工程科学学报，第41卷，第6期：731-740,2019年6月 Chinese Journal of Engineering,Vol.41,No.6:731-740,June 2019 DOI:10.13374/j.issn2095-9389.2019.06.004:http://journals.ustb.edu.cn LiBr一BMIM]Cl/H,O新型三元工质对的密度、黏度、 比热容及比焓 罗春欢2”，王亚楠”，韩旭”，李艺群”，苏庆泉2四 1)北京科技大学能源与环境工程学院，北京1000832)北京科技大学北京市高校节能与环保工程研究中心，北京100083 ☒通信作者，E-mail:suqingquan(@ustb.cdu.cn 摘要在前期研究的基础上，对LiB一BMM]CI/H,O三元工质对的其他重要热力学数据进行了系统地测定，包括密度、黏 度、比热容和比焓.采用最小二乘法对测定的热力学数据进行回归，得到了物性方程：实验值与物性方程计算值的平均绝对相 对偏差(average absolute relative deviation,AARD)分别为0.03%、l.10%、0.29%和0.01%.除了结晶温度和腐蚀性，黏度是影 响工质对实际应用的另外一个重要因素，LiBr一BMIM0C/H,0三元工质对的运动黏度小于25mm2·s',满足实际应用要求， 且很好地改善了离子液体的高黏度问题. 关键词离子液体：溴化锂：工质对：热物性：吸收式热泵 分类号TK01·9 Density,viscosity,specific heat capacity,and specific enthalpy of a novel ternary working pair:LiBr-[BMIM]Cl/H,O LU0Chun-huan》,WANG Ya-nan'”,HAN Xu”,山Yi-un',SU Qing-quan'2s 1)School of Energy and Environmental Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)Beijing Engineering Research Center for Energy Saving and Environmental Protection,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083 China Corresponding author,E-mail:suqingquan@ustb.edu.cn ABSTRACT Absorption heat pump (AHP)system is an energy-saving technology that utilizes renewable energy or industrial waste heat for refrigeration and heating.Therefore,it has attracted much attention for use in residential and industrial buildings.The thermo- dynamic performance of the AHP system greatly depends on the thermodynamic properties of its working pairs.In commercial applica- tions,LiBr/H2O is usually used as a traditional working pair.However,its shortcomings of easy crystallization and severe corrosion have significant impacts on the practical application of high-temperature AHP systems.To overcome the shortcomings of LiBr/H2O, various ionic liquids (ILs)/H2O mixtures have been recently investigated as alternative working pairs.Though ILs/H2O has a wider operating temperature range and less corrosiveness,ILs/HO working pairs generally have very high viscosity,which restricts its practi- cal applications.To further solve the above shortcomings of LiBr/H2O and IIs/H2O,a new ternary working pairs LiBr-[BMIM]CI/ H2O was proposed in the previous study.Compared to the traditional LiBr/H2O binary working pair,the LiBr-[BMIM]CI/H2O terna- ry working pair has advantages in terms of crystallization temperature and corrosiveness.LiB-[BMIM]CI/H2O shows a great potential in the practical application of an AHP and refrigeration systems,especially at a high temperature.Based on the previous study,in this work,several important thermodynamic properties,including densities,viscosities,specific heat capacities,and specific enthalpies 收稿日期：2018-05-30 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51506005)：中央高校基本科研业务费资助项目(FRFTPA48910A3)
工程科学学报，第 41 卷，第 6 期: 731--740，2019 年 6 月 Chinese Journal of Engineering，Vol． 41，No． 6: 731--740，June 2019 DOI: 10． 13374 /j． issn2095--9389． 2019． 06． 004; http: / /journals． ustb． edu． cn LiBr--［BMIM］Cl / H2 O 新型三元工质对的密度、黏度、 比热容及比焓 罗春欢1，2) ，王亚楠1) ，韩 旭1) ，李艺群1) ，苏庆泉1，2) 1) 北京科技大学能源与环境工程学院，北京 100083 2) 北京科技大学北京市高校节能与环保工程研究中心，北京 100083 通信作者，E-mail: suqingquan@ ustb． edu． cn 摘 要 在前期研究的基础上，对 LiBr--［BMIM］Cl /H2O 三元工质对的其他重要热力学数据进行了系统地测定，包括密度、黏 度、比热容和比焓． 采用最小二乘法对测定的热力学数据进行回归，得到了物性方程; 实验值与物性方程计算值的平均绝对相 对偏差( average absolute relative deviation，AAＲD) 分别为 0. 03% 、1. 10% 、0. 29% 和 0. 01% ． 除了结晶温度和腐蚀性，黏度是影 响工质对实际应用的另外一个重要因素，LiBr--［BMIM］Cl /H2O 三元工质对的运动黏度小于 25 mm2 ·s － 1，满足实际应用要求， 且很好地改善了离子液体的高黏度问题． 关键词 离子液体; 溴化锂; 工质对; 热物性; 吸收式热泵 分类号 TK01 + 9 收稿日期: 2018--05--30 基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 51506005) ; 中央高校基本科研业务费资助项目( FＲF-TP-18-010A3) Density，viscosity，specific heat capacity，and specific enthalpy of a novel ternary working pair: LiBr--［BMIM］Cl /H2O LUO Chun-huan1，2) ，WANG Ya-nan1) ，HAN Xu1) ，LI Yi-qun1) ，SU Qing-quan1，2) 1) School of Energy and Environmental Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China 2) Beijing Engineering Ｒesearch Center for Energy Saving and Environmental Protection，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083， China Corresponding author，E-mail: suqingquan@ ustb． edu． cn ABSTＲACT Absorption heat pump ( AHP) system is an energy-saving technology that utilizes renewable energy or industrial waste heat for refrigeration and heating． Therefore，it has attracted much attention for use in residential and industrial buildings． The thermodynamic performance of the AHP system greatly depends on the thermodynamic properties of its working pairs． In commercial applications，LiBr /H2O is usually used as a traditional working pair． However，its shortcomings of easy crystallization and severe corrosion have significant impacts on the practical application of high-temperature AHP systems． To overcome the shortcomings of LiBr /H2O， various ionic liquids ( ILs) /H2O mixtures have been recently investigated as alternative working pairs． Though ILs /H2O has a wider operating temperature range and less corrosiveness，ILs /H2O working pairs generally have very high viscosity，which restricts its practical applications． To further solve the above shortcomings of LiBr /H2O and ILs /H2O，a new ternary working pairs LiBr--［BMIM］Cl / H2O was proposed in the previous study． Compared to the traditional LiBr /H2O binary working pair，the LiBr--［BMIM］Cl /H2O ternary working pair has advantages in terms of crystallization temperature and corrosiveness． LiBr--［BMIM］Cl /H2O shows a great potential in the practical application of an AHP and refrigeration systems，especially at a high temperature． Based on the previous study，in this work，several important thermodynamic properties，including densities，viscosities，specific heat capacities，and specific enthalpies
·732 工程科学学报，第41卷，第6期 were systematically measured and correlated using the least-squares method,and the average absolute relative deviation (AARD) between the measured data and the calculated data is 0.03%,1.10%,0.29%,and 0.01%,respectively.In addition to the crystalli- zation temperature and corrosiveness,viscosity is another key thermodynamic property affecting the practical application of working pairs in AHP system.The viscosity of LiBr-[BMIM]Cl/H2O is less than 25 mm2s,which is well compatible with the application requirement.Moreover,the addition of LiBr in [BMIM]CI/H,O is beneficial for improving the high viscosity of ionic liquids. KEY WORDS ionic liquid;lithium bromide:working pair:thermophysical properties:absorption heat pump 吸收式热泵技术可以利用可再生能源或工业废 较高的浓度下运行，具有较高的黏度，影响了推广 热进行驱动达到制冷和供热的目的，表现出了较强 与实际应用 的节能潜力“-.吸收式热泵的性能主要依赖于所 为了解决LiBr/H20的结晶、腐蚀性问题和Ls/ 采用工质对的热物理性质.作为传统的工质对， H,O的高黏度问题，作者将LiBr/H,0与BMIM]CI LBr/H,0存在腐蚀性强和易结晶的问题，限制了其 结合起来提出了LiBr-[BMM]Cl/H,O(LiBr/ 工程实际应用. BMM]Cl质量比为2.5：1)三元工质对，并对其结 为了解决LiBr/H,0工质对存在的问题，国内外 晶温度、饱和蒸气压和腐蚀性进行了研究网.本文 学者开展了大量的研究寻找替代工质对，主要包括 将在前期研究的基础上，继续对LiBr一BMIM]Cl/ 无机盐水和有机工质对.现有无机盐替代工质对无 H,0三元工质对的其他主要热物性进行研究，这些 法同时解决结晶问题和腐蚀性问题，而有机工质对 数据对基于该三元工质对的吸收式热泵的热力学计 主要以醇类为主，存在易燃有毒等不足同，近年来， 算与实际应用具有重要意义. 离子液体(ionic liquids,Ls)由于具有优良的热物 理性质开始被学者用作替代工质对进行研究.从 1实验材料和方法 2004年Kim等0首先提出[BMIM][BF4]/H20, 1.1材料 BM]Br/H,O和hydemin]BF,]/H,0以来，大 [BMIM CI 1-butyl-3-methylimidazolium chlo- 量的学者开始对Ls/H,0工质对展开研究.Zhao的 ide),上海成捷化学有限公司提供.LiBr和KCl由 研究团队B-)提出采用[EMISE]/H,O、[EMIM] 天津津科精细化工研究院。实验用去离子水，电阻 DEP]/H,0和MMIM][DMP]/H,O作为替代工 为18.2MD.具体详细见表1.实验所用化学试剂 质对，并对它们的饱和蒸气压、密度、黏度、比热容及 没有做进一步提纯处理 其他热物性进行了系统地测定.Zheng的研究团 表1实验用试剂材料详细数据 队s-对不同阴离子(CI、Br、[DMP]-和 Table 1 Detailed information of chemical samples BF4]-等)的咪唑类Ls/H,0工质对的热物性展 试剂 纯度/%含水质量分数/% 分析方法 开了研究，并建立了离子液体选择标准.除了对 DBMIM]CI >99.0 99.5 也对基于Ls/H,0工质对的吸收式热泵循环的性能 KCI >99.0 进行了计算与分析.Kim等3采用数值计算的方 法，分析比较了不同工质对LsH,0、Ls/R32和 1.2实验装置和方法 s/R124的性能系数，发现Ls与水结合可以获得 1.2.1密度 最高的性能系数(coefficient of performance,COP). 采用毛细管密度瓶对LiBr一BMIM]Cl/H,O三 Zhang与Hus-a基于测定的热物性数据，模拟计 元工质对的密度进行测定.试验装置主要由精密乌 算了吸收式制冷循环采用EMIM]DMP]/H,O时 式黏度计油槽（中西SYP1003H,北京）、容积为 的热力学性能，并与LiBr/H,O吸收式循环的性能 50cm3带有1mm毛细管的密度瓶和分析天平（赛多 进行了比较，结果表明前者获得的性能系数小于 利斯，德国)组成.首先用超纯水将毛细管密度瓶清 后者，但降低了发生温度的要求.Zheng等m也对 洗干净并冷风吹干，精确称量质量m1·然后将超纯 前期Ls/H,0工质对的相关研究进展进行了全面 水煮沸30mim、冷却至室温倒入密度瓶，将盖拧上浸 的总结，与LiBr/H,0工质对相比，Ls/H,0工质对 入精密黏度计油槽内，如图1所示.由于超纯水温 具有较低的结晶温度和腐蚀性，但是通常需要在 度升高使体积膨胀，部分水从毛细管溢出.当达到
工程科学学报，第 41 卷，第 6 期 were systematically measured and correlated using the least-squares method，and the average absolute relative deviation ( AAＲD) between the measured data and the calculated data is 0. 03% ，1. 10% ，0. 29% ，and 0. 01% ，respectively． In addition to the crystallization temperature and corrosiveness，viscosity is another key thermodynamic property affecting the practical application of working pairs in AHP system． The viscosity of LiBr--［BMIM］Cl /H2O is less than 25 mm2 ·s － 1，which is well compatible with the application requirement． Moreover，the addition of LiBr in ［BMIM］Cl /H2O is beneficial for improving the high viscosity of ionic liquids． KEY WOＲDS ionic liquid; lithium bromide; working pair; thermophysical properties; absorption heat pump 吸收式热泵技术可以利用可再生能源或工业废 热进行驱动达到制冷和供热的目的，表现出了较强 的节能潜力［1 － 2］． 吸收式热泵的性能主要依赖于所 采用工质对的热物理性质． 作为传统的工质对， LiBr /H2O 存在腐蚀性强和易结晶的问题，限制了其 工程实际应用． 为了解决 LiBr /H2O 工质对存在的问题，国内外 学者开展了大量的研究寻找替代工质对，主要包括 无机盐水和有机工质对． 现有无机盐替代工质对无 法同时解决结晶问题和腐蚀性问题，而有机工质对 主要以醇类为主，存在易燃有毒等不足［3］． 近年来， 离子液体( ionic liquids，ILs) 由于具有优良的热物 理性质开始被学者用作替代工质对进行研究． 从 2004 年 Kim 等［4］ 首先 提 出［BMIM］［BF4］/H2O， ［BMIM］Br /H2O 和［hydemin］［BF4］/H2O 以来，大 量的学者开始对 ILs /H2O 工质对展开研究． Zhao 的 研究 团 队［5--7］ 提 出 采 用［EMISE］/H2O、［EMIM］ ［DEP］/H2O 和［MMIM］［DMP］/H2O 作为替代工 质对，并对它们的饱和蒸气压、密度、黏度、比热容及 其他热物性进行了系统地测定． Zheng 的研究团 队［8--12］ 对 不 同 阴 离 子 ( Cl － 、Br － 、［DMP］－ 和 ［BF4］－ 等) 的咪唑类 ILs /H2O 工质对的热物性展 开了研究，并建立了离子液体选择标准． 除了对 ILs /H2O 工质对的热物性进行研究以外，大量学者 也对基于 ILs /H2O 工质对的吸收式热泵循环的性能 进行了计算与分析． Kim 等［13--14］采用数值计算的方 法，分析比较了不同工质对 ILs /H2O、ILs /Ｒ32 和 ILs /Ｒ124 的性能系数，发现 ILs 与水结合可以获得 最高的性能系数( coefficient of performance，COP) ． Zhang 与 Hu［15--16］基于测定的热物性数据，模拟计 算了吸收式制冷循环采用［EMIM］［DMP］/H2O 时 的热力学性能，并与 LiBr /H2O 吸收式循环的性能 进行了比较，结果表明前者获得的性能系数小于 后者，但降低了发生温度的要求． Zheng 等［17］也对 前期 ILs /H2O 工质对的相关研究进展进行了全面 的总结，与 LiBr /H2O 工质对相比，ILs /H2O 工质对 具有较低的结晶温度和腐蚀性，但是通常需要在 较高的浓度下运行，具有较高的黏度，影响了推广 与实际应用． 为了解决 LiBr /H2O 的结晶、腐蚀性问题和 ILs / H2O 的高黏度问题，作者将 LiBr /H2O 与［BMIM］Cl 结 合 起 来 提 出 了 LiBr--［BMIM］Cl /H2O ( LiBr / ［BMIM］Cl 质量比为 2. 5∶ 1) 三元工质对，并对其结 晶温度、饱和蒸气压和腐蚀性进行了研究［18］． 本文 将在前期研究的基础上，继续对 LiBr--［BMIM］Cl / H2O 三元工质对的其他主要热物性进行研究，这些 数据对基于该三元工质对的吸收式热泵的热力学计 算与实际应用具有重要意义． 1 实验材料和方法 1. 1 材料 ［BMIM］Cl ( 1-butyl-3-methylimidazolium chloride) ，上海成捷化学有限公司提供． LiBr 和 KCl 由 天津津科精细化工研究院． 实验用去离子水，电阻 为 18. 2 MΩ． 具体详细见表 1． 实验所用化学试剂 没有做进一步提纯处理． 表 1 实验用试剂材料详细数据 Table 1 Detailed information of chemical samples 试剂 纯度/% 含水质量分数/% 分析方法 ［BMIM］Cl ＞ 99. 0 ＜ 0. 3 凯氏定氮法 LiBr ＞ 99. 5 — — KCl ＞ 99. 0 — — 1. 2 实验装置和方法 1. 2. 1 密度 采用毛细管密度瓶对 LiBr--［BMIM］Cl /H2O 三 元工质对的密度进行测定． 试验装置主要由精密乌 式黏 度 计 油 槽( 中 西 SYP1003-H，北 京) 、容 积 为 50 cm3 带有 1 mm 毛细管的密度瓶和分析天平( 赛多 利斯，德国) 组成． 首先用超纯水将毛细管密度瓶清 洗干净并冷风吹干，精确称量质量 m1 ． 然后将超纯 水煮沸 30 min、冷却至室温倒入密度瓶，将盖拧上浸 入精密黏度计油槽内，如图 1 所示． 由于超纯水温 度升高使体积膨胀，部分水从毛细管溢出． 当达到 · 237 ·
罗春欢等：LiB一BMM]Cl/H,O新型三元工质对的密度、黏度、比热容及比焓 ·733· 热平衡后，继续保持20min至不再有液体流出为 1.60 止，取出密度瓶，用滤纸擦去溢出毛细管外和密度瓶 。实验值 ·一文献值网 上的超纯水，称出质量m2.根据《化学化工物性数 1.55 据手册》阿上水在相应温度T下的密度p,可以 确定密度瓶在该温度下的体积V,: 1.50 50 9 m2-m1 V=- (1) Pw.T 1.45 乌式毛细管黏度计 热电偶 14 290300310320330340350360370.380390 T/K 密度瓶 图2质量分数为50%的LiBr/H0溶液的密度实验值与文献值 比较 铅垂线 Fig.2 Comparison of the density of 50%mass fraction of LiBr/H2O between the data measured in this work and literature data 可视窗7 硅油 1.2.2黏度 铁架 采用乌氏毛细管黏度计对LiBr一BMIM]CI/ 精密黏度计油相 H,0工质对的运动黏度进行测定.此方法根据泊松 定律，一定体积的液体在一定压力梯度下通过给定 毛细管所需的时间正比于层流液体的黏度.实验操 作方便，测定精度高，能够进行黏度的绝对测定.该 图1密度和黏度测量原理图 方法与密度一样，在精密乌式黏度计油槽中进行测 Fig.I Schematic of measurement apparatus for density and viscosity 定，如图1所示.测定仪器为一组具有不同黏度计 倒出蒸馏水，密度瓶用少量乙醇洗涤数次，用电 常数的乌氏毛细管黏度计（毛细管内径：0.46、0.58、 吹风冷风吹干·按上述方法测定出被测液体和密度 0.73和0.91mm)和秒表组成.测定前先分别用纯 瓶总质量m3,当温度低于353.15K时，根据该温度 水和乙醇清洗乌氏毛细管黏度计内部，在室温下自 下密度瓶的体积计算得到LiBr一BMIM]CI/H,O三 然干燥.待精密黏度计油槽温度稳定后，用移液管 元工质对的密度： 将大约50mL的待测溶液注入乌氏毛细管黏度计， Prm (2) 并垂直放入精密黏度计油槽中.大约20min达到热 V 平衡后，开始测定.当溶液流过上刻度时开始计时， 当温度高于353.15K时，密度瓶中水的蒸发损 流过底部刻度停止计时.每次测定使溶液在毛细管 失开始比较明显，按照硼硅玻璃膨胀系数为1.0× 内的流动时间不少于200s,重复测定3次，每次时 105计算密度.每组数据重复测定3次取平均值. 间偏差小于1s,取平均值进行计算.由式(3)计算 该实验方法通过在温度30~100℃内测定质量分数 得到LiBr一BMM]Cl/H,O工质对的运动黏度v, 为50%的LiBr水溶液的密度进行验证.考虑到无 mm2.s-1: 水LBr的强吸湿性，所用LiBr试剂由试剂瓶和双层 v=kT (3) 密封袋密封，并置于真空干燥箱内保存，LiB水溶液 和待测试样在通入干燥空气的操作箱内配制，在储 式中，k为黏度计常数，mm2·s-2:r为3次测定时间 存和使用过程中LiBr试剂呈粉末状，没有出现明显 的平均值，s.该实验方法同样通过在温度范围30~ 吸湿现象.如图2所示，实验值与文献值0吻合较 100℃内测定质量分数为50%的LiBr水溶液的运动 好，平均绝对相对偏差为0.30%.与文献值相比，实 黏度进行验证.如图3所示，实验值与文献值0吻 验值略小于文献值.由于使用过程中，LBr试剂难 合良好，平均绝对相对偏差为1.20%. 免会有微弱吸湿，这会造成测定的密度数据偏小. 1.2.3比热容 采用的硼硅玻璃膨胀系数可能稍微偏大，也会造成 采用THT公司的微型反应量热仪μRC测量比 测定的密度数据偏小. 热容.由于反应规模小，响应快，微型反应量热仪
罗春欢等: LiBr--［BMIM］Cl /H2O 新型三元工质对的密度、黏度、比热容及比焓 热平衡后，继续保持 20 min 至不再有液体流出为 止，取出密度瓶，用滤纸擦去溢出毛细管外和密度瓶 上的超纯水，称出质量 m2 ． 根据《化学化工物性数 据手册》［19］上水在相应温度 T 下的密度 ρw，t，可以 确定密度瓶在该温度下的体积 VT : VT = m2 － m1 ρw，T ( 1) 图 1 密度和黏度测量原理图 Fig． 1 Schematic of measurement apparatus for density and viscosity 倒出蒸馏水，密度瓶用少量乙醇洗涤数次，用电 吹风冷风吹干． 按上述方法测定出被测液体和密度 瓶总质量 m3，当温度低于 353. 15 K 时，根据该温度 下密度瓶的体积计算得到 LiBr--［BMIM］Cl /H2O 三 元工质对的密度: ρs，T = m3 － m1 VT ( 2) 当温度高于 353. 15 K 时，密度瓶中水的蒸发损 失开始比较明显，按照硼硅玻璃膨胀系数为 1. 0 × 10 － 5计算密度． 每组数据重复测定 3 次取平均值． 该实验方法通过在温度 30 ～ 100 ℃ 内测定质量分数 为 50% 的 LiBr 水溶液的密度进行验证． 考虑到无 水 LiBr 的强吸湿性，所用 LiBr 试剂由试剂瓶和双层 密封袋密封，并置于真空干燥箱内保存，LiBr 水溶液 和待测试样在通入干燥空气的操作箱内配制，在储 存和使用过程中 LiBr 试剂呈粉末状，没有出现明显 吸湿现象． 如图 2 所示，实验值与文献值［20］吻合较 好，平均绝对相对偏差为 0. 30% ． 与文献值相比，实 验值略小于文献值． 由于使用过程中，LiBr 试剂难 免会有微弱吸湿，这会造成测定的密度数据偏小． 采用的硼硅玻璃膨胀系数可能稍微偏大，也会造成 测定的密度数据偏小． 图 2 质量分数为 50% 的 LiBr /H2O 溶液的密度实验值与文献值 比较 Fig． 2 Comparison of the density of 50% mass fraction of LiBr /H2O between the data measured in this work and literature data 1. 2. 2 黏度 采用乌氏毛细管黏度计对 LiBr--［BMIM］Cl / H2O 工质对的运动黏度进行测定． 此方法根据泊松 定律，一定体积的液体在一定压力梯度下通过给定 毛细管所需的时间正比于层流液体的黏度． 实验操 作方便，测定精度高，能够进行黏度的绝对测定． 该 方法与密度一样，在精密乌式黏度计油槽中进行测 定，如图 1 所示． 测定仪器为一组具有不同黏度计 常数的乌氏毛细管黏度计( 毛细管内径: 0. 46、0. 58、 0. 73 和 0. 91 mm) 和秒表组成． 测定前先分别用纯 水和乙醇清洗乌氏毛细管黏度计内部，在室温下自 然干燥． 待精密黏度计油槽温度稳定后，用移液管 将大约 50 mL 的待测溶液注入乌氏毛细管黏度计， 并垂直放入精密黏度计油槽中． 大约 20 min 达到热 平衡后，开始测定． 当溶液流过上刻度时开始计时， 流过底部刻度停止计时． 每次测定使溶液在毛细管 内的流动时间不少于 200 s，重复测定 3 次，每次时 间偏差小于 1 s，取平均值进行计算． 由式( 3) 计算 得到 LiBr--［BMIM］Cl /H2O 工质对的运动黏度 ν， mm2 ·s － 1 : ν = k·τ ( 3) 式中，k 为黏度计常数，mm2 ·s － 2 ; τ 为 3 次测定时间 的平均值，s． 该实验方法同样通过在温度范围 30 ～ 100 ℃内测定质量分数为 50% 的 LiBr 水溶液的运动 黏度进行验证． 如图 3 所示，实验值与文献值［20］吻 合良好，平均绝对相对偏差为 1. 20 % ． 1. 2. 3 比热容 采用 THT 公司的微型反应量热仪 μＲC 测量比 热 容． 由于反应规模小，响应快，微型反应量热仪 · 337 ·
·734 工程科学学报，第41卷，第6期 3.0 验前向密闭工作箱中通入干燥空气，将密封工作箱 。实验值 2.5 。-文献值网 内原有的空气排尽.然后选择两个质量相近（△m< 0.1mg)的空白玻璃瓶，将其分别置于试样槽和参比 2.0 槽中，设定升温程序，测定空白样品的温度-热量曲 1.5 线.空白曲线测定完毕后，在通有干燥空气的密封 操作箱内，用天平称取一定量的离子液体于试样玻 1.0 璃瓶中，密封后再次置于微量热仪的试样槽中，设定 0.5 相同升温程序，测定试样的温度-热量曲线.实验结 束后，根据得到的空白和试样的温度-热量曲线，计 29030031032030340350360370380390 T/K 算比热容： 图3质量分数为50%的LiBr/H,0溶液的黏度实验值与文献值 P,de -Pdr C。= (4) 比较 m·△T Fig.3 Comparison of the viscosity of 50%mass fraction of LiBr/ 式中，Cn为定压比热容，J"g1·K-1;m为样品质量， H,O between the data measured in this work and literature data mg;P,为总的功率，mW;P为空白样的功率，mW:t μRC在量热领域有很多的应用.具体实验装置如 为时间，s;△T为温升，K.同样通过测定质量分数为 图4所示 50%的LiBr水溶液的比热容对实验方法进行验证. 由于BMIM]Cl和LiBr具有较强的吸水性，实 如图5所示，实验值略大于文献值，但整体吻合良 样品槽 参比槽 微量热仪 数据处理器 干燥空气 干燥操作箱 图4μRC微量热仪测定比热容原理图 Fig.4 Schematic of measurement apparatus for specific heat capacity using pRC 2.7 能是因为在加热升温过程中有微量水蒸发，增加了 2.6 ·实验值 。-文献值 热量补偿，由于试样量较少，会产生一定的系统 2.5 。-文献值2四 误差 24 23 1.2.4溶解焓 2.2 8888 溶解焓采用增加了注入附件的微型反应量热仪 2.1 uRC进行测定，测定方法为等温法.具体实验装置 2.0 如图6所示. 1.9 在密封操作箱内，用天平先后称取质量比LBr/ 1.8 13030031032033034035036030380390 BMIM]Cl为2.5：1的BMM]Cl和LiBr试剂于不 T/K 锈钢递送管中，并用聚四氟注入棒密封.选取两个 图5质量分数为50%的LBr/H20溶液的比热容实验值与文献 质量相近的玻璃瓶.根据待测定浓度，计算称取定 值比较 量去离子水于试样瓶和参比瓶中.将密封的递送管 Fig.5 Comparison of specific heat eapacity of 50%mass fraction of 与试样瓶按图6(b)中组装，并置于微反应量热仪试 LiBr/H2O between the data measured in this work and literature data 样槽中.参比瓶密封置于参比槽中.待设定温度稳 好.实验值与文献值21]和22]的平均绝对相对 定后，将BMM]Cl和LiBr注入瓶中，与水混合，等 偏差分别为3.24%和2.62%.同密度一样，LiBr试 热量曲线稳定后，积分计算得到溶解热。单位质量 剂的微弱吸湿会使测定的比热容数据偏大.但也可 溶液的溶解焓由式(5)计算得到：
工程科学学报，第 41 卷，第 6 期 图 3 质量分数为 50% 的 LiBr /H2O 溶液的黏度实验值与文献值 比较 Fig． 3 Comparison of the viscosity of 50% mass fraction of LiBr / H2O between the data measured in this work and literature data μＲC 在量热领域有很多的应用． 具体实验装置如 图 4 所示． 由于［BMIM］Cl 和 LiBr 具有较强的吸水性，实 验前向密闭工作箱中通入干燥空气，将密封工作箱 内原有的空气排尽． 然后选择两个质量相近( Δm ＜ 0. 1 mg) 的空白玻璃瓶，将其分别置于试样槽和参比 槽中，设定升温程序，测定空白样品的温度－热量曲 线． 空白曲线测定完毕后，在通有干燥空气的密封 操作箱内，用天平称取一定量的离子液体于试样玻 璃瓶中，密封后再次置于微量热仪的试样槽中，设定 相同升温程序，测定试样的温度－热量曲线． 实验结 束后，根据得到的空白和试样的温度－热量曲线，计 算比热容: Cp = ∫Δt Ptdt － ∫Δt Pb dt m·ΔT ( 4) 式中，Cp为定压比热容，J·g － 1·K － 1 ; m 为样品质量， mg; Pt为总的功率，mW; Pb为空白样的功率，mW; t 为时间，s; ΔT 为温升，K． 同样通过测定质量分数为 50% 的 LiBr 水溶液的比热容对实验方法进行验证． 如图 5 所示，实验值略大于文献值，但整体吻合良 图 4 μＲC 微量热仪测定比热容原理图 Fig． 4 Schematic of measurement apparatus for specific heat capacity using μＲC 图 5 质量分数为 50% 的 LiBr /H2O 溶液的比热容实验值与文献 值比较 Fig． 5 Comparison of specific heat capacity of 50% mass fraction of LiBr /H2O between the data measured in this work and literature data 好． 实验值与文献值［21］和［22］的平均绝对相对 偏差分别为 3. 24% 和 2. 62% ． 同密度一样，LiBr 试 剂的微弱吸湿会使测定的比热容数据偏大． 但也可 能是因为在加热升温过程中有微量水蒸发，增加了 热量 补 偿，由于试样量较少，会产生一定的系统 误差． 1. 2. 4 溶解焓 溶解焓采用增加了注入附件的微型反应量热仪 μＲC 进行测定，测定方法为等温法． 具体实验装置 如图 6 所示． 在密封操作箱内，用天平先后称取质量比 LiBr / ［BMIM］Cl 为 2. 5∶ 1的［BMIM］Cl 和 LiBr 试剂于不 锈钢递送管中，并用聚四氟注入棒密封． 选取两个 质量相近的玻璃瓶． 根据待测定浓度，计算称取定 量去离子水于试样瓶和参比瓶中． 将密封的递送管 与试样瓶按图 6( b) 中组装，并置于微反应量热仪试 样槽中． 参比瓶密封置于参比槽中． 待设定温度稳 定后，将［BMIM］Cl 和 LiBr 注入瓶中，与水混合，等 热量曲线稳定后，积分计算得到溶解热． 单位质量 溶液的溶解焓由式( 5) 计算得到: · 437 ·
罗春欢等：LiB一BMM]Cl/H,O新型三元工质对的密度、黏度、比热容及比焓 ·735· 聚四氟注人棒 递送管 聚四氟注人棒 μRC微量热仪 不锈钢套 聚四氟相 聚四氟盖 瓶盖 玻璃瓶 转子 (b) 装配图 Experimental diagrm 图6溶解焓测定原理图.(a)注入组件：(b)组件装配图：(c)装置图 Fig.6 Schematic of apparatus for dissolution enthalpy:(a)plunger parts:(b)integration diagram:(c)set-up diagram 0 (5) LBr一BMM]CI/H,O三元系的溶解焓测定温度T。 △ha=mu+mL+mH0 为313.15K.假定纯的吸收剂和H,0在0℃时的比 式中，Q为溶解过程中的热量（吸热取+，放热取 焓均为418.60kJ·kg1,则各纯组分在不同温度下 -）,kJ;mum和mHo分别为加入的LiBr、BMIM] 的比焓值由式(8)得到： Cl和水的质量，kg.△h为基于溶液质量的溶解 313.15 h:= C,dT+418.60 (8) 焓，kJ·kg.为了对溶解焓测定实验方法进行验 J273.15 证，在298.15K下测定了质量分数分别为7.64%、 式中，Cp:为纯组分i比热容，kJkg1K.比焓实 3.97%和2.03%的KCl在去离子水中的溶解焓，并 验方法同样通过测定质量分数为50%和60%的 与相同质量分数下的文献值进行了比较.如表2 LiBr/H,0工质对的比焓进行验证.如图7所示，测 所示，实验值与文献值吻合较好，相对偏差分别为 定值与文献24]吻合较好，实验与文献数据的平均 1.39%、1.75%和1.59% 绝对相对偏差为1.20%. 450 表2温度为298.15K和p=0.1MPa时KC在水中的积分溶解焓 -50%LB/H,O实验值 △has -…60%LiBr/H,0实验值 400 Table 2 Integral dissolution enthalpyh for KCl in water at 298.15 ·S0%L,B/H0文献值 ▲6O%LB/H,0文献值4 K and p =0.1 MPa 350 KCl质量 KCI/H,O △hk/(kJ.mal-l) 相对 分数/% 摩尔比 实验值 文献值网 偏差/% 300 7.64 1:50 16.845 17.083 1.39 250 3.97 1:100 17.122 17.427 1.75 2.03 1:200 17.277 17.556 1.59 209802030031032030340350360370380 T/K 1.2.5比焓 图7质量分数为50%和60%的LiB/H20溶液的比焓实验值与 根据已经测得的比热容和溶解焓数据，LiBr一 文献值比较 BMM]C/H,0三元工质对的比焓由式(6)计算 Fig.7 Comparison of the specific heat capacity of 50%and 60% 得到： LiBr/H,O between the data measured in this work and literature data h(T,）=n CdT+h (To,w) (6) 以上实验中，温度由精密乌式黏度计油槽和 i=3 微量热仪自置精密热电偶测定，测定精度分别为 h(To,e)= o:h:+△hm(To,o） (7) 0.01和0.001℃.质量由赛多利斯分析天平 式中，h(T,w)和h(T。,w)分别为温度T和T。K时 (BSA224S)测定，精度为0.1mg.经过重复测量， 质量分数为o的LiBr一BMIM]Cl/H,O的比焓，kJ· 根据修正贝塞尔公式计算得到各热力学数据的标 kg1.心，和h:分别为纯组分的质量分数和比焓. 准不确定度
罗春欢等: LiBr--［BMIM］Cl /H2O 新型三元工质对的密度、黏度、比热容及比焓 图 6 溶解焓测定原理图． ( a) 注入组件; ( b) 组件装配图; ( c) 装置图 Fig． 6 Schematic of apparatus for dissolution enthalpy: ( a) plunger parts; ( b) integration diagram; ( c) set-up diagram Δhmix = Qmix mLi + mIL + mH2O ( 5) 式中，Qmix为溶解过程中的热量( 吸热取 + ，放热取 － ) ，kJ; mLi、mIL和 mH2O分别为加入的 LiBr、［BMIM］ Cl 和水的质量，kg． Δhmix 为基于溶液质量的溶解 焓，kJ·kg － 1 ． 为了对溶解焓测定实验方法进行验 证，在 298. 15 K 下测定了质量分数分别为 7. 64% 、 3. 97% 和 2. 03% 的 KCl 在去离子水中的溶解焓，并 与相同质量分数下的文献值进行了比较［23］． 如表 2 所示，实验值与文献值吻合较好，相对偏差分别为 1. 39% 、1. 75% 和 1. 59% ． 表 2 温度为 298. 15 K 和 p = 0. 1 MPa 时 KCl 在水中的积分溶解焓 Δhmix Table 2 Integral dissolution enthalpy Δhmix for KCl in water at 298. 15 K and p = 0. 1 MPa KCl 质量 分数/% KCl /H2O 摩尔比 Δhmix /( kJ·mol － 1 ) 实验值 文献值［23］ 相对 偏差/% 7. 64 1∶ 50 16. 845 17. 083 1. 39 3. 97 1∶ 100 17. 122 17. 427 1. 75 2. 03 1∶ 200 17. 277 17. 556 1. 59 1. 2. 5 比焓 根据已经测得的比热容和溶解焓数据，LiBr-- ［BMIM］Cl /H2O 三元工质对的比焓由式( 6) 计算 得到: h( T，w) = ∫ T T0 CpdT + h( T0，w) ( 6) h( T0，w) = ∑ i = 3 i = 1 wihi + Δhmix ( T0，w) ( 7) 式中，h( T，w) 和 h( T0，w) 分别为温度 T 和 T0 K 时 质量分数为 w 的 LiBr--［BMIM］Cl /H2O 的比焓，kJ· kg － 1 ． wi和 hi 分别为纯组分的质量分数和比焓． LiBr--［BMIM］Cl /H2O 三元系的溶解焓测定温度 T0 为 313. 15 K． 假定纯的吸收剂和 H2O 在 0 ℃时的比 焓均为 418. 60 kJ·kg － 1，则各纯组分在不同温度下 的比焓值由式( 8) 得到: hi = ∫ 313. 15 273. 15 CpdT + 418. 60 ( 8) 式中，Cp，i为纯组分 i 比热容，kJ·kg － 1·K － 1 ． 比焓实 验方法同样通过测定质量分数为 50% 和 60% 的 LiBr /H2O 工质对的比焓进行验证． 如图 7 所示，测 定值与文献 ［24］吻合较好，实验与文献数据的平均 绝对相对偏差为 1. 20% ． 图 7 质量分数为 50% 和 60% 的 LiBr /H2O 溶液的比焓实验值与 文献值比较 Fig． 7 Comparison of the specific heat capacity of 50% and 60% LiBr /H2O between the data measured in this work and literature data 以上实验中，温度由精密乌式黏度计油槽和 微量热仪自置精密热电偶测定，测定精度分别为 0. 01 和 0. 001 ℃ ． 质量由赛多利斯分析天平 ( BSA224S) 测定，精度为 0. 1 mg． 经过重复测量， 根据修正贝塞尔公式计算得到各热力学数据的标 准不确定度． · 537 ·
·736 工程科学学报，第41卷，第6期 拟合值的比较，从图中可以看出两者吻合良好. (x-2 LiBr一BM]Cl/H2O的密度整体上随着温度的升 u, (9) n-1 高而呈线性减小，随着质量分数的增加而增加.根 式中，x为热力学数据实验测定结果，x为n次测定 据前期研究结果，LiBr一BMIM]Cl/H,O的吸收能力 的平均值，y.为n次测定的贝塞尔公式修正因子，考 与质量分数小9%左右的LBr/H,0相当.图7 虑到每个热力学数据重复次数较少，1/y取为1.13. 给出了质量分数为60%的LiBr/H,0的密度，显然 本文将计算得到的最大不确定度作为每组热力学 在相同吸收能力下，LiBr一BMI)Cl/H,0的密度小 数据的不确定度.实验中，质量分数的标准不确定 于LiBr/H,0的密度.密度越小，单位质量制冷剂流 度为u=±0.2%，压力的标准不确定度为u,= 量时，溶液循环泵功越大.但另一方面，密度越小， ±3.0kPa.密度和运动黏度测定温度的不确定度为 发生器与吸收器水头高度产生的压强差越小，而有 山1.r=±0.05K,定压比热容、溶解焓和比焓测定温 利于降低溶液泵功. 度的不确定度为2，？=±0.01K.密度的标准不确 表4密度方程拟合系数 定度为u。=±0.003g·cm-3,运动黏度相对标准不 Table 4 Values of A,B,and C for least-squares representation by 确定度为u=±0.03，定压比热容的标准不确定 Eq.(10) 度为uG=±0.05J·g1·K,溶解焓的相对不确定度 B,110-3 C:/10s 为“hm=±0.02△hs,比焓的相对不确定度为 0 0.384514 6.128884 -1.221983 uh.r=±0.02h. 2.024635 -16.63302 3.272392 2 实验结果和分析 8.490245×10-2 8.778485 -2.017801 2.1密度 9 =0.55.UBC-IBMIMICUHO M=0.60.LiBr-[BMIMICI/H.O 0651Bc 段31r1O 在温度303.15~373.15K和质量分数范围0= 0.70.LBrBMIMICI/H.O 1.8 w-0.75.LiBr- 0.60.LiBe/H.O 0.55~0.75内对LiBr-BMIM]Cl/H,0的密度进行 一计算值 17 了测定，所测定三元系中LiBr和BMIM]CI的质量 比为2.5：1，实验数据见表3. 16 表3p=0.1MPa时LiBr一BM0CI/H2O体系的密度 Table 3 Density of the system LiBr-[BMIM]CI/H2 O at p=0.1 MPa 1.4 g'cm-3 1.3 300310320330340350360370380 T/K T/K 0=0.550=0.60W=0.650=0.700=0.75 图8iBr一BM0C/H2O三元工质对的密度 303.15 1.3841.434 1.491.549 Fig.8 Densities p of LiBr-[BMIM]Cl/H2 O temary working pair 313.15 1.378 1.428 1.483 1.542 323.15 1.372 1.422 1.477 1.535 2.2黏度 333.15 1.367 1.416 1.4701.528 1.590 在温度303.15~373.15K和质量分数0= 343.15 1.361 1.411 1.4641.521 1.582 0.55~0.75内对LiBr-BMIM0Cl/H,0的运动黏度 353.15 1.355 1.405 1.458 1.515 1.575 进行了测定，实验数据见表5.采用最小二乘法对实 363.15 1.349 1.399 1.4521.508 1.568 373.15 1.343 1.393 1.4461.502 1.561 验数据进行拟合，得到黏度的计算方程： g= A,+B,/T+C,/T)w] (11) 采用最小二乘法对实验数据进行拟合，得到密 度的计算方程： 式中，A,B和C:为拟合系数，见表6.实验值与计算 4，+B,T+CT)w] 值的平均绝对相对偏差为1.10%.图9为实验值与 p=> (10) 拟合值的比较，从图中可以看出两者吻合良好. 式中，A,B和C为拟合系数，见表4.实验值与计算 LiBr一BMM]Cl/H,O工质对的运动黏度随着温度 值的平均绝对相对偏差为0.03%.图8为实验值与 的升高呈对数降低，而随着浓度的增加，运动黏度增
工程科学学报，第 41 卷，第 6 期 ux = 1 yn ∑ n i = 1 ( xi － x) 2 槡 n － 1 ( 9) 式中，xi为热力学数据实验测定结果，x 为 n 次测定 的平均值，yn为 n 次测定的贝塞尔公式修正因子，考 虑到每个热力学数据重复次数较少，1 /yn取为1. 13． 本文将计算得到的最大不确定度作为每组热力学 数据的不确定度． 实验中，质量分数的标准不确定 度为 uw = ± 0. 2% ，压力的标准不确定度为up = ± 3. 0 kPa． 密度和运动黏度测定温度的不确定度为 u1，T = ± 0. 05 K，定压比热容、溶解焓和比焓测定温 度的不确定度为 u2，T = ± 0. 01 K． 密度的标准不确 定度为 uρ = ± 0. 003 g·cm － 3，运动黏度相对标准不 确定度为 uν，r = ± 0. 03ν，定压比热容的标准不确定 度为 uCp = ± 0. 05 J·g － 1·K，溶解焓的相对不确定度 为 uΔhmix，r = ± 0. 02Δhmix，比焓的相对不确定度为 uh，r = ± 0. 02h． 2 实验结果和分析 2. 1 密度 在温度 303. 15 ～ 373. 15 K 和质量分数范围 w = 0. 55 ～ 0. 75 内对 LiBr--［BMIM］Cl /H2O 的密度进行 了测定，所测定三元系中 LiBr 和［BMIM］Cl 的质量 比为 2. 5∶ 1，实验数据见表 3． 表 3 p = 0. 1 MPa 时 LiBr--［BMIM］Cl /H2O 体系的密度 Table 3 Density of the system LiBr--［BMIM］Cl /H2O at p = 0. 1 MPa g·cm － 3 T /K ρ w = 0. 55 w = 0. 60 w = 0. 65 w = 0. 70 w = 0. 75 303. 15 1. 384 1. 434 1. 49 1. 549 ― 313. 15 1. 378 1. 428 1. 483 1. 542 ― 323. 15 1. 372 1. 422 1. 477 1. 535 ― 333. 15 1. 367 1. 416 1. 470 1. 528 1. 590 343. 15 1. 361 1. 411 1. 464 1. 521 1. 582 353. 15 1. 355 1. 405 1. 458 1. 515 1. 575 363. 15 1. 349 1. 399 1. 452 1. 508 1. 568 373. 15 1. 343 1. 393 1. 446 1. 502 1. 561 采用最小二乘法对实验数据进行拟合，得到密 度的计算方程: ρ = ∑ 2 i = 0 ［( Ai + BiT + CiT2 ) wi ］ ( 10) 式中，Ai，Bi和 Ci为拟合系数，见表 4． 实验值与计算 值的平均绝对相对偏差为 0. 03% ． 图 8 为实验值与 拟合 值 的 比 较，从图中可以看出两者吻合良好． LiBr--［BMIM］Cl /H2O 的密度整体上随着温度的升 高而呈线性减小，随着质量分数的增加而增加． 根 据前期研究结果，LiBr--［BMIM］Cl /H2O 的吸收能力 与质量分数小 9% 左右的 LiBr /H2O 相当［18］． 图 7 给出了质量分数为 60% 的 LiBr /H2O 的密度，显然 在相同吸收能力下，LiBr--［BMIM］Cl /H2O 的密度小 于 LiBr /H2O 的密度． 密度越小，单位质量制冷剂流 量时，溶液循环泵功越大． 但另一方面，密度越小， 发生器与吸收器水头高度产生的压强差越小，而有 利于降低溶液泵功． 表 4 密度方程拟合系数 Table 4 Values of Ai，Bi，and Ci for least-squares representation by Eq． ( 10) i Ai Bi /10 － 3 Ci /10 － 5 0 0. 384514 6. 128884 － 1. 221983 1 2. 024635 － 16. 63302 3. 272392 2 8. 490245 × 10 － 2 8. 778485 － 2. 017801 图 8 LiBr--［BMIM］Cl /H2O 三元工质对的密度 Fig． 8 Densities ρ of LiBr--［BMIM］Cl /H2O ternary working pair 2. 2 黏度 在温 度 303. 15 ～ 373. 15 K 和 质 量 分 数 w = 0. 55 ～ 0. 75 内对 LiBr--［BMIM］Cl /H2O 的运动黏度 进行了测定，实验数据见表 5． 采用最小二乘法对实 验数据进行拟合，得到黏度的计算方程: lgν = ∑ 3 i = 0 ［( Ai + Bi /T + Ci /T2 ) wi ］ ( 11) 式中，Ai，Bi和 Ci为拟合系数，见表 6． 实验值与计算 值的平均绝对相对偏差为 1. 10% ． 图 9 为实验值与 拟合 值 的 比 较，从图中可以看出两者吻合良好． LiBr--［BMIM］Cl /H2O 工质对的运动黏度随着温度 的升高呈对数降低，而随着浓度的增加，运动黏度增 · 637 ·
罗春欢等：LiB一BMM]Cl/H,O新型三元工质对的密度、黏度、比热容及比焓 ·737· 大，且浓度越大，增加的速度越快.为了与LiBr/ 65 60 =0.55，LiBr [BMIM]CI/HO H20和BMIM]Cl/H20两种工质对进行比较，图中 =0.65,LiBr-[BMIM]CU/H.O 55 0=0.75,LiBr-[BMIM]CV/H,O 给出了质量分数为60%的LiBr/H,0的运动黏度和 50 10=0.80,[BMIMICI/H.O 质量分数为80%和90%的BMM)CI/H,0的运动 45 x0=0.60.LiBr-[BMIM]CI/HO 0=0.70.LiBr-[BMIM]CU/H,O 40 a-c=0.60.LiB/H,0 黏度.BMM]Cl/H,O由于具有较低的吸收能力， 35 -o-t=0.90.[BMIM]CI/H,O251 0 一计算值 通常在高度浓缩下工作.通过比较发现，尽管LiBr一 号25 BMIM]Cl/H,0三元工质对的运动黏度大于LiBr/ 20 15 H20,但是小于25mm2s-1,满足吸收式热泵工质对 的要求.与新型的BMIM]C/H,0工质对相比， 290300310320330340350360370380390 LiBr一BMIM)Cl/H,O在运动黏度上具有明显的优 T/K 势.较高的运动黏度不仅增加了泵功，更对吸收式 图9iBr一BMM0Cl/H20三元工质对的黏度 热泵系统的传热传质造成负面影响，严重影响了吸 Fig.9 Viscosities r of LiBr-[BMIM]CI/H2O temary working pair 收式热泵的稳定性和热力学性能 与拟合值的比较，从图中可以看出两者吻合良好 表5p=0.1MPa时LiBr-BMM0C/H20体系的运动黏度 LiBr一BMM]CI/H,O的比热容随着温度的升高而 Table 5 Viscosity of the system LiBr-[BMIM]CI/H,O at p=0.1 MPa 增加，但随着质量分数的增加而减小.与LiBr/H,O mm2.s-1 工质对相比，LiBr一BMIM)Cl/H2O具有更大的比热 T/K 容.较大的比热容会导致工质对在发生器中再生时 e=0.550=0.60W=0.65c=0.70=0.75 吸收更多的热量，不利于提高热力学性能系数.但 303.15 3.81 6.21 10.31 23.01 313.15 3.01 4.88 7.82 16.13 另一方面，当溶液热交换器效率提高时，较大的比热 323.15 2.44 3.87 6.02 11.61 容有利于热量的回收利用，从而提高热力学性能 333.15 1.99 3.06 4.66 8.39 21.29 系数. 343.15 1.68 2.49 3.71 6.35 14.14 表7p=0.1MPa时iBr一BMM0Cl/H2O体系的比热容 353.15 1.46 2.11 3.05 4.94 10.00 Table 7 Specific heat capacity of the system LiBr-[BMIM]CI/H,O at 363.15 1.30 1.83 2.60 4.03 7.46 P=0.1 MPa J小g1K 373.15 1.18 1.63 2.22 3.34 5.81 Cp T/K 0=0.55w=0.60w=0.650=0.70w=0.75 表6运动黏度方程(11)拟合系数 Table 6 Values of A,B,and C for least-squares 303.15 2.30 2.20 2.05 1.94 representation by Eq.(11) 313.15 2.32 2.21 2.07 1.96 323.15 2.33 2.22 2.08 1.96 i A102 B,/104 C:106 333.15 2.34 2.22 2.10 1.97 1.85 0 1.217521 -5.828088 3.460217 343.15 2.35 2.23 2.11 1.98 1.86 -3.896274 13.818580 8.897532 353.15 2.38 2.24 2.12 2.01 1.88 2 3.291964 -1.092322 -51.704210 363.15 2.40 2.27 2.16 2.03 1.91 3 -0.295650 -9.908650 46.722780 373.15 2.45 2.30 2.19 2.07 1.93 2.3比热容 表8比热容方程(12)拟合系数 Table 8 Values of A,B,C for least-squares representation by Eq. 在温度303.15~373.15K和质量分数w= (12) 0.55~0.75内对LiBr-BMM]Cl/H,0的比热容进 A B,/10-2 C10-5 行了测定，实验数据见表7.采用最小二乘法对实验 0 4.656718 -1.447759 3.392384 数据进行拟合，得到比热容的计算方程囚： 3.182206 -1.114172 -1.471251 C,=A【A+B,T+Cr)w] (12) -6.925005 2.383878 -1.126738 式中，A,B和C为拟合系数，见表8.实验值与计算 2.4比焓 值的平均绝对相对偏差为0.29%.图10为实验值 LiBr一BMIM)CI/H,O工质对比焓的计算需要
罗春欢等: LiBr--［BMIM］Cl /H2O 新型三元工质对的密度、黏度、比热容及比焓 大，且浓 度 越 大，增加的速度越快． 为 了 与 LiBr / H2O 和［BMIM］Cl /H2O 两种工质对进行比较，图中 给出了质量分数为 60% 的 LiBr /H2O 的运动黏度和 质量分数为 80% 和 90% 的［BMIM］Cl /H2O 的运动 黏度． ［BMIM］Cl /H2O 由于具有较低的吸收能力， 通常在高度浓缩下工作． 通过比较发现，尽管LiBr-- ［BMIM］Cl /H2O 三元工质对的运动黏度大于 LiBr / H2O，但是小于 25 mm2 ·s － 1，满足吸收式热泵工质对 的要求． 与 新 型 的［BMIM］Cl /H2O 工质 对 相 比， LiBr--［BMIM］Cl /H2O 在运动黏度上具有明显的优 势． 较高的运动黏度不仅增加了泵功，更对吸收式 热泵系统的传热传质造成负面影响，严重影响了吸 收式热泵的稳定性和热力学性能． 表 5 p = 0. 1 MPa 时 LiBr--［BMIM］Cl /H2O 体系的运动黏度 Table 5 Viscosity of the system LiBr--［BMIM］Cl /H2O at p = 0. 1 MPa mm2 ·s － 1 T /K ν w = 0. 55 w = 0. 60 w = 0. 65 w = 0. 70 w = 0. 75 303. 15 3. 81 6. 21 10. 31 23. 01 — 313. 15 3. 01 4. 88 7. 82 16. 13 — 323. 15 2. 44 3. 87 6. 02 11. 61 — 333. 15 1. 99 3. 06 4. 66 8. 39 21. 29 343. 15 1. 68 2. 49 3. 71 6. 35 14. 14 353. 15 1. 46 2. 11 3. 05 4. 94 10. 00 363. 15 1. 30 1. 83 2. 60 4. 03 7. 46 373. 15 1. 18 1. 63 2. 22 3. 34 5. 81 表 6 运动黏度方程( 11) 拟合系数 Table 6 Values of Ai，Bi，and Ci for least-squares representation by Eq． ( 11) i Ai /102 Bi /104 Ci /106 0 1. 217521 － 5. 828088 3. 460217 1 － 3. 896274 13. 818580 8. 897532 2 3. 291964 － 1. 092322 － 51. 704210 3 － 0. 295650 － 9. 908650 46. 722780 2. 3 比热容 在温 度 303. 15 ～ 373. 15 K 和 质 量 分 数 w = 0. 55 ～ 0. 75 内对 LiBr--［BMIM］Cl /H2O 的比热容进 行了测定，实验数据见表 7． 采用最小二乘法对实验 数据进行拟合，得到比热容的计算方程［5］: Cp = ∑ 2 i = 0 ［( Ai + BiT + CiT2 ) wi ］ ( 12) 式中，Ai，Bi和 Ci为拟合系数，见表 8． 实验值与计算 值的平均绝对相对偏差为 0. 29% ． 图 10 为实验值 图 9 LiBr--［BMIM］Cl /H2O 三元工质对的黏度 Fig． 9 Viscosities v of LiBr--［BMIM］Cl /H2O ternary working pair 与拟合值的比较，从图中可以看出两者吻合良好． LiBr--［BMIM］Cl /H2O 的比热容随着温度的升高而 增加，但随着质量分数的增加而减小． 与 LiBr /H2O 工质对相比，LiBr--［BMIM］Cl /H2O 具有更大的比热 容． 较大的比热容会导致工质对在发生器中再生时 吸收更多的热量，不利于提高热力学性能系数． 但 另一方面，当溶液热交换器效率提高时，较大的比热 容有利于热量的回收利用，从而提高热力学性能 系数． 表 7 p = 0. 1 MPa 时 LiBr--［BMIM］Cl /H2O 体系的比热容 Table 7 Specific heat capacity of the system LiBr--［BMIM］Cl /H2O at p = 0. 1 MPa J·g － 1·K － 1 T /K CP w = 0. 55 w = 0. 60 w = 0. 65 w = 0. 70 w = 0. 75 303. 15 2. 30 2. 20 2. 05 1. 94 — 313. 15 2. 32 2. 21 2. 07 1. 96 — 323. 15 2. 33 2. 22 2. 08 1. 96 — 333. 15 2. 34 2. 22 2. 10 1. 97 1. 85 343. 15 2. 35 2. 23 2. 11 1. 98 1. 86 353. 15 2. 38 2. 24 2. 12 2. 01 1. 88 363. 15 2. 40 2. 27 2. 16 2. 03 1. 91 373. 15 2. 45 2. 30 2. 19 2. 07 1. 93 表 8 比热容方程( 12) 拟合系数 Table 8 Values of Ai，Bi，Ci for least-squares representation by Eq． ( 12) i Ai Bi /10 － 2 Ci /10 － 5 0 4. 656718 － 1. 447759 3. 392384 1 3. 182206 － 1. 114172 － 1. 471251 2 － 6. 925005 2. 383878 － 1. 126738 2. 4 比焓 LiBr--［BMIM］Cl /H2O 工质对比焓的计算需要 · 737 ·
·738 工程科学学报，第41卷，第6期 2.7 w=0.55,LiBr-[BMTM)Cl/H.O 溶解焓和各纯组分的比热容.LiBr和纯水的比热容 =0.60,Br BMTM]CIH,0 2.6 ◆-0,65,1Br-BMIMCI/H,0▲w=0.70.Br一BMIM]CI/H,0 来自文献26].BMIM]CI的比热容采用微反应量 2.5 u=O.75.LiBr-[BMIM)Cl/H.O ★=0.60.LBH,0 -△-m-0,60.liBr/H,0 一计算值 热仪进行了测定，见表9.温度为333.15K时， 24 2.3 BMIM]Cl的比热容明显增大，说明该温度接近离 2.2 子液体的固一液相变温度.在温度为313.15K和质 2.1 量分数范围0=0.55~0.70内对LiBr-BMM]Cl/ 2.0 H,0的溶解焓进行了测定，实验数据见表10.溶解 1.9 1.8 焓数据为负值，说明LiBr和BMIM]CI混合物溶于 1> 290300310320330340350360370380390 水中为放热过程.根据式(6)~(8)，计算得到LiBr一 TIK BMI]CI/H20的比焓，见表11.采用最小二乘法 图10LiB一BMM]C/H20三元工质对的比热容 对数据进行拟合，得到比焓的计算方程： Fig.10 Specific heat capacities C of the LiBr-[BMIM]Cl/H2O h=∑ [A,+B0+C,o2+D,2w3)T](13) temary working pair 表9p=0.1MPa时不同温度下离子液体BMM]CI的比热容 Table9 Speeifie heat capacities of ionie liquid [BMIM]Cl at p=0.1 MPa and different temperatures 温度/K 283.15293.15303.15313.15323.15333.15343.15353.15363.15373.15 比热容/g1K) 1.55 1.62 1.73 1.94 2.55 6.31 1.98 1.98 2.025 2.05 式中，A,B:,C:和D:为拟合系数，见表12.实验值 水中的溶解焓小于LiBr溶于水中的溶解焓引起的. 与计算值的平均绝对相对偏差为0.01%.图11 表10温度为313.15K和p=0.1MPa时不同质量分数B一 为比焓实验值和计算值的比较，两者吻合较好. BMM0CI/H,O体系的溶解焓 LiBr一BMIM)Cl/H,O的比焓随着质量分数的增加 Table 10 Dissolution enthalpies at various mass fractions of LiBr- 先减小后增加，这主要是由溶解焓引起的.根据表 [BMIM]CI/H,O at 313.15 K and p=0.1 MPa 10,LiBr一BMM)ClH,0的溶解焓随着质量分数 质量分数 0.550.600.65 0.70 的增加先增加后减小，相应放热效应先增大后减小， 溶解焓/(kJkg1)-160.66-173.93-189.89-168.04 导致整个体系比焓先减小后增大.当吸收剂LBr和 表11p=0.1MPa时LiBr一BMM]C/H,0体系的比焓 BMM)CI溶于H,O中时，整体溶解热应是由离子 Table 11 Specific enthalpies of the system LiBr-[BMIM]Cl/H,O at 溶解扩散吸热和水合反应放热的综合热效应引起 p=0.1 MPa g 的.在浓度较低时，随着浓度的增加，离子水合反应 h T/K 放热效应增加更加明显，溶解焓（放热）增加.当继 e=0.55 e=0.60 0=0.65 e=0.70 续增加至某一浓度时，相对于吸收剂离子数量，自由 303.15 331.04 312.51 291.33 307.99 水分子数量明显减小，水合效应减弱，溶解扩散吸热 313.15 354.18 334.45 312.04 327.44 323.15 377.38 356.45 332.82 346.97 效应增加更加明显，溶解焓（放热）开始减小.因此， 333.15 400.70 378.56 353.70 366.60 LBr一BMIM]Cl/H,O的溶解焓先增加后减小，比焓 343.15 424.17 400.81 374.72 386.39 先减小后增大.如图11所示，以333.15K为例，在 353.15 447.84 423.24 395.92 406.35 相同吸收能力下，LiBr一BMIM]CI/H,O的比焓比 363.15 471.75 445.91 417.34 426.54 LBr/H,O的大，这也是由于LiBr-BMIM]Cl溶于 373.15 495.96 468.84 439.01 446.98 表12比焓方程(13)拟合系数 Table 12 Values of A,B,C for least-squares representation by Eq.(13) i A C D 0 -1.184934×104 5.791208×10 -9.675233×104 5.399248×104 7.876601×10-1 4.862318 -5.643877 2.016601×10-3 4.233235×10-3 -1.054922×10-2 8.114677×10-3 -2.862036×10-6
工程科学学报，第 41 卷，第 6 期 图 10 LiBr--［BMIM］Cl /H2O 三元工质对的比热容 Fig． 10 Specific heat capacities Cp of the LiBr--［BMIM］Cl /H2O ternary working pair 溶解焓和各纯组分的比热容． LiBr 和纯水的比热容 来自文献［26］． ［BMIM］Cl 的比热容采用微反应量 热仪 进 行 了 测 定，见 表 9． 温 度 为 333. 15 K 时， ［BMIM］Cl 的比热容明显增大，说明该温度接近离 子液体的固—液相变温度． 在温度为 313. 15 K 和质 量分数范围 w = 0. 55 ～ 0. 70 内对 LiBr--［BMIM］Cl / H2O 的溶解焓进行了测定，实验数据见表 10． 溶解 焓数据为负值，说明 LiBr 和［BMIM］Cl 混合物溶于 水中为放热过程． 根据式( 6) ～ ( 8) ，计算得到LiBr-- ［BMIM］Cl /H2O 的比焓，见表 11． 采用最小二乘法 对数据进行拟合，得到比焓的计算方程: h = ∑ 2 i = 0 ［( Ai + Biw + Ciw2 + Diw3 ) Ti ］ ( 13) 表 9 p = 0. 1 MPa 时不同温度下离子液体［BMIM］Cl 的比热容 Table 9 Specific heat capacities of ionic liquid ［BMIM］Cl at p = 0. 1 MPa and different temperatures 温度/K 283. 15 293. 15 303. 15 313. 15 323. 15 333. 15 343. 15 353. 15 363. 15 373. 15 比热容/( J·g － 1·K － 1 ) 1. 55 1. 62 1. 73 1. 94 2. 55 6. 31 1. 98 1. 98 2. 025 2. 05 式中，Ai，Bi，Ci和 Di为拟合系数，见表 12． 实验值 与计算值的平均绝对相对偏差为 0. 01% ． 图 11 为比焓实验值和计算值的比较，两 者 吻 合 较 好． LiBr--［BMIM］Cl /H2O 的比焓随着质量分数的增加 先减小后增加，这主要是由溶解焓引起的． 根据表 10，LiBr--［BMIM］Cl /H2O 的溶解焓随着质量分数 的增加先增加后减小，相应放热效应先增大后减小， 导致整个体系比焓先减小后增大． 当吸收剂 LiBr 和 ［BMIM］Cl 溶于 H2O 中时，整体溶解热应是由离子 溶解扩散吸热和水合反应放热的综合热效应引起 的． 在浓度较低时，随着浓度的增加，离子水合反应 放热效应增加更加明显，溶解焓( 放热) 增加． 当继 续增加至某一浓度时，相对于吸收剂离子数量，自由 水分子数量明显减小，水合效应减弱，溶解扩散吸热 效应增加更加明显，溶解焓( 放热) 开始减小． 因此， LiBr--［BMIM］Cl /H2O 的溶解焓先增加后减小，比焓 先减小后增大． 如图 11 所示，以 333. 15 K 为例，在 相同吸收能力下，LiBr--［BMIM］Cl /H2O 的比焓比 LiBr /H2O 的大，这也是由于 LiBr--［BMIM］Cl 溶于 水中的溶解焓小于 LiBr 溶于水中的溶解焓引起的． 表 10 温度 为 313. 15 K 和 p = 0. 1 MPa 时不同质量分数 LiBr-- ［BMIM］Cl /H2O 体系的溶解焓 Table 10 Dissolution enthalpies at various mass fractions of LiBr-- ［BMIM］Cl /H2O at 313. 15 K and p = 0. 1 MPa 质量分数 0. 55 0. 60 0. 65 0. 70 溶解焓/( kJ·kg － 1 ) － 160. 66 － 173. 93 － 189. 89 － 168. 04 表 11 p = 0. 1 MPa 时 LiBr--［BMIM］Cl /H2O 体系的比焓 Table 11 Specific enthalpies of the system LiBr--［BMIM］Cl /H2O at p = 0. 1 MPa J·g － 1 T /K h w = 0. 55 w = 0. 60 w = 0. 65 w = 0. 70 303. 15 331. 04 312. 51 291. 33 307. 99 313. 15 354. 18 334. 45 312. 04 327. 44 323. 15 377. 38 356. 45 332. 82 346. 97 333. 15 400. 70 378. 56 353. 70 366. 60 343. 15 424. 17 400. 81 374. 72 386. 39 353. 15 447. 84 423. 24 395. 92 406. 35 363. 15 471. 75 445. 91 417. 34 426. 54 373. 15 495. 96 468. 84 439. 01 446. 98 表 12 比焓方程( 13) 拟合系数 Table 12 Values of Ai，Bi，Ci for least-squares representation by Eq． ( 13) i Ai Bi Ci Di 0 － 1. 184934 × 104 5. 791208 × 104 － 9. 675233 × 104 5. 399248 × 104 1 7. 876601 × 10 － 1 4. 862318 － 5. 643877 2. 016601 × 10 － 3 2 4. 233235 × 10 － 3 － 1. 054922 × 10 － 2 8. 114677 × 10 － 3 － 2. 862036 × 10 － 6 · 837 ·
罗春欢等：LiB一BMM]Cl/H,O新型三元工质对的密度、黏度、比热容及比焓 ·739· 620 2004,49(6):1550 303.15 K.LiB--[BMIM)CI/H,O 313.15 K,LiB-[BMIM)CI/H,O 580H ◆32315K,LiB- BMIM)CIH,0▲333.15K,LiBr一[BMIM]CI/H,0 [5]He Z B,Zhao Z C,Zhang X D,et al.Thermodynamic properties 343.15 K,LiBr-[BMIM]CI/H,O x353.15 K,LiBr-[BMIM]CI/H,O 540 [BMIM]CI/H,O *373.15 K,LiBr-[BMIM]CI/H,O of new heat pump working pairs:1,3-dimethylimidazolium dime- 一十算直 500 (相问吸收能力两 thylphosphate and water,ethanol and methanol.Fluid Phase Equilibr,2010,298(1):83 460 420 [6]Ren J,Zhao Z C,Zhang X D.Vapor pressures,excess enthal- pies,and specific heat capacities of the binary working pairs con- 380 (e0.451 tr+0.50ù taining the ionic liquid I-ethyl3-methylimidazolium dimethylphos- 340 f0.55分 0.60 phate.J Chem Thermodyn,2011,43(4):576 300 小 Zuo GL,Zhao Z C,Yan S H,et al.Thermodynamic properties of 260 0.540.560.580.600.620.640.660.680.700.72 a new working pair:I-ethl3-methylimidazoulium ethylsulfate and water.Chem Eng J,2010,156(3):613 图11LiBr一BMM0Cl/H20三元工质对的比焓 8] Dong L,Zheng D X,Li J,et al.Suitability prediction and affinity Fig.11 Specific enthalpies h of the LiBr-[BMIM]CI/H2 O temary regularity assessment of H2O+imidazolium ionic liquid working working pair pairs of absorption eycle by excess property criteria and UNIFAC model.Fluid Phase Equilibr,2013,348:1 ] Wang J Z,Zheng D X,Fan L H,et al.Vapor pressure measure- 3结论 ment for the water 1,3-dimethylimidazolium chloride system (1)在303.15~373.15K温度范围内，对新型 and 2,2,2-rifluoroethanol 1ethyl-3-methylimidazolium tet- rafluoroborate system.J Chem Eng Data,2010,55(6):2128 LiBr-BMIM]CI/H,O三元工质对的密度、运动黏 [10]Nie N,Zheng D X,Dong L,et al.Thermodynamie properties of 度、比热容和比焓进行了系统地测定 the water +1-(2-hydroxylethyl)3-methylimidazolium chloride (2)与LiBr/H,O工质对相比，LiBr-BMM] system.J Chem Eng Data,2012,57(12):3598 C1/H,0具有较低的密度，较大的运动黏度、比热容 [1]Dong L,Zheng DX,Sun G M,et al.Vapor-iquid equilibrium measurements of difluoromethane [Emim]OTf,Difluorometh- 和比焓.在BMIM]Cl/H,O中添加LiBr可以明显 ane [Bmim]OTf,Difluoroethane [Emim]OTf,and Diflu- 改善离子液体工质对的高黏度问题 oroethane [Bmim]OTf systems.J Chem Eng Data,2011,56 (3)采用最小二乘法对以上数据进行了回归， (9):3663 密度、运动黏度、比热容和比焓的实验值与拟合值的 [12]Li J,Zheng D X,Fan L H,et al.Vapor pressure measurement 平均绝对相对偏差分别为0.03%、1.10%、0.29% of the ternary systems H2O+LiBr+[Dmim]Cl,H2O+LiBr 和0.01%，实验值与拟合值吻合较好.这些物性方 [Dmim]BF,H,O LiCl [Dmim]Cl,and H,O LiCl [Dmim]BF.J Chem Eng Data,2011,56(1):97 程对基于LiB一BMIM]Cl/H,O新型三元工质对的 3] Kim S,Patrl N.Kohl PA.Performance simulation of ionic lig- 吸收式热泵的设计与计算具有重要意义 uid and hydrofluorocarbon working fluids for an absorption refrige- (4)后期将对LiBr一BMIM]CI/H,0三元工质 ration system.Ind Eng Chem Res,2013,52(19):6329 对在高温吸收式热泵系统中的应用进行研究，进一 ū4] Kim Y J,Kim S,Joshi Y K,et al.Thermodynamic analysis of an 步评价其热力学性能 absorption refrigeration system with ionic-iquid/refrigerant mix- ture as a working fluid.Energy,2012,44(1):1005 05] Zhang X D,Hu D P.Performance analysis of the single-stage ab- 参考文献 sorption heat transformer using a new working pair composed of ionic liquid and water.Appl Therm Eng,2012,37:129 [Srikhirin P,Aphornratana S,Chungpaibulpatana S.A review of 6 Zhang X D,Hu D P.Performance simulation of the absorption absorption refrigeration technologies.Rene Sust Energy Rev, chiller using water and ionic liquid 1-thyl3-methylimidazolium 2001,5(4):343 dimethylphosphate as the working pair.Appl Therm Eng,2011, Rivera W,Best R,Cardoso M J.et al.A review of absorption 31(16):3316 heat transformers.Appl Therm Eng,2015,91:654 07] Zheng D X,Dong L,Hung W J,et al.A review of imidazolium B]Sun J.Fu L,Zhang SG.A review of working fluids of absorption ionie liquids research and development towards working pair of cycles.Renew Sust Energy Rev,2012,16(4):1899 absorption cycle.Renew Sust Energy Rev,2014,37:47 4]Kim K S,Park S Y,Choi S,et al.Vapor pressure of the 1-butyl- 8] Luo C H,Zhang Y,Su QQ.Saturated vapor pressure,erystalli- 3-methylimidazolium bromide water,I-butyl-3-methylimidazoli- zation temperature and corrosivity of LiBr-[BMIM]Cl/H2 O work- um tetrafluoroborate water,and 1-(2-hydroxyethyl)3-methlimi- ing pair.C1ESCJ,2016,67(4):1110 dazolium tetrafluoroborate water systems.J Chem Eng Data, (罗春欢，张渊，苏庆泉.LiBr-[BMIM]Cl/H2O工质对的饱
罗春欢等: LiBr--［BMIM］Cl /H2O 新型三元工质对的密度、黏度、比热容及比焓 图 11 LiBr--［BMIM］Cl /H2O 三元工质对的比焓 Fig． 11 Specific enthalpies h of the LiBr--［BMIM］Cl /H2O ternary working pair 3 结论 ( 1) 在 303. 15 ～ 373. 15 K 温度范围内，对新型 LiBr--［BMIM］Cl /H2O 三元工质对的密度、运动黏 度、比热容和比焓进行了系统地测定． ( 2) 与 LiBr /H2O 工质对相比，LiBr--［BMIM］ Cl /H2O 具有较低的密度，较大的运动黏度、比热容 和比焓． 在［BMIM］Cl /H2O 中添加 LiBr 可以明显 改善离子液体工质对的高黏度问题． ( 3) 采用最小二乘法对以上数据进行了回归， 密度、运动黏度、比热容和比焓的实验值与拟合值的 平均绝对相对偏差分别为 0. 03% 、1. 10% 、0. 29% 和 0. 01% ，实验值与拟合值吻合较好． 这些物性方 程对基于 LiBr--［BMIM］Cl /H2O 新型三元工质对的 吸收式热泵的设计与计算具有重要意义． ( 4) 后期将对 LiBr--［BMIM］Cl /H2O 三元工质 对在高温吸收式热泵系统中的应用进行研究，进一 步评价其热力学性能． 参 考 文 献 ［1］ Srikhirin P，Aphornratana S，Chungpaibulpatana S． A review of absorption refrigeration technologies． Ｒenew Sust Energy Ｒev， 2001，5( 4) : 343 ［2］ Ｒivera W，Best Ｒ，Cardoso M J，et al． A review of absorption heat transformers． Appl Therm Eng，2015，91: 654 ［3］ Sun J，Fu L，Zhang S G． A review of working fluids of absorption cycles． Ｒenew Sust Energy Ｒev，2012，16( 4) : 1899 ［4］ Kim K S，Park S Y，Choi S，et al． Vapor pressure of the 1-butyl- 3-methylimidazolium bromide + water，1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate + water，and 1-( 2-hydroxyethyl) -3-methlimidazolium tetrafluoroborate + water systems． J Chem Eng Data， 2004，49( 6) : 1550 ［5］ He Z B，Zhao Z C，Zhang X D，et al． Thermodynamic properties of new heat pump working pairs: 1，3-dimethylimidazolium dimethylphosphate and water，ethanol and methanol． Fluid Phase Equilibr，2010，298( 1) : 83 ［6］ Ｒen J，Zhao Z C，Zhang X D． Vapor pressures，excess enthalpies，and specific heat capacities of the binary working pairs containing the ionic liquid 1-ethyl-3-methylimidazolium dimethylphosphate． J Chem Thermodyn，2011，43( 4) : 576 ［7］ Zuo G L，Zhao Z C，Yan S H，et al． Thermodynamic properties of a new working pair: 1-ethl-3-methylimidazoulium ethylsulfate and water． Chem Eng J，2010，156( 3) : 613 ［8］ Dong L，Zheng D X，Li J，et al． Suitability prediction and affinity regularity assessment of H2O + imidazolium ionic liquid working pairs of absorption cycle by excess property criteria and UNIFAC model． Fluid Phase Equilibr，2013，348: 1 ［9］ Wang J Z，Zheng D X，Fan L H，et al． Vapor pressure measurement for the water + 1，3-dimethylimidazolium chloride system and 2，2，2-trifluoroethanol + 1-ethyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate system． J Chem Eng Data，2010，55( 6) : 2128 ［10］ Nie N，Zheng D X，Dong L，et al． Thermodynamic properties of the water + 1-( 2-hydroxylethyl) -3-methylimidazolium chloride system． J Chem Eng Data，2012，57( 12) : 3598 ［11］ Dong L，Zheng DX，Sun G M，et al． Vapor-liquid equilibrium measurements of difluoromethane + ［Emim］OTf，Difluoromethane + ［Bmim］OTf，Difluoroethane + ［Emim］OTf，and Difluoroethane + ［Bmim］OTf systems． J Chem Eng Data，2011，56 ( 9) : 3663 ［12］ Li J，Zheng D X，Fan L H，et al． Vapor pressure measurement of the ternary systems H2O + LiBr +［Dmim］Cl，H2O + LiBr + ［Dmim］BF4，H2O + LiCl + ［Dmim］Cl，and H2O + LiCl + ［Dmim］BF4 ． J Chem Eng Data，2011，56( 1) : 97 ［13］ Kim S，Patrl N，Kohl P A． Performance simulation of ionic liquid and hydrofluorocarbon working fluids for an absorption refrigeration system． Ind Eng Chem Ｒes，2013，52( 19) : 6329 ［14］ Kim Y J，Kim S，Joshi Y K，et al． Thermodynamic analysis of an absorption refrigeration system with ionic-liquid / refrigerant mixture as a working fluid． Energy，2012，44( 1) : 1005 ［15］ Zhang X D，Hu D P． Performance analysis of the single-stage absorption heat transformer using a new working pair composed of ionic liquid and water． Appl Therm Eng，2012，37: 129 ［16］ Zhang X D，Hu D P． Performance simulation of the absorption chiller using water and ionic liquid 1-ethyl-3-methylimidazolium dimethylphosphate as the working pair． Appl Therm Eng，2011， 31( 16) : 3316 ［17］ Zheng D X，Dong L，Hung W J，et al． A review of imidazolium ionic liquids research and development towards working pair of absorption cycle． Ｒenew Sust Energy Ｒev，2014，37: 47 ［18］ Luo C H，Zhang Y，Su Q Q． Saturated vapor pressure，crystallization temperature and corrosivity of LiBr-［BMIM］Cl /H2O working pair． CIESC J，2016，67( 4) : 1110 ( 罗春欢，张渊，苏庆泉． LiBr-［BMIM］Cl /H2O 工质对的饱 · 937 ·
·740· 工程科学学报，第41卷，第6期 和蒸气压、结晶温度和腐蚀性.化工学报，2016,67(4)： (王林.小型吸收式制冷机原理与应用.北京：中国建筑工 1110) 业出版社，2011) 19]Liu CQ,Ma LX,Liu J.Handbook of Chemical and Engineering 23]Wagman DD,Evans W H,Parker V B,et al.The NBS tables Property Data:Inorganic Volume.Beijing:Chemical Industry of chemical thermodynamic properties:selected values for inor- Press,2002 ganic and C and C2 organic substances in SI units.J Phys Chem (刘光启，马连湘，刘杰.化学化工物性数据手册（无机卷） Ref Data,1982,11(2):1 北京：化学工业出版社，2002) 24]Chen D,Xie J H.Heat Pump Water Heater.Beijing:Chemical 20]Lee R J,DiCuilio R M,Jeter S M.et al.Properties of lithium Industry Press,2009 bromide-water solutions at high temperatures and concentrations (陈东，谢继红.热泵热水装置.北京：化学工业出版社， II:density and viscosity.ASHRAE Trans,1990,96(1):709 2009) 21]lyoki S,Uemura T.Heat capacity of the water-ithium bromide 25]Luo C H,Chen K,Li Y Q,et al.Crystallization temperature, system and the water-ithium bromidezinc bromidedithium chlo- vapor pressure,density,viscosity,and specific heat capacity of ride system at high temperatures.Int J Refrig,1989,12(6): the LiNO/[BMIM]CI/H2O temary system.J Chem Eng Data, 323 2017,62(10):3043 D2]Wang L.Principle and Application of Small-sized Absorption Re- 6]Dean J A.Langes Handbook of Chemistry.New York: frigerator.Beijing:China Architecture and Building Press,2011 MeGRAW-Hill Inc,1999
工程科学学报，第 41 卷，第 6 期 和蒸气压、结晶温度和腐蚀性． 化工学报，2016，67 ( 4) : 1110) ［19］ Liu G Q，Ma L X，Liu J． Handbook of Chemical and Engineering Property Data: Inorganic Volume． Beijing: Chemical Industry Press，2002 ( 刘光启，马连湘，刘杰． 化学化工物性数据手册( 无机卷) ． 北京: 化学工业出版社，2002) ［20］ Lee Ｒ J，DiGuilio Ｒ M，Jeter S M，et al． Properties of lithium bromide-water solutions at high temperatures and concentrations Ⅱ: density and viscosity． ASHＲAE Trans，1990，96( 1) : 709 ［21］ Iyoki S，Uemura T． Heat capacity of the water-lithium bromide system and the water-lithium bromide-zinc bromide-lithium chloride system at high temperatures． Int J Ｒefrig，1989，12 ( 6 ) : 323 ［22］ Wang L． Principle and Application of Small-sized Absorption Ｒefrigerator． Beijing: China Architecture and Building Press，2011 ( 王林． 小型吸收式制冷机原理与应用． 北京: 中国建筑工 业出版社，2011) ［23］ Wagman D D，Evans W H，Parker V B，et al． The NBS tables of chemical thermodynamic properties: selected values for inorganic and C1 and C2 organic substances in SI units． J Phys Chem Ｒef Data，1982，11( 2) : 1 ［24］ Chen D，Xie J H． Heat Pump Water Heater． Beijing: Chemical Industry Press，2009 ( 陈东，谢继红． 热泵热水装置． 北京: 化学工业出版社， 2009) ［25］ Luo C H，Chen K，Li Y Q，et al． Crystallization temperature， vapor pressure，density，viscosity，and specific heat capacity of the LiNO3 /［BMIM］Cl /H2O ternary system． J Chem Eng Data， 2017，62( 10) : 3043 ［26］ Dean J A． Lange's Handbook of Chemistry． New York: McGＲAW-Hill Inc，1999 · 047 ·
