《LiNO3 - Ionic Liquids/H2O新型吸收式熱泵工質對的物性與套用研究》是依託北京科技大學，由羅春歡擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：LiNO3 - Ionic Liquids/H2O新型吸收式熱泵工質對的物性與套用研究
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：羅春歡
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目以研究具有優良熱物理性質和低腐蝕性的新型吸收式熱泵工質對為目的，對博士課題提出的LiNO3/H2O二元工質對進行最佳化。擬在LiNO3/H2O的基礎上添加一定比例的烷基取代類離子液體（IL，ionic liquids），探索新型的LiNO3-IL/H2O三元工質對以提高吸收能力，降低結晶溫度。系統地測定LiNO3-IL/H2O工質對的溶解度、飽和蒸氣壓、密度、運動黏度、比熱容、熱導率、表面張力、溶解熱和比焓等熱物性數據。通過對Li2MoO4等鉬酸鹽系無機緩蝕劑和2-巰基苯並咪唑等有機緩蝕劑進行復配研究，揭示pH值、溫度、濃度和復配緩蝕劑對碳鋼和紫銅腐蝕性的影響規律，確定最優的緩蝕條件，以降低LiNO3-IL/H2O對碳鋼和紫銅的腐蝕性，從而滿足高溫熱泵的套用要求。最後，基於TRNSYS軟體對LiNO3-IL/H2O直燃型雙效地源吸收式熱泵系統進行模擬計算與分析。
結題摘要
吸收式熱泵技術對於我國節能減排具有重要意義。但現有工質對存在易結晶、高溫腐蝕性強和對驅動熱源溫度要求較高等問題。本項目對新型的LiNO3-IL（ionic liquids）/H2O三元工質對展開研究，以解決現有工質對存在的不足。 通過對添加不同離子液體的LiNO3-IL/H2O三元工質對的飽和蒸汽壓和結晶溫度進行測定，確定了離子液體種類和質量比。系統地測定了LiNO3-IL/H2O的結晶溫度、飽和蒸氣壓、密度、黏度、比熱容、熱導率、溶解熱和比焓等熱物性數據，並採用最小二乘法進行了擬合。採用熱重對離子液體的熱穩定性進行了研究，陰離子為鹵族元素的咪唑類離子液體熱穩定性優於非鹵族元素離子液體。 研究了碳鋼和紫銅在LiNO3/H2O和LiNO3-IL/H2O工質對中的腐蝕性。通過對有機緩蝕劑2-巰基苯並咪唑和聚天冬氨酸與無機緩蝕劑Na2SiO3 9H2O和Li2MoO4等進行復配研究，揭示了復配緩蝕劑的影響規律，確定了最優緩蝕條件。0.4% Li2MoO4 + 0.1% 2-巰基苯並咪唑復配緩蝕劑，可以有效降低碳鋼和紫銅在LiNO3/H2O工質對中的腐蝕性，從而替代傳統Li2CrO4。而採用0.4%Na2SiO3 9H2 + 0.1%聚天冬氨酸復配緩蝕劑，可以有效降低碳鋼與紫銅在含鹵族元素的LiNO3-IL/H2O中的腐蝕速率，180oC時腐蝕速率分別為7.74 μm/y和55.74 μm/y，從而滿足高溫吸收式熱泵的套用要求。 基於以上實驗結果，對採用LiNO3-[EMIM]Cl/H2O、LiNO3-[BMIM]Br/H2O和LiNO3-[MMIM][DMP]/H2O三元工質對的單效和雙效吸收式熱泵的熱力學性能進行了模擬計算，並與傳統LiBr/H2O和LiNO3/H2O吸收式熱泵熱力學性能進行了比較。結果表明，在相同工況條件下，採用LiNO3-IL/H2O可有效降低LiNO3/H2O的結晶溫度，最大降低約30度。而與LiBr/H2O相比，LiNO3-IL/H2O具有更低的發生溫度和腐蝕性，最高使用溫度可以從165oC提高到220oC。吸收式熱泵採用LiNO3-IL/H2O作為工質對可以獲得相近的COP。 LiNO3-IL/H2O在熱物性和腐蝕性上表現出了一定的綜合優勢，該項目對於推動吸收式熱泵技術特別是高溫吸收式熱泵技術的發展具有積極意義。
