探究离子液体型热泵新工质的性质研究

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1、大连理工大学硕士学位论文离子液体型热泵新工质的性质研究姓名：左桂兰申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：赵宗昌20090701大连理工大学硕士学位论文摘要吸收式热泵可用于低品位热能的回收利用，对于能源的综合利用，回收工业废热，保护环境具有重要的意义。热泵工质对热泵的操作性能和操作费用有重要的影响。传统的热泵工质存在腐蚀性、结晶及工作压力高和毒性等问题，因此，热泵新工质一直是人们关注的热点。离子液体又称低温熔融盐，是一类完全由离子组成的物质，具有很多独特的性质，如：良好的热稳定性和化学稳定性，很宽的液态范围，蒸汽压极低等。因此，有可能

2、作为热泵新工质的吸收剂。本文提出以含离子液体的二元溶液作为新型的热泵工质对，其中离子液体硫酸二乙酯1．甲基一3一乙基咪唑(EMISE)、1．乙基．3．甲基咪唑磷酸二乙酯([EMIM]DEP)为吸收剂，以水为制冷剂，本文制备了离子液体，并对其结构进行表征，测定了其分别与水组成的二元溶液的热力学性质及物理性质，为热力学模型的研究提供基础数据，为计算吸收式热泵的性能奠定基础。吸收式热泵工质要求体系在汽液相平衡特性上表现为对Roualt定律的负偏差，因此，本文测量了两个含离子液体的二元溶液在不同温度、不同离子液体浓度下的饱和蒸汽压数据，并采用非

3、电解质溶液活度系数模型进行关联，预测了两体系在323．15K下的蒸汽压数据，结果表明NRTL模型可以很好的预测含离子液体溶液的汽液平衡数据，两体系均对Roualt定律呈负偏差，具有成为热泵新工质的潜力。本文测定了离子液体EMISE／[EMIM]DEP-与水在298．15K时的混合热数据，并测定了含离子液体的二元溶液在不同温度下不同浓度下的比热数据。结果表明，离子液体EMISE／[EMIM]DEP与水混合均放热，而且随着离子浓度的增加，放热量先增加后减小，『EMIM]DEP与水体系混合放出的热量匕LEMISE+水体系放出的热量大得多。两个

4、二元溶液的比热均与温度呈线性关系，随着离子浓度的增加，比热逐渐减小，并用经验式对比热关联，结果显示计算值和实验值符合较好。本文采用品氏粘度计和比重天平分别测定了不同温度下．、不同离子浓度下EMISE／[EMIM]DEP与水的二元溶液的粘度和密度。研究结果表明，水的加入使离子液体EMISE／[EMIM]DEP的粘度减小，随着离子液体浓度的减小，粘度逐渐减小，最后趋向于一个极限值。二元溶液的密度与温度也呈线性关系，随着水的加入，其密度逐渐减小，对于相同浓度的溶液，温度升高，溶液密度减小。本文采用含温度和浓度的经验式对粘度和浓度进行关联，结果

5、表明，实验值和计算值符合较好。关键词：热泵工质；离子液体；蒸汽压；混合热；NRTL模型离子液体型热泵新工质的性质研究ThePropertiesResearchoftheNewWorkingPairsContainingIonicLiquidforabsorptionheatpumpAbstractAbsorptionheatpumpcanrecoverandutilizewasterheatwithlowertemperature，ithasimportantsignificanceforenergycomprehensiveutili

6、zation，recoveringindustrialwasteheatandenvironmentprotection．Theworkingpairhasimportantinfluenceintheoperationalperformanceandoperatingcosts．Theconventionalworkingpairshavetheproblemsofcorrosion,crystallization,highworkingpressure，toxicity．Somanypeoplehavepayattentionont

7、hestudyoftheworkingpairsoftheheatpump．Ionicliquid(m)wereknownaslowtemperaturemoltensalts，whicharesolelycomposedofionsandhavemanyuniqueattributes，e．g．goodthermalandchemicalstabilities，wideliquid—staterange，negligiblevaporpressureeta1．Duetothesefeatures，it’Spossiblethation

8、icliquidscouldbeusedasthenovelworkingfluidsintheabsorptionheatpump．Inthispaper,thebinarysolutioncontain