【摘要】：隨著能源短缺與全球變暖等環(huán)境問(wèn)題的日益嚴(yán)峻,吸收式制冷循環(huán)作為一種高效、安全的中、低品味能回收利用技術(shù)而備受世界各國(guó)能源工作者的關(guān)注。傳統(tǒng)的吸收式制冷系統(tǒng)自身存在的低溫結(jié)晶、高溫腐蝕,壓力偏高、精餾降效等缺陷,使其在實(shí)際工業(yè)應(yīng)用的過(guò)程中受到了較大的限制。離子液體是室溫下為液態(tài)的鹽,具有獨(dú)特物化性質(zhì),無(wú)可測(cè)量蒸氣壓、無(wú)腐蝕性,具備作為吸收劑的潛能,可以完美克服現(xiàn)存機(jī)組的一系列缺陷。近年來(lái),離子液體型制冷工質(zhì)對(duì)的研發(fā)已近成為一個(gè)國(guó)際性的研究熱點(diǎn)。 在國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃資助項(xiàng)目(863, No.2007AA05Z259)《離子液體型吸收式冷水機(jī)組研發(fā)》的資助下,前期工作中已經(jīng)篩選出了具有商業(yè)應(yīng)用潛質(zhì)的吸收式制冷工質(zhì)對(duì)[mmim]DMP/CH3OH,并研究了該工質(zhì)對(duì)的氣液相平衡性質(zhì)。在此基礎(chǔ)上,本人又展開(kāi)了深入的研究： 1.基于[mmim]DMP/CH3OH溶液的氣液相平衡數(shù)據(jù),建立了能夠在整個(gè)濃度范圍預(yù)測(cè)[mmim]DMP/CH3OH溶液蒸氣壓參數(shù)的UNIFAC模型和預(yù)測(cè)過(guò)量焓參數(shù)的Wilson模型。并對(duì)[mmim]DMP/CH3OH吸收式制冷單效循環(huán)熱力特性進(jìn)行了仿真分析。 2.在常溫下測(cè)量了不同摩爾濃度的[mmim]DMP/CH3OH(?)[mmim]DMP/H2O溶液熱導(dǎo)率,關(guān)聯(lián)了預(yù)測(cè)溶液熱導(dǎo)率的Random Mixing模型。 3.基于[mmim]DMP/CH3OH溶液的氣液相平衡性質(zhì)以及熱導(dǎo)率參數(shù),對(duì)雙效串聯(lián)、并聯(lián)[mmim]DMP/CH3OH吸收式制冷系統(tǒng)進(jìn)行了動(dòng)態(tài)建模與仿真模擬,并將仿真結(jié)果與文獻(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。 研究結(jié)果表明：[mmim]DMP/CH3OH單效制冷循環(huán)COP略低于LiBr/H2O系統(tǒng),但在整體上要高于NH3/H2O系統(tǒng)。離子液體的加入顯著地提高的甲醇的導(dǎo)熱性能,這有利于系統(tǒng)熱力性能的提高和系統(tǒng)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)比表明,雙效吸收式制冷的動(dòng)態(tài)模型可以較好的描述雙效制冷系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)特性,并能滿足系統(tǒng)優(yōu)化和實(shí)時(shí)控制設(shè)計(jì)的應(yīng)用需求。 常規(guī)的離子液體對(duì)制冷劑的吸收能力有限,極大的限制了工質(zhì)對(duì)循環(huán)效率的提高。為了更進(jìn)一步提高制冷劑在離子液體中的吸收量,我們提出了一種以NH3為制冷劑,離子液體[bmim]Zn2Cl5為吸收劑的物理吸收和化學(xué)吸附復(fù)合機(jī)制的新型離子液體制冷工質(zhì)對(duì),并且得到了國(guó)家自然科學(xué)基金(No.51276180)《吸收與絡(luò)合吸附復(fù)合作用的離子液體型化學(xué)熱泵工質(zhì)對(duì)研究》的資助,相關(guān)研究?jī)?nèi)容如下： 1.搭建了[bmim]Zn2Cl5/NH3飽和氣壓測(cè)量裝置,應(yīng)用靜態(tài)法測(cè)量了其在323.15～563.15K溫度范圍內(nèi)的飽和氣壓,并用UNIFAC模型進(jìn)行了關(guān)聯(lián)擬合,根據(jù)關(guān)聯(lián)模型繪制了二元溶液的P-T-x圖。 2.對(duì)[bmim]Zn2Cl5進(jìn)行了TG-DSC掃描,驗(yàn)證離子液體的熱穩(wěn)定性并得到其比熱容參數(shù)。測(cè)量了[bmim]Zn2Cl5/NH3在288.15～333.15K溫度范圍內(nèi)的過(guò)量焓參數(shù),并用NRTL模型進(jìn)行了關(guān)聯(lián)擬合。 3.基于[bmim]Zn2Cl5的比熱容參數(shù)、[bmim]Zn2Cl5/NH3的蒸氣壓和過(guò)量焓參數(shù),對(duì)[bmim]Zn2Cl5/NH3吸收式制冷單效循環(huán)熱力特性進(jìn)行了仿真分析,并與NaSCN/NH3吸收式系統(tǒng)進(jìn)行了對(duì)比。 結(jié)果表明：NH3在[bmim]Zn2Cl5中的溶解度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于在其他常規(guī)離子液體中的溶解度,且[bmim]Zn2Cl5的比熱容較低,[bmim]Zn2Cl5/NH3溶液的過(guò)量焓適中,這都有利于[bmim]Zn2Cl5/NH3吸收式系統(tǒng)熱力性能的提升。通過(guò)理論循環(huán)分析發(fā)現(xiàn)：[bmim]Zn2Cl5/NH3吸收式系統(tǒng)的熱力性能要優(yōu)于NaSCN/NH3吸收式系統(tǒng),且該系統(tǒng)在制冷溫度較低的制冷工況和吸收溫度、冷凝溫度較高的熱泵工況下均具有良好的熱力性能和可接受的的循環(huán)倍率�？傊�,[bmim]Zn2Cl5/NH3工質(zhì)對(duì)具有很大的工業(yè)應(yīng)用潛質(zhì)和良好的商業(yè)開(kāi)發(fā)前景。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所）
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TB61

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2424899