共沸有机工质配比，开发了冷凝温度为70～120℃的高温水源热泵；研发了太阳能驱动的分布式多联供系统，使太阳能利用率超过了50%；在柔性分布式能源系统(distributed energy system，DES)领域，则开创性地提出了基于非共沸有机工质组分“分离-混合”机制，以及分离与混合部件几何结构可调下的柔性系统，并进行了较全面的动态工况仿真和实验研究。
解决能源危机与环境污染的基础问题
正如第一届非共沸工质研究高端论坛总结中所述：能源危机与环境污染是当今我国面临的两大亟待解决的关键问题，提高清洁能源的利用率，以及有效治理以雾霾为首的环境污染问题，是当前国家的重大需求。
能源学科必须肩负此责任，非共沸有机工质就像人体血液连通各个器官一样，可以有机地将热力学、传热学、多相流，甚至燃烧学关联在一起，系统解决我国在能源和环境领域的重大基础问题。通过本书的总结，可以发现我国在非共沸有机工质领域具有较强的基础，无论在论文发表、专利申请和技术应用领域都有丰富的成果，在此基础上，经过系统的分析、总结和归纳，可以研究核心基础问题，引领世界发展。
本书的工作得到国家自然科学基金项目(50876071、51276123、51476110、51776138)、国家高技术研究发展计划(简称国家863 计划)(2006AA05Z420、2012AA051103)和江苏省重点研发计划(BE2019009-4)的支持，作者也以此表示感谢。
题外话：不吐不快
本书的《跋》部分，作者言：20多年来，深研非共沸工质，不疾不弃，不懈不怠，终有小成，才著得此书，感到非常高兴。并表示：“研其由愈切，探其法愈烈，得其果愈真，施其本愈泄。泱泱之大物，未敢言其全，乃拾一漏万，管中窥豹，权当后人谈资尔。”
