离子液体基工质对的吸收制冷循环性能实验研究

分别对以离子液体1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯[Emim][DEP]为吸收剂的二元工质对[Emim][DEP]+H₂O和以[Emim][DEP]+LiBr为吸收剂的三元工质对LiBr+[Emim][DEP]+H₂O的吸收制冷循环性能进行了实验研究,用于评价这种新型的工质对的制冷性能。实验结果表明,二元工质对[Emim][DEP]+H₂O具有吸收制冷性能,但与LiBr+H₂O工质对相比,其制冷系数较低。当发生温度为90℃、循环水温度为30℃、蒸发温度在10～15℃时,制冷系数仅为0.16～0.28。主要原因是[Emim][DEP]+H₂O工质对具有较高的黏度和较低的热导率,导致吸收器降膜吸收传热系数较低,吸收器吸收水蒸气的能力不足。为了强化其制冷效果,在[Emim][DEP]+H₂O工质溶液中加入少量LiBr水溶液,构成三元工质对LiBr+[Emim][DEP]+H₂O。实验结果表明,三元工质对LiBr+[Emim][DEP]+H₂O的制冷性能优于二元工质对[Emim[DEP]+H₂O,在上述蒸发温度范围内,制冷系数能够达到0.17～ 0.34,并且制冷温度更低。     

新型吸收式制冷体系工质对溶液研究进展

吸收式制冷系统是一种低碳/零碳制冷技术,利用低品位热源(如工业余/废热、太阳能热源等)作为其驱动能源,能有效提高能源系统综合利用效率。当前商业吸收式制冷剂体系主要基于水-溴化锂和氨-水体系,水-溴化锂溶液存在腐蚀性强、易结晶和制冷效果差等问题,氨体系有毒性较强、爆炸性以及氨-水制冷设备无法小型化等缺点。新型制冷剂-吸收剂工质对的研发是设计更环保高效的新型吸收式制冷系统的核心。总结了近年来备受关注的新型工质对体系,从吸收剂角度出发,探讨了离子液体、低共熔溶剂、大分子有机溶剂以及其它吸收剂与制冷剂组成的工质对溶液热力学性质的计算和实验研究方法。特别讨论了吸收剂-制冷剂相互作用类型和机制,及其对工质对溶液热力学性质和制冷性能的影响规律。总结研究发现对于新型工质对体系,普遍存在的问题是工质对溶液对制冷剂蒸汽的吸收性能欠佳。通过调控吸收剂化学结构和工质对组成,增强吸收剂-制冷剂相互作用是进一步优化工质对体系的关键途径。该综述为优化、设计工质对溶液体系提供了参考。     

溴化锂及离子液体水溶液密度、黏度和表面张力测定与计算

常压条件下,实验测定了不同温度（283.15~343.15 K）下吸收制冷/热泵工质对——溴化锂（LiBr）、1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐（[EMIM][OAC]）和1-丁基-3-甲基咪唑硫氰酸盐（[BMIM][SCN]）水溶液的密度、黏度和表面张力,借助线性方程和Vogel-Tammann-Fulcher（VTF）模型,分别成功关联了密度和黏度实验值。研究结果表明：在相同条件下,溴化锂水溶液的密度大于离子液体水溶液的密度,而前者的黏度小于后者;对表面张力,随着溴化锂含量增加,其水溶液的表面张力值增加,而少量离子液体可使水的表面张力快速下降。根据实验黏度和表面张力分别获得了能量势垒和表面熵/焓,表明各水溶液中分子或离子迁移难易程度遵循[EMIM][OAC] > [BMIM][SCN] > LiBr,表面有序性遵循[BMIM][SCN] > [EMIM][OAC] > LiBr。研究结果可为吸收制冷/热泵工质对及低温余热回收系统的设计和计算提供可靠的数据支撑。     

以H_2O-[Dmim]DMP为工质的制冷循环分析

以水为制冷剂,离子液体1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯盐[Dmim]DMP为吸收剂组成新型吸收式制冷循环工质。在冷凝器温度为35℃时,性能系数高达0.9330,分析了冷凝温度对其他循环性能的影响。     

EOS+γ法预测CO_2-[emim] [Tf_2N]超额吉布斯自由能及超额焓

为改善CO_2-离子液体(ILs)制冷吸收体系热力学性质参数报道数据较少的缺陷,选择使用Soave(SRK)方程,Wong-Sandler(WS)混合法则和通用化学活度系数(UNIQUAC)模型对新型制冷吸收工质对CO_2结合1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐(CO_2-[emim][Tf_2N])体系的相平衡数据进行关联,可得CO_2-[emim][Tf_2N]制冷吸收剂体系的超额吉布斯自由能(G~E)、超额焓(H~E)等热力学性质。结果表明:CO_2-[emim][Tf_2N]制冷吸收剂体系的G~E和H~E均受温度、压力和CO_2液相摩尔分数的影响,G~E的变化范围为-878.774—-260.195 J/mol,H~E的变化范围为-296.532—-26.494 5 J/mol,由G~E,H~E均为负值可知混合过程放热,符合热力学变化规律,由此可知CO_2-[emim][Tf_2N]制冷吸收剂体系具有成为吸收制冷循环新工质的基本特征,为CO_2-[emim][Tf_2N]用于吸收式制冷体系提供了依据。     

R1233zd(E)在[HMIM][PF6]中的溶解度和扩散系数的实验测量和理论计算

R1233zd(E)具有无毒、环保、不可燃等优点,而离子液体具有较宽的液体温度范围和良好的物理化学性质。R1233zd(E)和离子液体相结合可以成为一种优良的吸收式制冷工质对。测量了R1233zd(E)在[HMIM][PF₆]离子液体中的溶解度和扩散系数,温度测量范围为303.2~343.2 K,压力测量范围为23~140 kPa。为了方便工业化应用,采用NRTL方程和Arrhenius方程对实验结果进行了关联,计算结果和实验数据之间的平均偏差和最大偏差分别为2.45%和6.13%。     

一种新型液体除湿空调系统的实验研究

提出了一种新型液体除湿与蒸汽压缩式空调系统相结合的液体除湿系统的设计方案,并基于此方案制作了一个除湿量最高可达6L/H的试验样机.此样机以LiCI为除湿溶液,R22为制冷工质,同时实现制冷与除湿.本文研究了空气进口参数对制冷性能与除湿性能的影响.     

[Emim][Tf2N]离子液体支撑膜吸收CO2性能研究

为了研究离子液体支撑膜吸收CO_2的性能,针对CO_2的传统捕获方法造成环境污染、腐蚀设备等缺点,文章选用新型绿色工质离子液体[Emim][Tf_2N]作为CO_2的吸收剂,并负载于PVDF、PES 2种支撑膜上,在压力为0.2 MPa、流量为50 mL/min,温度为298—318 K范围内变化的条件下进行吸收CO_2的实验,并利用渗透系数、溶解度和扩散系数来评定支撑膜的吸收性能,其中溶解度数据采用van′t Hoff方程进行关联,扩散系数数据和渗透系数数据采用Arrhenius方程进行关联。模拟和实验结果表明:CO_2在2种离子液体支撑膜中的渗透系数和扩散系数随着温度的升高而增大,而溶解度随着温度的升高而降低,且PVDF离子液体支撑膜对CO_2的吸收性能优于PES离子液体支撑膜。因此,PVDF支撑膜较PES支撑膜更加适合用于工业应用中。     

功能离子液体水溶液吸收CO_2的研究

采用自制的功能离子液体1-2-胺乙基丁基咪唑溴盐([NH2ebim]Br)、1-2-胺乙基甲基咪唑溴盐([NH2emim]Br)的水溶液作为吸收剂,进行吸收CO2的研究。考察了不同浓度的功能离子液体水溶液吸收CO2的吸收速率,温度对CO2的吸收速率的影响,不同功能离子液体水溶液对吸收速率的影响,以及吸收剂的再生效率,并探讨了功能离子液体水溶液吸收CO2的机理。结果表明,功能离子液体水溶液实现了对CO2的化学吸收,吸收速率随着功能离子液体浓度和温度的增加而增加,而功能离子液体阳离子碳链长短对水溶液吸收CO2的速率影响不显著。实验中每摩尔功能离子液体吸收的CO2大于0.5 mol,其反应机理被提出。     

离子液体及其吸收机理的研究进展

介绍了近几年常用于吸收二氧化碳的几类离子液体,分别阐述了每种离子液体的特点,综述了国内外离子液体吸收二氧化碳的研究结果。对胺类离子液体吸收二氧化碳时的反应机理加以总结,分类介绍每种机理的特性。最后,针对离子液体现有的状况提出建议,并对未来的研究方向做了展望。     

功能离子液体水溶液吸收CO_2的研究

采用自制的功能离子液体1-2-胺乙基丁基咪唑溴盐([NH2ebim]Br)、1-2-胺乙基甲基咪唑溴盐([NH2emim]Br)的水溶液作为吸收剂,进行吸收CO2的研究。考察了不同浓度的功能离子液体水溶液吸收CO2的吸收速率,温度对CO2的吸收速率的影响,不同功能离子液体水溶液对吸收速率的影响,以及吸收剂的再生效率,并探讨了功能离子液体水溶液吸收CO2的机理。结果表明,功能离子液体水溶液实现了对CO2的化学吸收,吸收速率随着功能离子液体浓度和温度的增加而增加,而功能离子液体阳离子碳链长短对水溶液吸收CO2的速率影响不显著。实验中每摩尔功能离子液体吸收的CO2大于0.5 mol,其反应机理被提出。     

离子液体及其吸收机理的研究进展

介绍了近几年常用于吸收二氧化碳的几类离子液体,分别阐述了每种离子液体的特点,综述了国内外离子液体吸收二氧化碳的研究结果。对胺类离子液体吸收二氧化碳时的反应机理加以总结,分类介绍每种机理的特性。最后,针对离子液体现有的状况提出建议,并对未来的研究方向做了展望。     

氢氟烃在离子液体[HMIM][PF_6]中的扩散系数和亨利常数

氢氟烃+离子液体是一种非常有潜力的吸收式制冷循环工质对。利用压力衰减法测量了303.15~343.15K范围内6种氢氟烃(R32、R125、R161、R143a、R1234yf、R152a)在离子液体1-已基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([HMIM][PF_6])中的扩散系数和亨利常数。结果表明:6种氢氟烃在[HMIM][PF_6]中的扩散系数和亨利常数均随着温度的升高而增大。在6种氢氟烃中,因R32在[HMIM][PF_6]中具有较大的溶解度和扩散系数,所以R32+[HMIM][PF_6]较适合作为吸收式制冷循环的工质对。最后,采用Arrhenius方程对6种氢氟烃在[HMIM][PF_6]中的扩散系数和亨利常数进行了关联,计算结果与实验数据的平均绝对相对偏差分别小于2.5%和6.0%。     

功能化碱性离子液体在吸收CO_2领域的研究进展

综述了近年来离子液体吸收CO_2的研究进展,介绍了咪唑类碱性功能化离子液体吸收二氧化碳的机理、研究进展,评述了传统离子液体的咪唑类离子液体和吡啶类离子液体、氨基功能化离子液体、氨基酸基功能化等离子液体的最新研究进展及其优缺点。介绍了常规离子液体和功能型离子液体的不同溶解机制,阐述了增加溶剂对离子液体黏性的改良,指出离子液体制备工艺的改进方向,介绍了本课题组的工作进展,展望了离子液体的发展方向和研究重点。     

CO_2-[emim][Tf_2N]的汽液相平衡实验研究

针对氨系、水系等传统吸收式制冷工质对存在腐蚀性强、制冷量小的缺点,自行设计搭建用于测量CO_2-[emim][Tf_2N]汽液相平衡的实验台,在温度范围263. 15～358. 15 K、压力范围0. 17～2. 45 MPa条件下,测定了CO_2在离子液体[emim][Tf_2N]中的相平衡数据。结果表明,CO_2在离子液体[emim][Tf_2N]中的溶解度可达到0. 535,为CO_2-[emim][Tf_2N]在吸收式制冷系统中的应用奠定了基础数据。     

CO_2-[emim][Tf_2N]的汽液相平衡实验研究

针对氨系、水系等传统吸收式制冷工质对存在腐蚀性强、制冷量小的缺点,自行设计搭建用于测量CO_2-[emim][Tf_2N]汽液相平衡的实验台,在温度范围263. 15～358. 15 K、压力范围0. 17～2. 45 MPa条件下,测定了CO_2在离子液体[emim][Tf_2N]中的相平衡数据。结果表明,CO_2在离子液体[emim][Tf_2N]中的溶解度可达到0. 535,为CO_2-[emim][Tf_2N]在吸收式制冷系统中的应用奠定了基础数据。     

离子液体对CO_2的捕捉技术研究进展

本文综述了近年来各类离子液体对CO2的捕捉技术,主要包括传统离子液体、功能化离子液体、新型聚离子液体。同时比较CO2在不同种类的离子液体中溶解含量的差异,重点提出了新型聚离子液体对CO2的吸收,具有捕捉速率快和吸收容量高等特征。最后探讨了低黏度、低成本、低毒性离子液体是未来研究者们所研究方向。     

基于吸收式制冷循环的CaCl_2-LiCl/H_2O工质对研究

利用低品位的太阳能热、地热或者工业领域低温余热废热进行吸收式制冷是实现节能减排的一个有效途径。对具有良好制冷吸收特性的工质对CaCl_2-LiCl/H_2O进行了实验研究,通过测定不同质量比的CaCl_2-LiCl/H_2O溶液的饱和蒸气压,得出了CaCl_2与LiCl的质量比为2∶1的工质对即CaCl_2-LiCl (2∶1)/H_2O的制冷吸收特性最佳。CaCl_2-LiCl (2∶1)/H_2O与常规的工质对LiBr/H_2O相比,在大幅降低工质对成本的同时,在同一制冷工况下所需驱动热源温度即发生温度降低了5.8℃,而制冷COP提高0.041,?效率提高0.052。还系统测定了CaCl_2-LiCl(2∶1)/H_2O的结晶温度、密度、黏度、比热容、比焓以及腐蚀性。结果表明,相较于其他几种以CaCl_2为主要成分的工质对,CaCl_2-LiCl (2∶1)/H_2O具有较低的黏性,且对碳钢和紫铜的腐蚀性也较小,可满足实际工程应用的要求。     

离子液体在SO_2脱除中的研究进展

在分析了几类常见的离子液体吸收气体SO_2研究的基础上,针对现有物理化学吸收型离子液体存在的与SO_2结合力强、解析条件苛刻的缺点,重点介绍了新型的脱硫离子液体——醚基功能化咪唑类离子液体,该类离子液体是在物理吸收型咪唑类离子液体阳离子上引入醚基,醚基中的O易对SO_2中的S形成物理的作用力,可以通过增加醚基功能基团的数量形成多吸收位以增加吸收量,且再生条件温和。还对离子液体脱硫过程中的影响因素进行了分析和综述。     

氨基功能型离子液体吸收CO_2的性能

氨基功能型离子液体在常温常压下对CO_2具有较强的吸收选择性能,在分离固定CO_2方面具有较好的应用前景。合成了4种氨基功能型离子液体,对产物进行了IR和~1H NMR表征,探究了这些功能型离子液体的CO_2吸收性能及再生性能。结果表明,4种氨基功能型离子液体均具有强于常规型离子液体的CO_2吸收性能,再生性能良好,可循环使用;离子液体的CO_2溶解度受黏度影响显著,随吸收温度的升高而降低,随吸收压力的升高,吸收剂浓度的增加而增大;强化传质能提高再生效率,多次的再生对离子液体的吸收性能没有明显影响。