《HFCs/HCs+吸收劑工質對物理化學行為與吸收式動力循環特性》是依託北京化工大學，由鄭丹星擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：HFCs/HCs+吸收劑工質對物理化學行為與吸收式動力循環特性
- 依託單位：北京化工大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：鄭丹星
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
有效利用中低品位熱，將其用於發電，對於節能減排意義巨大。吸收式動力循環是一種先進的中低品位熱功轉化技術。本申請選擇氫氟烴類（HFCs）或烷烴類（HCs）+溶劑組合，以及HFCs/HCs+離子液體組合為工質對，採用化學熱力學與熱動力學方法，開展吸收式動力循環工質對基礎研究。研究建立一套Calvet微量量熱計和等溫合成法氣液相平衡同步測試實驗系統；測定HFCs/HCs+吸收劑工質對體系的比熱容、溶解度與氣液相平衡、吸收/解吸熱等基礎數據。建立描述工質對體系的高壓氣液相平衡與熱動力學的模型，闡明工質對分子間作用與工質對關鍵熱物性，及其與吸收/解吸過程物理化學行為的關聯規律。基於HFCs/HCs+吸收劑工質對熱物性開展HFCs/HCs+吸收劑工質對吸收式動力循環的模擬研究，揭示工質對的平衡熱物性以及吸收/解吸熱動力學特徵對循環特性的關聯規律，提出工質對創新的方法，為開拓先進吸收式動力循環提供支撐。
結題摘要
吸收式動力循環是一種先進的中低品位熱功轉化技術，其相關研究近年來形成了國際上關注的前沿熱點。在廣泛評價了氫氟烴類（HFCs）或烷烴類（HCs）+溶劑組合，以及HFCs/HCs+離子液體組合的基礎上，本項目選擇具有潛質的HFCs+溶劑組合為主要研究對象，採用化學熱力學與熱動力學方法，開展了循環工質體系的基礎研究。項目組研發了將高壓Calvet微量量熱計與等溫合成法高壓汽液相平衡（Vapor-liquid Equilibrium，VLE）裝置組合而成的“同步”測試實驗系統。同時還研製了高壓液相循環法的VLE測定實驗系統。選擇10種HFCs與9種有機溶劑，構成90個研究體系。利用UNIQUAC活度係數模型，計算了90個體系的超額Gibbs函式。篩選出HFC32、HFC152a、HFC161和HFC245fa等6種HFCs類動力工質；而且，從醯胺類、醚類和酮類等有機物中，篩選出DMF、DMETrEG和NMP等5種吸收劑，獲得了30種潛力組合。測定了HFC134a+ DMAC/NMP、HFC152a+DMF/DMAC/DMEDEG/DMETrEG/NMP、HFC161+NMP/DMF/ DMEDEG/DMAC/DMETrEG、HFC245fa+ DMF/DMEDEG/NMP/DMAC等22個體系的VLE數據。以NRTL活度係數模型，擬合了各個實驗體系的模型參數，模型化的熱力學一致性良好。測定了HFC161+DMETEG/DMETrEG/DMEDEG體系的溶解度與吸收熱數據。分析了三個體系的微分吸收焓與積分吸收焓隨著溶解度的變化規律，以及吸收過程的吸收速率常數、活化能等熱動力學參數的特性。研究了分子間氫鍵作用和化學結構與體系熱化學特性的關聯。驗證了同步測試實驗與熱動力學理論分析方法的有效性。基於本課題組此前提出的化學熱機概念，藉助HFCs/FCs優勢動力工質篩選與循環特性模擬的方法，從20種HFCs/FCs動力工質以及4種醯胺類吸收劑中，優選並分析了HFC245fa+DMETrEG、HFC236fa+DMETrEG和HFC161+DMETrEG三個循環的特性。以工質對篩選與循環特性評價，揭示了工質體系關鍵熱物性對循環特性的影響規律。據文獻統計，本課題組是國際上發表吸收式動力循環工質體系測試數據最多的研究組。本課題組有關的研究基礎工作成果將為開拓先進吸收式動力循環提供支撐。
