氨水吸收式制冷循环的热力学分析

研究了氨水体系及制冷循环的模型,采用模拟计算的方法对氨水单级吸收式制冷循环及循环的热集成进行了研究。分析了操作参数对循环特性的影响,并考察了热集成循环的能量特性。

微量量热法测定生物柴油和菜籽油的比热容

本文利用Calvet微量量热量热仪测定了丙三醇的比热容,其结果与文献值良好吻合。在此基础上,分别在温度为25℃、35℃、45℃和55℃的条件下,测定了菜籽油和以菜籽油为原料通过化学合成的生物柴油的比热容,并建立了比热容与温度的关系。本文拟合的比热容模型的相关系数分别为0.99976和0.9995。

温室气体CO_2低温分离过程的研究

基于一套等温VLE的文献数据,本文首先以状态方程法,分别选用RKS、PSRK、PR、RKS-BM、PR-BM和UNIQUAC等热力学模型进行计算,考察了这些模型对CO_2-H_2体系适用性。结果发现RKS方程和PR方程适应性较好。对CO_2-H_2的低温分离工艺进行了模拟,并进行了热力学分析,每生产1kg CO_2需消耗425.83 kJ压缩功和496.79kJ的低温(-125℃)冷量。

描述氨水体系VLE行为适宜热力学模型的研究

基于对氨／水体系气液平衡研究的文献调查，选择了Ｇｕｉｌｌｅｖｉｃ等提出的一套等温数据为工作基础，本文研究了状态方程法与活度系数法对氨／水体系气液平衡性质预测的适用性．其中状态方程法分别选用理想体系的计算方法、ＢＷＲ方程、ＳＲ－Ｐｏｌａｒ方程、ＬＫ－Ｐ方程和ＲＫＳ方程；活度系数法是基于气相选用ＲＫＳ方程，液相分别选用ＮＲＴＬ模型、电解质ＮＲＴＬ模型、ＵＮＩＱＵＡＣ模型、ＵＮＩＦＡＣ模型和Ｗｉｌｓｏｎ方程。本研究发现，活度系数法并没有良好表现，而 ＬＫ－Ｐ方程和 ＲＫＳ方程对氨／水体系气液平衡性质预测的适用性显然优于其它方法。

室温离子液体[Emim]BF_4及其水溶液体系的比热容测定

在温度为298.15-343.15 K,质量分数为25%-100%的条件下,采用Calvet微量量热仪测定了室温离子液体四氟硼酸1-乙基-3-甲基咪唑（[Emim]BF4）及其水溶液体系的比热容。建立了该体系的比热容与温度和浓度的经验关联式,并比较了该体系的差示扫描量热计（DSC）所测得的实验数据和现象。研究认为Calvet微量量热法更适于测量含挥发性溶剂的体系。

函数热力学一致性基础

近年来 ,随着国家能源利用技术、环境保护技术水平的提高 ,作为一个重要而有效的理论工具 ,火用分析方法已经从一般的过程能量分析发展到过程经济评价甚至过程的环境影响评价 ,即所谓过程可持续性评价的定量化分析 .给出了体现热力学一致性的火用函数普遍化基础表述及计算原理 ,强调火用分析采用合理的环境参考态模型、统一的热力学标准性质数据以及适宜的热力学模型的重要性 .基于ISO 136 0 0系列能源系统标准(1999～ )的概念和IUPAC的化学热力学标准压力的规定 ,基于国际上具有权威性的最新化合物标准生成Gibbs函数数据等修正了龟山等人提出的热力学平衡环境参考态模型 .修正模型由 2 98.15K和 1bar下的大气圈、水圈和地壳岩石圈中的选定基准物体系所组成 .提出了一个包含 80种常见化学元素标准火用数据体系 .另外 ,给出的氨水均相混合物计算实例表明 ,物质标准火用的数值是混合物火用函数的最主要构成 。

Na_2SO_4·10H_2O共晶盐的热化学研究

采用微量量热法 ,利用Calvet低温微量量热计对Na2 SO4·10H2 O共晶相变畜冷材料进行热化学研究的工作。在不同实验条件下 ,本研究测定出材料的相变热为 118 19J/ g ,固体平均比热容为 5 5 6J/gK-1,液体平均比热容为 14 38J/ gK。测试结果还表明 ,随着悬浮剂的加入 ,材料的相变热增大 ;所测得的升温DSC曲线的相变热略高于降温过程的相变热 ,本研究还测得了材料 4 5℃ ,5 5℃ ,6 5℃和 7 5℃下的等温DSC数据。以Avrami方程作数据处理的结果表明 ,该方程可以良好地描述该体系的结晶过程。温度的降低 ,成核剂适量加入 ,都将导致Avrami方程速率常数逐渐增大。数据处理解得过程的活化能为 95 3 6kJ/mol,数值为 2 32～ 2 4 3的Avrami方程时间指数表明该体系的结晶过程应为三维依热成核机理 ,显微照相的图象结果亦证实了这一结论。

α-蒎烯+对伞花烃和β-蒎烯+对伞花烃二元体系超额焓的测定

采用BT2．15型Calvet微量量热计常压下测定了α-蒎烯+对伞花烃和β-蒎烯+对伞花烃两个二元体系在298．15 K、308．15 K及318．15 K下的超额焓．实验数据采用Redlich-Kister方程进行关联,标准偏差较小．该两个二元体系的超额焓在全浓度范围内均为正值,其最大值在摩尔分数x1=0．5附近．温度对超额焓有一定的影响,超额焓随温度的升高而增大．相同温度下,α-蒎烯+对伞花烃体系的超额焓比β-蒎烯+对伞花烃体系的大．

离子液体[Emim]Br水溶液的密度和超额体积

离子液体作为一种新的环境友好的溶剂,拥有作为吸收式工质对的优良特性。本文对离子液体[Emim]Br及其水溶液的热力学性质进行了研究,使用DMA-55型精密数字密度计测定了[Emim]Br-水二元混合物在298.15 K,308.15 K和318.15 K三个温度下全浓度范围内的密度数据,关联得出密度与组成和温度的关系式。计算了三个温度下混合物的超额体积,并用六参数Redlich-Kister方程进行关联。

分析技术导则国家标准的研究及修订

介绍了我国能量利用中火用的分析方法技术导则的主要内容,着重介绍了此前进行的标准修订工作。提出了一套新的80种常用元素标准火用数据体系,规范和扩充了各类工艺装置或过程一些火用损失和火用效率的计算公式,设计了一个用于计算火用函数值的软件EXECAL,并对苯加氢制环己烷工艺进行了火用分析。

低温蓄冷用共晶盐的综合特性评价

在分析KCl H2 O ,NaCl H2 O ,MgCl2 H2 O和CaCl H2 O四种二元共晶盐体系的共晶温度、相变热、溶液的比热容、溶液的导热系数、溶液的密度的变化规律、影响因素以及四种体系之间的差异的基础上 ,提出了一个以盐和共晶盐体系的基本性质以及盐的价格来评价共晶盐体系综合特性的方法。以此方法本文首先分析了上述四种体系的综合特性参数 ,认为MgCl2 H2 O体系在 - 2 0°C和 - 30°C的两个蓄冷温度目标都能获得满意的应用效果。特别在 - 2 0°C的蓄冷温度水平 ,MgCl2 H2 O体系的综合特性参数优于NaCl H2 O体系。然后本文以EPCM的相变热及其原料价格 ,计算出 37种水 盐体系的综合特性参数 ,发现Na2 SO4 H2 O ,MgSO4 H2 O和MgCl2 H2 O体系的综合特性参数相对较高 ,均达到 0 7以上。

乙二醇／水与丙三醇／水体系的焓浓图与浓图

本文基于乙二醇／水与丙三醇／水两组二元体系在不同温度下的实验数据,对超额焓数据应用局部作用模型拟合,并分析拟合效果与拟合参数变化情况,发现Wilson模型拟合效果较好。通过Wilson方程的活度系数表达形式,推算了两组体系的气液平衡,并进而计算了两组体系的焓浓图与(火用)浓图。

加压催化合成生物柴油的酯交换反应动力学

在工业甲醇与粗菜籽油摩尔比为6:1、KOH催化剂质量分数0.5%(基于菜籽油)的条件下,在500mL高压搅拌反应釜中进行加压催化合成生物柴油的酯交换反应,研究了在反应温度高于甲醇常压沸点(64.5℃)时酯交换反应的动力学,采用最小二乘法回归实验数据,获得幂函数形式的加压催化条件下粗菜籽油与工业甲醇酯交换反应的宏观动力学模型。实验结果表明,酯交换反应的反应级数为1.86,反应活化能为23.493kJ/mol,与文献值相近,频率因子为2782min-1。F检验表明,幂函数模型与实验数据吻合良好,说明该宏观动力学模型可用于描述加压催化下粗菜籽油与工业甲醇的酯交换反应。

离子液体[Emim]Br水溶液的比热容测量及其模型化

在温度为298～343K，质量分数为10％～90％的条件下，使用BT2．15型Calvet微量量热仪测定了离子液体[Emim]Br水溶液的定压比热容数据，并建立了体系的比热容与温度和浓度的经验关联式，拟合的平均偏差为0．42％。通过比热容实验数据，计算了溶液体系的超额摩尔比热容，发现相对于理想溶液呈正偏差，并随着浓度和温度的增加而增大。

乙烯-甲苯等温汽液平衡数据的测定

自行设计了高压汽液平衡数据的测定装置,实现汽液两相在线气相色谱分析。在压力0.305～2.036MPa、温度303.15,333.15,363.15K的条件下,测定了乙烯-甲苯二组分物系的汽液平衡数据。汽液平衡数据满足热力学一致性检验。由实验数据对乙烯-甲苯二组分物系的汽相采用Peng-Robinson方程、液相采用NRTL方程进行关联,得到NRTL方程的二元交互作用参数。乙烯-甲苯二组分物系的汽液平衡数据的计算值与实验值的平均偏差为3.14%,最大偏差为10.68%。

高压下CO_2-异丙醚体系的汽液相平衡

采用带有可视石英玻璃窗的高压汽液相平衡装置，测定了压力0.5-2.5 MPa、温度265.15-333.15 K条件下CO2-异丙醚体系的二元汽液相平衡数据，并通过了热力学一致性检验。用Peng-Robinson（PR）状态方程对CO2-异丙醚体系的汽液相平衡数据进行关联，得到该方程的二元交互作用参数。结果表明，体系的汽液相平衡数据计算值与实验值偏差较小，可采用PR方程对CO2-异丙醚二组分物系的汽液相平衡数据进行预测。

基于CH_4/m-C_9H_(12)二元体系汽液相平衡实验的CH_4/C_2H_4/m-C_9H_(12)三元体系的模拟研究

测定了压力0．5～3．0MPa、温度233．15～293．15K条件下CH4／m—C9H12（即均三甲苯）体系的二元汽液相平衡数据，用PR方程对CH4／m—C9H12体系的汽液相平衡数据进行关联，得到了二元交互作用参数。实验数据的偏差分析证明PR方程适合描述该体系。基于以上结果，并结合文献数据，计算了CH4／C2H4／m—C9H12三元体系的相平衡数据，并绘制了该三元体系的相图。结果表明，CH4和m—C9H12的相容性与C2H4和m—C9H12相比差异较大，m—C9H12是一种适合吸收C3H4的溶剂。

二甲醚-异丙醚物系等温汽液平衡数据的测定

在293.04,312.93,332.90,352.70K下,用改进的静态法汽液平衡装置测量了二甲醚-异丙醚二组分物系的汽液平衡数据。实验结果表明,在汽相和液相中二甲醚含量在同一温度下随压力的升高而增加,在同一压力下随温度的升高而减小,低温、高压有利于二甲醚在异丙醚中的溶解。选用PR方程对实验数据进行了关联,拟合得到了PR方程的二元交互作用参数kij(kij=-0.013)。汽液平衡数据的实验值与PR方程的计算值的最大偏差分别为-0.006和-0.011,平均绝对偏差分别为0.003和0.004,表明PR方程能够很好地描述二甲醚-异丙醚二组分物系在实验温度和压力下的相平衡行为。

甲苯吸收分离乙烯工艺的火用分析

针对甲烷氧化偶联法制烯烃产物气体的分离,提出一种以甲苯为吸收剂吸收乙烯的吸收分离工艺。采用As-pen Plus流程模拟软件分别对甲苯吸收乙烯分离工艺和AgNO3络合吸收乙烯分离工艺进行了模拟,提出了两个工艺的能量利用情况数据。研究结果表明,甲苯吸收分离工艺的电耗比AgNO3络合吸收分离工艺节省电耗95.23%,同时系统可自产蒸汽和冷量满足内部需求。采用能流结构图直观地分析了甲苯吸收乙烯分离工艺,揭示了系统火用损失发生的主要部位和原因,说明了系统的节能效果。