離子液體用于吸收式制冷系統(tǒng)的篩選

郭紫君 孫 晗 黨超鑌 馬國遠

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離子液體用于吸收式制冷系統(tǒng)的篩選

郭紫君1孫 晗1黨超鑌2馬國遠1

（1.北京工業(yè)大學環(huán)境與能源工程學院制冷與低溫工程系 北京 100124；2.東京大學新領域創(chuàng)成科學研究科人間環(huán)境專攻 日本千葉 2778563）

在傳統(tǒng)的吸收式制冷系統(tǒng)中，最常用的工質對是LiBr/H2O和NH3/H2O。然而，LiBr/H2O工質對具有腐蝕和結晶的問題，NH3/H2O工質對則面臨著NH3本身有毒和需設置精餾裝置等問題。離子液體作為一種新型的吸收劑可以有效地避免采用上述工質對所帶來的弊端。研究和開發(fā)適合的離子液體/制冷劑工質對是吸收式制冷發(fā)展的一個重要方面。針對用于吸收式制冷系統(tǒng)的離子液體，從物性到循環(huán)特性的國內(nèi)外研究進展進行了綜述，并從應用于吸收式制冷系統(tǒng)的角度給出篩選工質對的建議。

離子液體；吸收式制冷；工質對；基礎物性；篩選

0 引言

隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，人類所面臨的能源與環(huán)境問題日益突出。吸收式制冷機和熱泵由于可用工業(yè)廢熱、余熱及可再生能源驅動，又可采用天然工質為制冷劑，不破壞臭氧層，不產(chǎn)生溫室效應，越來越受到人們的重視。

吸收式制冷系統(tǒng)的工質對由吸收劑和制冷劑組成，適用于吸收式制冷系統(tǒng)的工質對需要具有以下特性：工質對溶液平衡蒸氣壓低，吸收劑吸收制冷劑的能力強，工質對組成的溶液具有較大的導熱系數(shù)、較低的比熱容，較小的粘度，溶液具有化學穩(wěn)定性，無毒性，安全。

離子液體與制冷劑組成的工質對一般具有平衡蒸氣壓低，良好的導熱性，熱穩(wěn)定性，離子液體不揮發(fā)等特點[1]。這些特點，使得離子液體可以用于吸收式制冷系統(tǒng)，但離子液體又往往有比熱容大，粘度大的特點，這些方面是不利于吸收式系統(tǒng)運行的。本研究在簡述離子液體的種類、命名和特性的基礎上，從蒸氣壓，擴散系數(shù)，比熱容，粘度及系統(tǒng)性能等方面給出了可用于吸收式制冷系統(tǒng)的幾種離子液體，以供深入研究離子液體用于吸收式系統(tǒng)時選用。

1 離子液體簡介

離子液體也稱室溫離子液體或室溫熔融鹽，是由特定的有機陽離子和無機陰離子構成的在室溫或近室溫下呈液態(tài)的熔鹽體系。按照有機陽離子母體的不同，主要可以分為四類：咪唑鹽類、吡啶鹽類、季銨鹽類和季磷鹽類[2]。

各種離子液體的英文全稱較長，比較難以識記，以咪唑離子液體為例，咪唑離子液體通常使用兩個取代烷基的第一個字母的大寫（或小寫）縮寫后邊跟“IM”或“im”。如丙基的英文為“propyl”，甲基的英文為“methyl”，則丙基甲基咪唑的命名就為“[PMIM]”或“[pmim]”。在有三個取代烷基的情況下，除非特殊的情況，三個烷基都是以第一個字母的縮寫形式出現(xiàn)，其他離子液體的命名基本相似，現(xiàn)有文獻中大小寫通用[3]。陰離子的命名更為簡單，可直接用其化學式表示，如磷酸二乙酯鹽可直接寫作[(EtO)2PO2]，或者也可像陽離子一樣，取其英文的第一個字母的大寫（或小寫），同樣如磷酸二乙酯鹽的英文為“diethylphosphate”，而這個詞也是根據(jù)其組成而寫成的，可根據(jù)結構分成“di-ethyl-phosphate”，分別取第一個字母的大寫，可寫作[DEP]。如1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯，對應的英文名字為1-Ethyl-3-methylimidazolium diethyl phosphate，按上述命名規(guī)則其中陽離子1-Ethyl-3-methylimidazolium可寫做[EMIM]，陰離子diethyl phosphate可寫作[DEP]或直接用化學式[(EtO)2PO2]表示，那么該離子液體可寫成[EMIM][DEP]或[EMIM][ (EtO)2PO2]。

2 離子液體型工質對的物性研究

由于離子液體與制冷劑種類繁多，兩者組合產(chǎn)生的工質對數(shù)量龐大，國內(nèi)外學者從不同的角度對不同的離子液體型工質對進行了大量的研究。

2.1 離子液體型工質對平衡蒸氣壓研究進展

選取吸收溫度為40℃，將國內(nèi)外學者對離子液體型工質對的平衡蒸氣壓的研究數(shù)據(jù)匯總，見圖1?？紤]到吸收式制冷系統(tǒng)中所用的工質對，吸收器中吸收率越大，系統(tǒng)的COP越高。在蒸發(fā)壓力不變的情況下，希望工質對溶液的平衡蒸氣壓越低越好，以便增大吸收驅動力。從圖1可以看出以水為制冷劑的離子液體型溶液平衡蒸氣壓最低的是[E3MPy][OMs]+H2O（離子液體摩爾分數(shù)0.7605），其次是[EMIM]Ac+H2O（離子液體摩爾質量分數(shù)是0.8）和[HMIM]Cl+H2O（離子液體摩爾分數(shù)0.8），比較適合用于吸收式制冷系統(tǒng)。

圖1 ta=40℃時，不同離子液體型工質對蒸氣壓數(shù)據(jù)

離子液體的親水性受陽離子和陰離子類型的影響。在咪唑鎓基離子液體和水相互溶解的情況下，陰離子的性質在很大程度上決定了這些混合物的宏觀行為[14]。具有較小親水陰離子的離子液體如氯（Cl），溴（Br）和乙酸鹽（Ac）可以與水互溶并且具有強吸濕性?；矢α⑾嫉恼n題組[15-18]發(fā)現(xiàn)兩種親水離子液體[Emim] Ac和[Hmim] Cl可顯著降低二元體系的蒸氣壓。Merkel[8]等人還發(fā)現(xiàn)親水性按以下陰離子的順序降低：[OAc]>[OMs]>[OTf]，親水性直接與蒸氣壓的降低有關，因此也與吸收循環(huán)的性能有關。

2.2 離子液體型工質對擴散系數(shù)研究進展

考慮吸收式系統(tǒng)的循環(huán)倍率定義為送往發(fā)生器的稀溶液流量除以制冷劑蒸氣流量。在制冷量一定的條件下，制冷劑蒸氣流量就確定了，吸收器內(nèi)吸收率越高，說明吸收所需的濃溶液的流量就越少，對應的吸收后產(chǎn)生的稀溶液流量就越小，循環(huán)倍率就越小。而發(fā)生器的熱負荷與循環(huán)倍率成正比。所以在制冷量一定時要提高系統(tǒng)COP，需要減小發(fā)生器的熱負荷。而通過增強吸收器的吸收率，減小循環(huán)倍率可減小發(fā)生器的熱負荷。而在吸收器內(nèi)溶液吸收制冷劑蒸氣的過程是擴散過程，要增強吸收，就希望擴散系數(shù)越大越好[19]。

根據(jù)斐克定律，擴散系數(shù)是沿擴散方向，在單位時間每單位濃度降的條件下，垂直通過單位面積擴散某物質的質量或摩爾數(shù)，一種物質的擴散系數(shù)表示它的擴散能力，是重要的物理參數(shù)之一[20]。

關于氣液擴散系數(shù)，早期研究的比較多的是Shiflett等人[21-23]。近年來，何茂剛和劉向陽等人[24-28]得到了不同氫氟烴在不同離子液體中的擴散系數(shù)，結果表明氫氟烴在離子液體中的擴散系數(shù)隨溫度的升高而增大，通過比較R32、R161、R1234yf、R125、R143a、R152a與離子液體[HMIM][PF6]的組合，發(fā)現(xiàn)R32與離子液體[HMIM][PF6]的組合擴散系數(shù)最大，因此比較適合作為吸收式制冷循環(huán)的工質對。

Chen等人[29]將經(jīng)典的Mach-Zehnder干涉光路應用于測量離子液體吸收式制冷工質對的互擴散系數(shù)的測量。他們測量了[MMIM][DMP]+H2O和[MMIM][DMP]+CH3OH的擴散系數(shù)，發(fā)現(xiàn)擴散系數(shù)隨溫度的升高而增大，隨著離子液體的質量分數(shù)的增加而減小。并得出互擴散系數(shù)[MMIM][DMP]+CH3OH>[MMIM][DMP]+H2O>LiBr+H2O的關系。

除了對擴散系數(shù)的實驗研究，也有學者嘗試通過模擬的方法得到擴散系數(shù)數(shù)據(jù)。辛緒亮等人[30]采用DL_POLY軟件和分子動力學模擬的方法對[BMIM][Br]水溶液的擴散系數(shù)進行了計算。在379.4K下，[BMIM][Br]陰陽離子的擴散系數(shù)的數(shù)量級為109m2·s-1，與Soriano[31]等人測量的實驗值數(shù)量級一致。也可以看出隨著溶液中水含量的增多，擴散系數(shù)得到了明顯的提高。

2.3 離子液體型工質對比熱容研究進展

比熱容是重要的物性參數(shù)。吸收式制冷的工質對溶液的比熱容越小越好，因為比熱容越小，發(fā)生器中加熱溶液到沸騰所需要的熱量就越少，同時在吸收器中冷卻水帶走同樣多的熱量稀溶液溫度下降得越多，越利于吸收。

從目前公開發(fā)表的文獻中可以看到，盡管純離子液體的比熱容有的比水的比熱容大，有的比水小，但是絕大部分的離子液體型工質對的比熱容均呈現(xiàn)以下規(guī)律：在溫度一定的情況下，比熱容隨離子液體的濃度增加而減小，在相同濃度下，比熱容隨溫度的升高而升高。如孫立等人[32]，Zheng的課題組[7,33]，趙宗昌課題組[11,34-39]對不同的離子液體型工質對的比熱容進行了測量，均符合上述變化規(guī)律。

然而，也有學者得到了相反的結論。Królikowska[40]發(fā)現(xiàn)純[HiQuin][SCN]的比熱容遠比水的比熱容大，且在同溫度下隨水含量的增加而降低，在相同的離子濃度下，熱容量隨著溫度的升高而略有下降。Lin等人[41]測量了[EMIM][EtSO4]和[EMIM][CF3SO3]與H2O組成的工質對的熱容，發(fā)現(xiàn)比熱容值隨著溫度和離子液體濃度的增加而增加，純[Emim] [EtSO4]和[Emim] [CF3SO3]的比熱容值遠遠大于水的比熱容值，比熱容值與溫度呈線性關系。

選取發(fā)生溫度為80℃，將各學者研究的離子液體型工質對的比熱容數(shù)據(jù)進行比較，如圖2所示，僅從比熱容角度考慮，可以看出[HMIM]Cl+H2O和[EMIM]Ac+H2O的比熱容較小。

圖2 tg=80℃時不同離子液體型工質對比熱容數(shù)據(jù)

2.4 離子液體型工質對粘度研究進展

粘度是液體的一個很重要的傳輸性質，在進行離子液體應用于吸收式制冷系統(tǒng)的研究時，不可忽略粘度的影響。由于離子液體中陰陽離子存在很強的氫鍵，使得其具有較高的粘度，較大的流動阻力，這對吸收系統(tǒng)的運行是不利的，在吸收式制冷系統(tǒng)中，高粘度意味著需要更大的泵功率，更大的管路和系統(tǒng)體積[44,45]。

目前，關于離子液體型工質對粘度性質的研究比較少。在同樣的溫度條件下，粘度隨著離子液體摩爾濃度的增加而增加，在同樣的離子濃度條件下，粘度隨溫度的增加而減小。在常溫條件下，純離子液體的粘度通常大于水的粘度，當水的含量增加時，粘度下降。

如何減小粘度成為了越來越多學者所關心的問題。有學者發(fā)現(xiàn)在離子液體中加入水或醇類物質時，粘度會下降。He等人[46]對幾種離子液體的粘度進行實驗，發(fā)現(xiàn)粘度的變化符合一般的粘度規(guī)律，并且當[MMIM][DMP]被加熱或是與水/乙醇/甲醇配對時，粘度會下降，這對吸收式熱泵在高溫下運行提供了幫助。

圖3 t=20℃時不同離子液體型工質對粘度數(shù)據(jù)

Kim等人[44]發(fā)現(xiàn)，粘度隨著陽離子質量增加而增加：emim+

選取20℃時的離子液體型工質對粘度，將各學者的離子液體型工質對的粘度數(shù)據(jù)進行匯總，如圖3所示，可以看出在同樣的離子液體和甲醇或乙醇組成工質對的情況下，粘度明顯下降，且與甲醇組成工質對粘度最低。[MMIM][DMP]+CH3OH（離子液體摩爾分數(shù)0.202）和[EMIM][DEP]+CH3OH（離子液體摩爾分數(shù)0.202）具有較低的粘度。

2.5 離子液體型工質對制冷循環(huán)性能研究進展

研究離子液體是否適用于吸收式制冷系統(tǒng)，還需要對離子液體型工質對應用于吸收式制冷系統(tǒng)的COP進行研究。

圖4 不同離子液體型工質對在te=10℃，ta=30℃，tc=40℃，tg=100℃情況下，單效吸收式制冷系統(tǒng)COP對比

選取離子液體用于單效吸收式制冷系統(tǒng)的研究數(shù)據(jù)，比較不同離子液體型工質對在蒸發(fā)溫度10℃，吸收溫度30℃，冷凝溫度40℃，發(fā)生溫度100℃實驗條件下的COP，如圖4所示?？梢钥闯霈F(xiàn)有研究的離子液體型工質對的COP很少有能超過傳統(tǒng)的LiBr/H2O工質對的系統(tǒng)COP的，只是在梁世強[48]等人的研究中，CH3OH/[MMIM][DMP]工質對的COP高達0.87，比LiBr/H2O系統(tǒng)略高一些。此外栗航[15]等人的研究中H2O/[EMIM]Ac和H2O/[HMIM]Cl系統(tǒng)也可接近LiBr/H2O系統(tǒng)的COP，A Yokozeki[49]等人研究的H2O/[EMIM][DMP]雖低于LiBr/H2O，但是仍然高于NH3/H2O，因此以上所述的工質對均具有應用的價值。以NH3為制冷劑的吸收式系統(tǒng)COP普遍較低，但是Chen[50]等人的研究中[EMIM]Cu2Cl5/NH3系統(tǒng)COP可達0.781，雖低于同工況下LiBr/H2O系統(tǒng)的COP，但是高于NH3/H2O系統(tǒng)，也具有一定的應用價值。

Thomas Meyer[51]等人在模擬的基礎上對應用C2H5OH/[EMIM][DEP]工質對的單級吸收式制冷機進行了實驗，在模擬中最大的COP可接近0.76，然而實驗中COP范圍在0.42～0.62之間，考慮可能是由于實際實驗中存在的熱損失，導致實驗中COP的下降。

2.6 離子液體型工質對的初步篩選

根據(jù)以上各項研究數(shù)據(jù)對比，綜合分析認為[EMIM]Ac+H2O和[HMIM]Cl+H2O工質對具有相對較低的蒸氣壓和比熱容，[MMIM][DMP]+CH3OH具有相對較大的擴散系數(shù)和較小的粘度。從基礎物性的角度來講，這三種工質對具有相對較大的應用潛力；而從吸收制冷循環(huán)性能的角度來講，CH3OH/ [MMIM][DMP]、H2O/[EMIM]Ac、H2O/[HMIM]Cl、H2O/[EMIM][DMP]和C2H5OH/[EMIM][DEP]具有相對較高的COP值。

3 結論

（1）離子液體與制冷劑組成的工質對數(shù)量龐大，將合適的離子液體用于吸收式制冷系統(tǒng)中需要進行篩選。

（2）針對提高吸收式系統(tǒng)的COP，要求吸收器內(nèi)吸收率大，系統(tǒng)循環(huán)倍率小。而吸收率與離子液體工質對溶液的平衡蒸氣壓和擴散系數(shù)有密切關系。在蒸發(fā)壓力一定時，溶液平衡蒸氣壓越小，吸收驅動力越大，越利于吸收。而制冷劑在離子液體溶液內(nèi)擴散系數(shù)越大，越利于吸收。

（3）在制冷量一定時，工質對溶液的比熱容越小，發(fā)生器所需供熱量越少，吸收器需要排出的熱量越少，系統(tǒng)COP越高。

（4）離子液體粘度大，系統(tǒng)管內(nèi)流動阻力較大，需要耗費更大的泵功，可通過增大系統(tǒng)管路的截面積或通過在離子液體中加入醇類降低粘度。

（5）經(jīng)物性數(shù)據(jù)比較和分析認為H2O/[EMIM] Ac、H2O/[HMIM]Cl和CH3OH/[MMIM][DMP]具備應用于吸收式制冷系統(tǒng)的潛力，應深入研究其應用于吸收式制冷循環(huán)的循環(huán)性能；從已有吸收循環(huán)性能實驗的研究上看CH3OH/[MMIM] [DMP]、H2O/[EMIM]Ac、H2O/[HMIM]Cl、H2O/ [EMIM][DMP]和C2H5OH/[EMIM][DEP]具有深入研究實用循環(huán)的價值。

[1] 鄧友全.離子液體-性質、制備與應用[M].北京:中國石化出版社,2006:48.

[2] Lange N A, Dean J A. Lange's Handbook of chemistry[M]. McGraw-Hill,1999.

[3] 張鎖江.離子液體:從基礎研究到工業(yè)應用[M].北京:科學出版社,2006:63.

[4] 羅春歡,張淵,蘇慶泉.LiBr-[BMIM]Cl/H2O工質對的飽和蒸氣壓、結晶溫度和腐蝕性[J].化工學報,2016,67(4): 1110-1116.

[5] Luo C, Li Y, Chen K, et al. Thermodynamic properties and corrosivity of a new absorption heat pump working pair: Lithium nitrate + 1-butyl-3- methylimidazolium bromide + water[J]. Fluid Phase Equilibria, 2017:451.

[6] Guo K, Bi Y, Sun L, et al. Experiment and Correlation of Vapor–Liquid Equilibrium of Aqueous Solutions of Hydrophilic Ionic Liquids: 1-Ethyl-3-methylimidazolium Acetate and 1-Hexyl-3-methylimidazolium Chloride[J]. Journal of Chemical & Engineering Data, 2012,57(8): 2243-2251.

[7] Nie N, Zheng D, Dong L, et al. Thermodynamic Properties of the Water+1-(2-Hydroxylethyl)-3-methy- limidazolium Chloride System[J]. Journal of Chemical & Engineering Data, 2012,57(12):3598-3603.

[8] Merkel N, Weber C, Faust M, et al. Influence of anion and cation on the vapor pressure of binary mixtures of water+ionic liquid and on the thermal stability of the ionic liquid[J]. Fluid Phase Equilibria, 2015,394:29-37.

[9] Markus B, Fabian H, Elisa K, et al. Density, Viscosity, and Vapor–Liquid Equilibrium of the Ternary System Water–1-Ethyl-3-methylimidazolium Acetate–1-Ethyl-3- Methylimidazolium Trifluoro-methanesulfonate[J]. Journal of Chemical & Engineering Data, 2017,62(2): 720-728.

[10] 于靜.含乙基甲基咪唑磷酸二甲酯的三元新工質研究[D].大連:大連理工大學,2012.

[11] 常仁杰.離子液體[BMIM][DBP]+水+醇三元工質熱力學性質研究[D].大連:大連理工大學,2012.

[12] 趙杰,梁世強,陳堅,等.離子液體1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯鹽-甲醇濃溶液氣液平衡[J].化學工程,2010,38(3): 52-56.

[13] 陳偉.離子液體吸收式制冷工質對基礎物性與循環(huán)特性研究[D].北京:中國科學院研究生院(工程熱物理研究所),2014.

[14] Freire M G, Santos L M N B F, Fernandes A M, et al. An overview of the mutual solubilities of water– imidazolium-based ionic liquids systems[J]. Fluid Phase Equilibria, 2007,261(1):449-454.

[15] 粟航,郭開華,皇甫立霞,等.強吸水性離子液體-水工質對吸收式制冷循環(huán)性能分析[J].制冷學報,2013,34(3): 24-30.

[16] Guo K, Bi Y, Sun L, et al. Experiment and Correlation of Vapor–Liquid Equilibrium of Aqueous Solutions of Hydrophilic Ionic Liquids: 1-Ethyl-3-methylimi- dazolium Acetate and 1-Hexyl -3-methylimidazolium Chloride[J]. Journal of Chemical & Engineering Data, 2012,57(8):2243-2251.

[17] 皇甫立霞,吳曉虹,郭開華,等.一種水溶性離子液體作為吸收工質的熱工特性研究[J].中山大學學報(自然科學版),2011,50(6):39-42.

[18] 關婷婷,孫立,皇甫立霞,等.離子液體[BMIM]BF4+H2O汽液相平衡實驗研究[J].低溫物理學報,2011(3): 194-198.

[19] 吳業(yè)正.制冷原理及設備[M].西安:西安交通大學出版社,2015:147.

[20] 連之偉.熱質交換原理與設備（第三版）[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2011:13-15.

[21] Shiflett M B, Harmer M A, Junk C P, et al. Solubility and diffusivity of 1,1,1,2-tetraflu- oroethane in room-tempe- rature ionic liquids[J]. Fluid Phase Equilibria, 2006, 242(2):220-232.

[22] Shiflett M B, Harmer M A, Junk C P, et al. Solubility and Diffusivity of Difluoromethane in Room-Temperature Ionic Liquids[J]. Journal of Chemical & Engineering Data, 2006,51(2):483-495.

[23] Shiflett M B, Yokozeki A. Solubility and diffusivity of hydrofluorocarbons in room‐temperature ionic liquids[J]. Aiche Journal, 2010,52(3):1205-1219.

[24] 劉向陽,潘培,彭三國,等.氫氟烴在離子液體[HMIM][PF6]中的擴散系數(shù)和亨利常數(shù)[J].化工學報, 2017,68(12):4486-4493.

[25] He M, Peng S, Liu X, et al. Diffusion Coefficients and Henry’s Constants of Hydrofluorocarbons in [HMIM][Tf2N], [HMIM][TfO], and [HMIM][BF4][J].Journal of Chemical Thermodynamics, 2017,112:43-51.

[26] He M, Peng S, Zhang Y, et al. Mutual Diffusion Coefficients of Isopropanol + n-Heptane and Isobutanol + n-Heptane[J]. Journal of Chemical Thermodynamics, 2016,96:127-133.

[27] Ying G, He M, Qiu Z, et al. Mass Diffusion Coefficients of Dimethyl Carbonate in Heptane and in Air at T = (278.15 to 338.15) K[J]. Journal of Chemical & Engineering Data, 2008,53(12):2861-2864.

[28] Guo Y, He M, Zhong Q, et al. Mass diffusion coefficients of oxygenated fuel additives in air[J]. Energy, 2009,34(10):1560-1564.

[29] Chen W, Zhang B, Liu Z, et al. Investigation of the mutual diffusion coefficients of [mmim]DMP/H2O and [mmim]DMP/CH3OH at atmospheric pressure[J]. International Journal of Heat & Mass Transfer, 2017,111:559-569.

[30] 辛緒亮,張曉冬,趙宗昌,等.離子液體[BMIM]Br的水溶液VLE與擴散系數(shù)的分子模擬[J].化工學報,2011, 62(s2):16-20.

[31] Soriano A N, Agapito A M, Lagumbay L J L I, et al. Diffusion coefficients of aqueous ionic liquid solutions at infinite dilution determined from electrolytic conductivity measurements[J]. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 2011,42(2):258-264.

[32] 孫立,郭開華,皇甫立霞.EMIMAC和HMIMCl及其水溶液熱力學特性實驗研究[J].低溫物理學報,2011(6): 467-473.

[33] Wang J, Zheng D, Fan L, et al. Vapor Pressure Measurement for the Water + 1,3-Dimethylimidazo- lium Chloride System and 2,2,2-Trifluoroethanol + 1-Ethyl-3-methylimidazolium Tetrafluoroborate System[J]. Journal of Chemical & Engineering Data, 2010,55(6):2128-2132.

[34] Jing R, Zhao Z, Zhang X. Vapor pressures, excess enthalpies, and specific heat capacities of the binary working pairs containing the ionic liquid 1-ethyl-3- methylimidazolium dimethylphosphate[J]. Journal of Chemical Thermodynamics, 2011,43(4):576-583.

[35] Zhang X, Hu D. Performance simulation of the absorption chiller using water and ionic liquid 1-ethyl-3-methylimidazolium dimethylphosphate as the working pair[J]. Applied Thermal Engineering, 2011,31(16):3316-3321.

[36] 馮青天.1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯+水/醇新工質研究[D].大連:大連理工大學,2011.

[37] 呂文斌.離子液體型新工質“BMIM”“Lac”+水/醇的性質研究[D].大連:大連理工大學,2011.

[38] 紀雯施.含[EMIM][DEP]三元體系熱力學性質的測定[D].大連:大連理工大學,2012.

[39] 趙健華,晏雙華,趙宗昌.乙基甲基咪唑磷酸二乙酯+水/乙醇/甲醇二元溶液混合熱及比熱容的測量與關聯(lián)[J].計算機與應用化學,2011,28(9):1167-1170.

[40] Królikowska M, Paduszyński K, Hofman T, et al. Heat capacities and excess enthalpies of the ( N -hexylisoquinolinium thiocyanate ionic liquid+water) binary systems[J]. Journal of Chemical Thermod- ynamics, 2012,55:144-150.

[41] Lin P Y, Soriano A N, Leron R B, et al. Measurements and correlations of electrolytic conductivity and molar heat capacity for the aqueous ionic liquid systems containing [Emim][EtSO4] or [Emim][CF3SO3][J]. Experimental Thermal & Fluid Science, 2011,35(6): 1107-1112.

[42] 孫立,郭開華,皇甫立霞.離子液體[BMIM][BF4]水溶液比熱容及熱工特性分析[J].低溫物理學報,2011,33(5):381-385.

[43] Dong L, Zheng D, Nie N, et al. Performance prediction of absorption refrigeration cycle based on the measurements of vapor pressure and heat capacity of H2O+[DMIM]DMP system[J]. Applied Energy, 2012, 98(1):326-332.

[44] 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[J]. Energy, 2012,44(1):1005-1016.

[45] Luo C, Chen K, Li Y, et al. Crystallization Temperature, Vapor Pressure, Density, Viscosity, and Specific Heat Capacity of the LiNO3/[BMIM]Cl/H2O Ternary System[J]. Journal of Chemical & Engineering Data, 2017,62(10): 3043-3052.

[46] He Z, Zhao Z, Zhang X, et al. Thermodynamic properties of new heat pump working pairs: 1,3-Dimethylimidazolium dimethylphosphate and water, ethanol and methanol[J]. Fluid Phase Equilibria, 2010,298(1):83-91.

[47] 趙杰,梁世強,王立,等.[bmim]Cl-CH3OH作為吸收式制冷工質對的潛能分析[J].化工學報,2009,60(12):2957-2962.

[48] 梁世強,趙杰,王立,等.離子液體型新工質對吸收式制冷循環(huán)[J].工程熱物理學報,2010,31(10):1627-1630.

[49] Yokozeki A, Shiflett M B. Water Solubility in Ionic Liquids and Application to Absorption Cycles[J]. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2010, 49(19):9496-9503.

[50] Wei C, Yang B. Thermal performance of an absorption-refrigeration system with [emim]Cu2Cl5/ NH3, as working fluid[J]. Energy, 2016,112: 332-341.

[51] Meyer T, Winker M, Bergemann S, et al.Experimental investigation of an absorption refrigerator working with ionic liquid and ethanol[C]. TPTPR2017,Seoul, 2017.

[52] Yokozeki A, Shiflett M B. Ammonia Solubilities in Room-Temperature Ionic Liquids[J]. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2007,46(5):1605- 1610.

Ionic Liquid Screening for Absorption Refrigeration Systems

Guo Zijun1Sun Han1Dang Chaobin2Ma Guoyuan1

( 1.College of Environmental and Energy Engineering, Beijing University of Technology, Beijing, 100124; 2.Department of Human and Engineered Environmental Studies, the University of Tokyo, Chiba, 2778563 )

In traditional absorption refrigeration systems, most commonly used working fluid pairs are LiBr/H2O and NH3/H2O. However, LiBr/H2O working fluid has problems of corrosion and crystallization, and NH3/H2O working fluid pair faces problem that NH3is toxic and a rectification apparatus must be installed. As a new type of absorbent, ionic liquids can effectively avoid disadvantages of above-mentioned working fluids. Research and development of suitable ionic liquid/refrigerant working fluid pairs for real application is an important aspect of development of absorption refrigeration. This paper summarized research progress of ionic liquid-type working fluid pairs in domestic and overseas from basic physical properties to cycle performance, and gave suggestions for selection of working fluid pairs from point of application of ionic liquid in absorption refrigeration systems.

ionic liquid; absorption refrigeration; working fluid pairs; basic physical properties; screening

TB616

A

1671-6612（2019）02-112-07

郭紫君（1993.5-），女，在讀碩士研究生，E-mail：guozijun0527@sina.com

孫 晗（1969.11-），女，工學博士，講師，E-mail：han.sun@bjut.edu.cn

2018-05-03