以跨临界CO2-离子液体[bmim]PF6为工质对的吸收式制冷循环性能分析

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1、2009年第3期低温工程No．32009总第169期CRYOGENICSSumNO．169以跨临界CO2一离子液体[bmim]PF6为工质对的吸收式制冷循环性能分析杨琴黄宇罗二仓胡剑英(中国科学院理化技术研究所低温工程学重点实验室北京100190)(中国科学院研究生院北京100049)摘要：选择跨临界c0．[bmim]PF作为新型的吸收式制冷工质对，考察了CO在离子液体[bmim]PF中的溶解度和cO：．[bmim]PF工质体系的热物性。计算了在给定工况下循环的制冷特性并对结果进行了分析与讨论。关键词：跨临界CO：-[bmim]PF离子液体吸收式

2、制冷中图分类号：TB616文献标识码：A文章编号：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离子液体由阴阳离子组成并在常温下呈液态形1引言式存在，具有良好的热稳定性、低挥发性、无毒性和环传统吸收式制冷循环采用的工质对主要有两种：境友好性，是一种常用的绿色溶剂¨。由于其蒸气NH，-H

5、：O和H：O—LiBr，但这两种工质对都存在一些压可以忽略，用其作为吸收剂，无需设精馏装置。缺陷：NH，具有毒性和爆炸性且NH，一HO分离比较离子液体[bmim]PF(中文名为1．丁基一3一甲基咪唑困难。LiBr水溶液具有较强的腐蚀性，高浓度下容易六氟磷酸盐)由[bmim]阳离子和PF阴离子组成。结晶而且对系统气密性要求较高。因此寻求新的工CO：是一种安全环保的自然工质，用其作制冷质对势在必行。剂，在高压工作条件下单位体积制冷量大，制冷系统收稿日期：2009-04．10；修订日期：2009-06-05基金项目：国家自然科学基金重大项目(50890

6、181)资助。作者简介：杨琴，男，24岁，硕士研究生。6低温工程2009芷可以做得较小，其临界温度为3O．98℃，临界压力为m=x,ml(2)。，。7．377MPa，跨临界放热过程无相变发生，温度和压力3工质体系的热物性为独立的参数，水力当量易于冷却水形成匹配，减小传热损失。同时，跨临界CO等焓节流线更接近于各热物性参数之间有如下关系：等熵线，可降低节流损失。c。2=c。2+A。1C。2(3)本文采用跨临界CO一[bmim]PF工质对，在设Cp+ci(4)计的循环结构和给定工况下计算了的制冷效率并对结果进行了分析讨论，为后续研究提供一定的参考。日

7、=m。(h。+A。lh。。)+mIiqhliq(5)根据文献[5]进行推导，可以得到如下关系式：2CO：在[bmim]PF中的溶解度A。。lh⋯=0．002411T2—4．36p一605．675(6)2．1溶解曲线△c。，=0．004822T(7)图1E4]为cO在离子液体[bmim]PF中随温度而h。。，h。，02，cp．1i的值在已知混合液的温度和压力变化的溶解度曲线，横轴为CO，的摩尔分数，和压力时可通过相关文献[6—7]查取，因此可以通纵轴为二元体系的压力。可以看出，CO，的摩尔分数过上述式子计算出混合液的焓值和比热。随压力升高而升高，随

8、温度升高而降低。在温度为25cc、压力为4MPa时，CO：在[bmim]PF中的摩尔4循环工作原理分数达到了48％，而在120oC时，即