·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 <0.3 凯氏定氮法 s/H,0工质对的热物性进行研究以外，大量学者 LiBr >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 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 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 chlo￾ride) ，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 ·