以跨臨界CO2-離子液體[bmim]PF6為工質(zhì)對的吸收式制冷循環(huán)性能分析

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1、2009年第3期低溫工程No．32009總第169期CRYOGENICSSumNO．169以跨臨界CO2一離子液體[bmim]PF6為工質(zhì)對的吸收式制冷循環(huán)性能分析楊琴黃宇羅二倉胡劍英(中國科學院理化技術(shù)研究所低溫工程學重點實驗室北京100190)(中國科學院研究生院北京100049)摘要：選擇跨臨界c0．[bmim]PF作為新型的吸收式制冷工質(zhì)對，考察了CO在離子液體[bmim]PF中的溶解度和cO：．[bmim]PF工質(zhì)體系的熱物性。計算了在給定工況下循環(huán)的制冷特性并對結(jié)果進行了分析與討論。關(guān)鍵詞：跨臨界CO：-[bmim]PF離子液體吸收式

2、制冷中圖分類號：TB616文獻標識碼：A文章編號：1000—6516(2009)03—0005-06Analysisonthermodynamicperformanceofabsorptionrefrigerationcycleutilizingtransition-criticalCO2-[bmim]PF6asworkingfluidYangQin1HuangYu·LuoErcangHuJianying(KeylaboratoryofCryogenics，TechnicalInstituteofPhysicsandChemistry，Chine

3、seAcademyofSciences，Beijing100190，China)(GraduateUniversityofChineseAcademyofSciences，Beijing100049，China)Abstract：Transition—criticalCO2-[bmim]PF6wasselectedasworkingfluidforabsorptionrefrigera—tion，thesolubilityofCO2inionicliquid[bmim]PF6andthermodynamicpropertiesofCO2一[bmi

4、m]PF6wereinvestigated．Theefficiencyoftherefrigerationcycleatgivenconditionwascalculatedandtheresuhwasanalyzed．Keywords：transcriticalCO2-[bmim]PF6；ionicliquid；absorptionrefrigeration離子液體由陰陽離子組成并在常溫下呈液態(tài)形1引言式存在，具有良好的熱穩(wěn)定性、低揮發(fā)性、無毒性和環(huán)傳統(tǒng)吸收式制冷循環(huán)采用的工質(zhì)對主要有兩種：境友好性，是一種常用的綠色溶劑¨。由于其蒸氣NH，-H

5、：O和H：O—LiBr，但這兩種工質(zhì)對都存在一些壓可以忽略，用其作為吸收劑，無需設精餾裝置。缺陷：NH，具有毒性和爆炸性且NH，一HO分離比較離子液體[bmim]PF(中文名為1．丁基一3一甲基咪唑困難。LiBr水溶液具有較強的腐蝕性，高濃度下容易六氟磷酸鹽)由[bmim]陽離子和PF陰離子組成。結(jié)晶而且對系統(tǒng)氣密性要求較高。因此尋求新的工CO：是一種安全環(huán)保的自然工質(zhì)，用其作制冷質(zhì)對勢在必行。劑，在高壓工作條件下單位體積制冷量大，制冷系統(tǒng)收稿日期：2009-04．10；修訂日期：2009-06-05基金項目：國家自然科學基金重大項目(50890

6、181)資助。作者簡介：楊琴，男，24歲，碩士研究生。6低溫工程2009芷可以做得較小，其臨界溫度為3O．98℃，臨界壓力為m=x,ml(2)。，。7．377MPa，跨臨界放熱過程無相變發(fā)生，溫度和壓力3工質(zhì)體系的熱物性為獨立的參數(shù)，水力當量易于冷卻水形成匹配，減小傳熱損失。同時，跨臨界CO等焓節(jié)流線更接近于各熱物性參數(shù)之間有如下關(guān)系：等熵線，可降低節(jié)流損失。c。2=c。2+A。1C。2(3)本文采用跨臨界CO一[bmim]PF工質(zhì)對，在設Cp+ci(4)計的循環(huán)結(jié)構(gòu)和給定工況下計算了的制冷效率并對結(jié)果進行了分析討論，為后續(xù)研究提供一定的參考。日

7、=m。(h。+A。lh。。)+mIiqhliq(5)根據(jù)文獻[5]進行推導，可以得到如下關(guān)系式：2CO：在[bmim]PF中的溶解度A。。lh?=0．002411T2—4．36p一605．675(6)2．1溶解曲線△c。，=0．004822T(7)圖1E4]為cO在離子液體[bmim]PF中隨溫度而h。。，h。，02，cp．1i的值在已知混合液的溫度和壓力變化的溶解度曲線，橫軸為CO，的摩爾分數(shù)，和壓力時可通過相關(guān)文獻[6—7]查取，因此可以通縱軸為二元體系的壓力?？梢钥闯?，CO，的摩爾分數(shù)過上述式子計算出混合液的焓值和比熱。隨壓力升高而升高，隨

8、溫度升高而降低。在溫度為25cc、壓力為4MPa時，CO：在[bmim]PF中的摩爾4循環(huán)工作原理分數(shù)達到了48％，而在120oC時，即