（制冷及低温工程专业论文）以tfetegdme为工质吸收式制冷循环研究.pdf

摘要 为节约能源、保护环境，吸收式制冷技术已成为目前制冷业研究的热门领域。 t f e t e g d m e 作为一种新型吸收式制冷热泵的工质对，引起国内外众多学者的研究和 重视，但对其所做的深入研究还很少。 本文结合目前国外学者对该工质的研究现状，着重对该物质的热物性参数计算式进 行了拟合，得到了比较理想的结果。同时，对以该物质为工作介质的单纯复叠循环、中 压双效复叠循环和基本g a x 循环作了深入研究。最后，本文对以t f e t e g d m e 为工 质的第1 类吸收式热泵作了初步的动态分析。 分析结果表明，采用以t f e t e g d m e 为工质吸收式制冷循环，在同样的蒸发温度 和冷凝温度下，单纯复叠循环性能最为优越，但发生器的热负荷也最大；中压双效循环 性能最差，而且发生器的热负荷要比基本g a x 循环大，运行的经济性差。在相同的冷 凝温度和蒸发温度下，基本g a x 循环的性能系数( c o p ) 虽然比单纯复叠循环的低，但 要远远优于中压双效复叠循环，而且运行的条件不象单纯复叠循环那样苛刻，故基本 g a x 循环的性价比较高。 。 。 本文对工质物性参数计算式的拟合及各个循环的理论分析，所得出的结论可以为研 究和开发以t f e t e g d m e 为工质的吸收式制冷热泵系统提供帮助。 关键词：物性参数；吸收式制冷热泵；工作介质t f e t e g d m e ；制冷循环 a b s t r a c t f o r t h es a k eo fs a v i n ge n e r g ya n do fe n v i r o n m e n tp r o t e c t i o n ，a b s o r p t i o n r e f r i g e r a t i o nh a sb e c o m et h ep o p u l a rf i e l do ft h er e f r i g e r a t i o nr e s e a r c h a s t h en e ww o r k i n gf l u i df o ra b s o r p t i o nr e f r i g e r a t i o n h e a tp u m p ，t f e t e g d e m ei s a t t t a c t i n gt h ea t t e n t i o no fr e s e a r c h e r sa 1 1 o v e rt h ew o e l d b u tt h ef u r t h e r r e s e a r c hw o r ka b o u tt h i sn e ww o r k i n gf l u i di s1 i m i t e d r e f e r r i n gt ot h ep r e s e n tr e s e a r c hw o r ko nt h i sw o r m n gf i u i d ，f i t t i n go f t h ec a l c u l a t i o nf o r m u l aa b o u tt h et h e r m o d y n a m i cp r o p e r t i e sp a r a m e t e ro fi th a s b e e nm a i n l yp e r f o r m e di nt h i st h e s i s a n dr e l a t i v ep e r f e c tr e s u l t sh a v eb e e n a c h i e y e d i na d d i t i o n f u r t h e r i n v e s t i g a t i o n sa b o u tt h es i m p l i c i t vc a s c a d e c y c l e ，t h em i d - p r e s s u r ed o u b l e e f f e c tc a s c a d ec y c l ea n dt h eb a s i cg a xc y c l ew i t h t f e t e g d e m ea sw o r m n gf l u i dh a v eb e e nd o n e i nt h ee n d ，e l e m e n t a r yd y n a m i c a n a l y s i so ft h ea b s o r p t i o nh e a tp u m pu s i n gt h i sw o r k i n gf l u i dh a sb e e nc a r r i e d o n t t h ea n a l y s i si n d i c a t e st h a ti nt h e a b s o r b i n gr e f r i g e r a t i o nc y c l eu s i n g t f e t e g d m e w o r k i n g f l u i du n d e rt h es a m e e v a p o r a t i n gt e m p e r a t u r e a n d c o n d e n s a t i o nt e m p e r a t u r e ，t h ep e r f o r m a n c eo ft h es i m p l i c i t yc a s c a d ec y c l ei s t h eb e s tw h i l et h eh e a tb u r d e no ft h eg e n e r a t o ri st h em a x j m u m ，t h ep e r f o r m a n c e o ft h em i d - p r e s s u r ed o u b l e e f f e c tc a s c a d e c y c l ei st h ew o r s tw h i1et h eh e a t b u r d e no ft h eg e n e r a t o ri sh i g h e rt h a nt h eb a s i cg a xc y c l e i nt h ec o n d i t i o n o fs a m ec o n d e n s a t i o nt e m p e r a t u r ea n de v a p o r a t i n gt e m p e r a t u r e ，t h ec o po ft h e b a s i cg a xc y c l ei sl o w e rt h a nt h a to ft h es i m p l i c i t yc a s c a d ec y c l e ，b u ti ti s g r e a t l yb e t t e rt h a nt h em i d - p r e s s u r ed o u b l e e f f e c tc a s c a d ec y c l e o nt h eo t h e r h a n d ，t h ew o r ke o n d i t i o ni sn o ta sr i g o ra st h e s i m p l i c i t yc a s c a d ec y c l e ，s o t h er a t i oo fp e r f o r m a n c ea n dc o s ti s r e l a t i v e l yh i g h t h e c o n c l u s i o n ，d r a w nf r o mt h ef i t t i n go ft h et h e r m o d y n a m i cp a r a m e t e r c a l c u l a t i o nf o r m u l ao ft h en e ww o r k i n gf l u i da n dt h et h e o r e t i c a l a n a l y s i so f t h e c y c l e s ， c a nb eu s e di nt h er e s e a r c ha n d d e v e l o p m e n ta b s o r b p t i o n r e f r i g e r a t i o n h e a tp u m pw i t ht f e t e g d m ea st h ew o r k i n gf h i d k e y w o r d s ：p r o p e r t yp a r a m e t e r ；a b s o r p t i o nr e f r i g e r a t i o n h e a tp u m p ； w o r k i n g f l u i d t f e t e g d m e ； r e f r i g e r a t i o nc y c l e 查垄堡墨查兰堕主兰垡笙奎一一一上! 墨坠 1绪论 1 1 立题背景及意义 11 1前言 传统压缩式空调工质氟利昂的应用，使得大气平流层的臭氧遭到严重 破坏，从而不能有效地保护球上= 的生物和人类，使其免遭紫外线的损害i lj 。同 时，科学家们还发现氟利昂类物质不仅是地球臭氧层空洞扩大的原因之一， 也是全球温暖化、异常气候出现周期缩短的原因之一。面对如此严峻的问题， 1 9 9 2 年和1 9 9 5 年蒙特利尔议定书缔约国第4 次和第7 次会议也已将破坏大气 臭氧层物质的停止生产日期和使用日期一再提前【2 j 。 为了保护大气的臭氧层，制冷业中采取了两个方面的措施。一方面是积极 研究c f c 的替代物质，另一方面是将注意力转移到其它方式的制冷循环上【3 j 。 但由于传统压缩式空调的技术含量已基本停滞不前【4 5 l ，因此，新型制冷循环必 将是今后制冷空调业发展的主导方向之一。 在新型制冷循环中，吸收式制冷循环最具有发展潜力，这主要是因为吸收 式制冷循环存在以下优点：可以利用低品位的能源( 余热、废热、排热) ，使机 组节约大量能耗；机组除功率较小的屏蔽泵以外，无其它运动部件，运转安静； 制冷量调节范围广，在2 0 - 1 0 0 的负荷内可以进行冷量的无级调节，并且随 负荷的变化调节溶液循环量，有着优良的调节特性【6 7 l 。此外吸收式循环的最大 特点是可以以变温器的形式运行，在几乎不需要外界提供额外能量的条件下， 就可将部分低温热源温度升高到可以在工业上再被使用的程度，这是压缩式循 环所做不到的。 目前最为常用的吸收式制冷系统为氨水吸收式制冷系统和水溴化锂吸收 式制冷系统。以n h ，h z o 为工质的吸收式制冷系统中，氨的汽化潜热较大，吸 收剂水的吸收能力也相当强【8 。但它却存在以下致命弱点：制冷剂n i l 3 的毒性 较大，对人体健康有害；当空气中n h 3 的浓度达到1 6 2 5 时，就有爆炸的危 险；制冷剂氨和吸收剂水的标准沸点差只有1 3 3 4 c ，因此在发生器内溶液受热 产生蒸汽时，不可避免的会带有少量水蒸汽，而水蒸汽的存在会极大的影响氨 的吸收效果。为此需要精镏设备，把水蒸汽从氨中分离出来，致使制冷系统设 查堡堡三查兰堡主兰垡堡苎 一! ! ! 竺 备庞大；氨水溶液呈碱性，对金属材料( 除磷青铜外) 有鹰蚀作用，所以氨水 吸收式系统中不允许采用铜及铜合金材料；工作压力较高一“。 以l i b r h 2 0 为工质的吸收式制冷系统虽然克服了前者的缺点，但是该系统 又存在以下缺点：由于用水作制冷剂，故蒸发温度不能太低( 通常在5 。c 以上) ， 一般只用于空气调节及一些生产工艺用冷；在高温条件下，溴化锂水溶液对金 属材料有较强的腐蚀作用，腐蚀产生的不凝性气体不但影响传热传质效果，而 且降低了机组的使用寿命；溴化锂水溶液温度过高时，系统运行易出现结晶问 题，导致机组不能正常运转1 1 2 - 1 6 1 。 为了克服上述： 质对的缺点，寻找一种新型的工质对，各国学者都在不断 地探索1 7 郴j ，并且找到了许多种工质对 2 0 - 2 ”，其中以研究t f e n m p ( 三氟乙 醇氮甲基吡略烷酮) 、t f e t e g d m e ( 三氟乙醇二甲醚四甘醇) 组成的工质对 最为热门。t f e 与t e g d m e 组成的工质对目前是国外学者研究最为热门的工质 对之，但在国内则很少有学者涉足此领域。因此，加强该领域的研究工作， 有助于加快我国跟上世界吸收式制冷技术新型工质开发的步伐。 1 ，1 2立题的背景、意义及所要达到的目的 当前我国对吸收式制冷新技术、新产品的研究与开发还落后于发达国家， 尤其是在对环境无破坏作用的新型吸收式制冷循环和制冷工质对的研究与开发 方面还比较薄弱。为此，加快该领域的研究工作，显然是一项比较紧迫的任务。 此外，我国幅员辽阔，热源储备也十分丰富m2 ”，在我国大力开发吸收式制冷 热泵系统的前景是十分光明的2 7 】。 目前，我国市场上家用的空调、冰箱、冷柜等制冷装置中，压缩式制冷设 备占居主导地位【2 ”。对于吸收式制冷行业来讲，这是一个巨大的潜在市场，谁 能占据这个市场，无容置疑，其商业利益将是十分可观的1 2 ”。基于上述原因， 现在各大公司也正在积极寻找新型工质对，以便占领这个十分诱人的市场【3 “3 l j 。 t f e - t e gd _ m e 作为吸收式制冷的工质，具有目前常用工质对无以比拟的优 点，是一种较为理想的工质对。据文献 3 2 】报道，日本三菱重工研究所完成了输 出功率为3 0 k w 吸收压缩式热泵实验装置的试验工作。这初步表明以 t f e t e g d m e 为工质的吸收式制冷热泵系统有比较广泛的开发前景! 由于国内外对t f e t e g d m e 工质的研究处于刚刚起步的阶段，因此，研 究以t f e t e g d m e 为工质的吸收式制冷热泵循环，对整个制冷热泵系统的性 能改进，设备的最优结构设计，系统全局最优化设训的研究具有很现实、很积 极的意义。 夫连理工大学硕士学位论文 绪论 本文通过大量工作，对工质t f e t e g d m e 物性参数计算式的拟合及各个 循环的理论分析，所得 h 的结论可以为研究和开发以t f e t e g d m e 为工质的吸收 式制冷热泵系统提供帮助。 1 。2新型工质t f e - t e g d m e 的特点 1 2 1 吸收式制冷技术概述 在吸收式制冷机中，制冷剂不断地被液体溶液吸收或放出，溶液在循环过 程中发生压力、温度和浓度的变化，并与外界进行热量的交换，达到制冷的目 的。 吸收式制冷机的工作原理早在1 8 2 4 年就为英国物理学家、化学家f a r a d a y 所应用。当时他使液氨蒸发产生制冷效应，然后又在一个封闭的系统中用氯化 银将氨吸收【3 ”。1 8 6 0 年，法国人c a r r i e r 发明了第一台连续吸收式制冷机，并取 得了美国专利【3 4 】。1 9 4 5 年，美国c a r r i e r 公司生产出了世界上第一台双效溴化锂 吸收式制冷机，这标志着吸收式制冷工质对发展的又一次历史性巨大进步，它 使人们看到了吸收式制冷技术的优点，为吸收式制冷技术的应用、发展与推广 开创了一条新的途径 3 5 - 3 7 1 。从此，吸收式制冷技术在世界各国迅速发展，水 溴化锂和氨水两种吸收式制冷机组得到普遍应用。 1 2 2 t f e t e g d m e 工质的特点 吸收式制冷技术的核心是实现制冷循环的工质对，工质之间的配对主要依 据下述要求：( 1 ) 对制冷剂的要求：具有较大的蒸发潜热、具有合适的工作压 力范围、较小的工作压差。( 2 ) 制冷剂与吸收剂问的配合要求：两者都具有较高 的热、化学稳定性；制冷剂在吸收剂中有较高的溶解度，且溶解度随外界条件 的变化有较大幅度的变化；较低的质量流率；较低的混合热；较低的比热容； 较大的沸点差 3 8 _ 4 0 1 。 t f e t e g d m e 作为一种新型的吸收式制冷热泵工质，符合上述大部分要 求。该工质具有良好的物理和热力特性，对大气副作用小4 ”。采用该工质的 吸收式制冷热泵系统的工作温度范围较广，对常用的金属无腐蚀性，也无结晶 问题，热稳定性较好，工作温度高达2 5 0 。c 时也不会出现分解现象4 4 1 。该工质 具有较低的工作压力，而且制冷剂与吸收剂之间的沸点差较大( 2 0 0 3 ) ，制冷 盔垄里三奎兰塑主堂堡堡塞 !堕堡 热泵系统中不需要采用精馏装鹭，简化了循环系统。 1 2 3目前国内外对新型工质t f e t e g d m e 研究的现状 t e g d m e 作为一种吸收剂，早在1 9 5 9 年就由b j e i s e m a n 【45 | 提出，其后陆 续有人对它的性质作过研究【4 “4 ”。t f e 作为一种制冷剂，是在1 9 8 7 年以后才 被列入制冷行业研究的课题。t f e t e g d m e 配对，构成吸收式制冷热泵的工 质对，最早由s e h e r d ，k s t e p h a n 等人提出【4 9 l ，但直到9 0 年代，各国学者才开 始对该工质对表现出浓厚的兴趣。 1 9 9 2 年召开的国际制冷年会上，k s t e p h a n 在总结以前研究成果的基础上， 指出t f e t e g d m e 组成的吸收式热泵，在加水的情况下( 水的质量百分率在 1 5 左右) ，c o p 值能得到明显的提高【4 9 l 。与此同时各国学者对t f e t e g d m e 组成的混合物的热物性参数的测量工作也在不断地加强t 50 。5 ”。1 9 9 4 年，西班牙 r o v i r aiv i r g i l i 大学的学者s k c h a u d h a r i 和a c o r o n a s 等人对t f e 、t e g d m e 纯物质的各个状态下的压力作了一个比较系统的测量，并拟合出了各自的压力 公式【5 “。从而对以t f e t e g d m e 为工质对的吸收式制冷热泵循环在理论上研 究作了铺垫。1 9 9 5 年，a c o r o n a s 等人也对t f e h 2 0 t e g d m e 为工质的吸收式 热泵作过研究”，并得出了和k s t e p h a n 4 9 】同样的结论，从而进一步证实了 t f e t e g d m e 作为吸收式制冷热泵系统工质的可行性。 但是t f e t e g d m e 混合液物性间的关联式目前仍没有很好的拟合出来， 大部分学者仍在不断地对该溶液的各项数据进行测量。其中文献【4 4 】所列的数据 几乎包含了t f e t e g d m e 混合液物性计算所需的参数，由此可以拟合出该溶 液物性间的关联式，为从理论上研究以t f e t e g d m e 为工质的吸收式制冷热 泵循环奠定了基础。 1 3 本文研究的主要内容 本文结合国外对以t f e t e g d m e 为工质吸收式制冷热泵系统的研究工作 现状及本文所要达到的主要目的，主要针对以下几方面的内容进行研究与讨论： 1 收集国外有关t f e t e g d m e 各种热物性参数的实验数据，以及已拟合出的 各种热物性关联式，对这些资料进行整理、归纳和拟合，得到采用该工质的吸 收式制冷热泵循环分析计算所需的各种热力参数值计算式。 2 以t f e t e g d m e 为工质，做吸收式制冷基本循环、g a x 循环睁”、中压 双效复叠循环【5 “、单纯复叠循环 5 6 i 计算，并对上述循环作进一步比较，从而得 4 查堡翌三查兰塑主芏焦堡苎 !堕笙 出在哪种状态下，哪种循环的c o p 值最大。 3 以t f e t e g d m e 为工质，对第1 类吸收式热泵循环作初步的动态分析 5 7 5 9 1 ，得到影响c o p 值的关键因素，为以后的热力学分析做好基础。 大连理工大学硕士学位论文 2t f e t e g d m e 工质热物性参数计算式 2t f e t e g d m e 工质热物性参数及其计算式 本章根据所得到的有关三氟乙醇一二甲醚四甘醇( t f e t e g d m e ) 各种热物性参 数实验数据，以及已拟合出的各热物性关联式，通过整理、归纳和拟合得到了可 用于采用该工质的吸收式制冷热泵循环进行分析计算所需的各种热力参数值计 算式，从而为在国内研究、开发以1 、f e t e g d m e 为工质的吸收式制冷热泵系统提 供帮助。 2 1 t f e - t e g d m e 物理性质 t f e 是一种有机物，其分子式和基本物理性质见表2 一l 。作为制冷剂，t f e 的 性能较为优良：1 ) 工作温度范围广( 1 0 一2 5 ) i2 ) 在真空状态下工作，无 爆炸危险；3 ) 工质热稳定性好，在正常的工作温度范围内不会因受热而分解；4 ) 对常用金属无腐蚀性；5 ) 低毒性，不易燃烧；6 ) 粘度小，流动性强；溶液的表 面张力小，溶液吸收制冷剂的能力强，并且无结晶问题。 t f e 的主要缺点是汽化潜热较小，导热系数低。 表2 一lt f e 的物性参数值 4 t a b 2 - 1 p r o p e r t yp a r a m e t e r so ft f e 。 气化潜热比热 凝固点 名称分子式分子量沸点 k j k gk j ( k g k ) ( 7 5 )( 2 0 ) t f e c f 3 c b ：o h 1 0 0 47 54 53 5 6l7 2 粘度密度表面张力导热系数 着火点临界温度临界压力 m p a s k g ，甜 n m w ( m k ) k l p a ( 3 0 )( 3 0 。c )( 3 0 )( 3 0 ) 1 5 61 3 7 20 0 0 1 b 90 1 0 3 无2 2 8 44 4 l t e g d m e 也是一一种有机物，其分子式和基本物理性质见表2 2 。 t f e t e g d m e 溶液在较大的温度范围内可以完全互溶，温度达2 5 0 时也有较 好的稳定性。在工作温度范围内，t e g d m e 溶液吸收制冷剂的能力也很强。 6 大连理工大学硕士学位论文 2t f e t e g d m e 工质热物性参数计算式 表2 - 2t e g d m e 的物性参数值 t a b 22 p r o d e r t yp a r a m e t e r so ft e g d m e 凝固点汽化潜热 比热( 2 0 ) 名称分子式分子量沸点 k j k g k j ( k g k ) t e g d m e c l 棚女0 5 2 2 2 2 92 7 5 32 82 0 5 粘度密度表面张力导热系数 着火点临界温度临界压力 m p a s k g ，m 3 n mw ( m k ) m p a ( 7 0 )( 3 0 )( 3 0 口c )( 2 0 ) l4 2 2 29 9 2700 0 3 9 10 1 6 43 4 64 4 0 21 9 5 3 2 2 t f e t e g d m e 工质热物性计算式 2 2 1 t f e t e g d m e 工质焓一浓( h 一善) 关系式 二元混合溶液t f e t e g d m e 的比焓表达式为 ，( 彘，t ) = 彘h 。+ ( 1 一彘) 2 + h 6 ( 彘，t ) k j k g( 2 - 1 ) 其中，h 。、h ：分别为t f e 和t e g d m e 纯物质的比焓，h 5 为过量焓，彘为t f e 在溶液中的质量分率，r 为溶液的温度。文献 2 0 、6 0 给出了两种纯物质比焓计 算式。 t f e 纯物质比焓 h i = 4 1 8 6 8 x ( 1 0 0 o + a l t + 口2 f 2 2 + a3 t 3 3 ) k j k g ( 2 2 ) t e g d m e 纯物质的比焓 h 2 = 4 1 8 6 8 ( 1 0 0 o + b i t + b 2 t 2 2 )k j k g ( 2 - 3 ) ( 2 - 2 ) 、( 2 - 3 ) 两式中的系数见表2 - 3 。 表2 - 3 系数口( i = 1 , 2 、3 ) 、b j ( ，= 1 , 2 ) 的值 口l盘2a 3 b lb 2 3 8 1 l e 一0 l1 3 1 7 e - 0 3 1 4 5 8 e 一0 65 2 6 7 e 0 12 9 4 e 一0 4 近似将t f e t e g d m e 溶液按正规溶液处理，则该溶液的非理想性完全来自混合 热，过量熵s 5 = 0 。因为过量吉布斯自由焓为：g 5 = h 5 一裕5 ，故g 5 = h e 。根 据过量性质的定义有； 查垄堡三查兰堡主兰垡笙苎 ! ! ! ：! ! 鱼里坚! 三堕垫塑丝垄茎苎! ! 蔓| - 斋- g 。( b l 尸) = g t x l , x 2 , t ) ：g ( 五n k j k m o l ( 2 - 4 ) 式中，x 、为t f e 在溶液中的摩尔分率，z ：为t e g d m e 在溶液中的摩尔分率， 摩尔常数r = 8 3 1 4j ( k t 0 0 1 ) ，t 为绝对温度。由于t f e 和t e g d m e 分子结构 相差很大，故以范拉尔方程作为c ( x ，r ) 的函数模型，即 g ( 石，) = 工( 1 一x ) ：羔“j k m 。1 ( 2 _ 5 ) 故有： 5 ( x ，丁) = 月( t + 2 7 3 1 5 ) x ( 1 一x ) j i i f a j l a 而2 其中：a i = l n y 。，a 2 = l n y 2 。y l 。，2 ”分别表示组分1 、 度系数，根据文献【4 4 】的实验数据，可以解得： 33 a 。= t ，a ：= - t i i = 0 l = 0 ( 2 7 ) 式中系数，口：，的值见表2 - 4 。 2 的浓度趋于0 时的活 表2 4 系数a “a 2 f ( i = 0 , 1 、2 、3 ) 的值 t a b 2 - 4v a l u e so ft h ec o e f f i c i e n t s a 1e ，0 2 ，( i = 0 , 1 、2 、3 ) f a l la 2 i 0- 3 3 6 0 2 2 6 i e 0 7 0 3 7 9 3 8 4 1 e o l1 1 6 0 0 0 4 e 2 4 1 4 9 6 5 0 9 e 一1 2 91 1 7 e - 54 3 0 0 3 3 e 一3 3 9 0 e 一8一1 2 1 1 2 e 一4 ( 2 ，7 ) 在文献 4 9 和 5 0 中过量焓计算式不同，因文献 5 0 对过量焓的测试仅有一 组数据，给出的计算式与温度无关，但实际上混合溶液的过量焓与温度有关，故 文献 5 0 给出的计算公式存在一定的误差。 文献 4 9 、6 2 也给出了过量焓值的表达式 二( x ，t ) = h o + h l ( 1 2 x ) + h 2 ( 1 2 x ) 2 + h 3 ( 1 2 x ) 3 k j k m o l( 2 - 8 ) 其中h ，= h 1 0 + h i , i t + h i 2 t 2 i = o ，1 ，2 ，3 关于系数h j 0 、h l l 、h 文献 4 9 、6 2 给出了不同的值。根据验算并做出等温 条件下的得h 一善图线分析，认为文献 4 9 给出的系数值比较理想。其值如表2 5 查堡堡三奎兰堡主兰堡堡苎 !里! ：! ! 璺里坚! 三：垦垫塑丝查墼旦兰! l 所示。 表2 - 5 系数岛。，珞，h 。( i = 0 , 1 、2 、3 ) 的值 t a b 2 - 5v a l u e so ft h ec o e f f i c i e n t s h f o ，h f 1 ，h f 2 ( i = 0 i 、2 、3 ) l h 。，oh f ，1 h 。2 o1 3 0 0 5 8 7一1 1 3 4 3 3 一o1 6 8 0 5 l一8 0 1 6 8 26 5 8 2 0 30 2 9 4 5 4 23 6 8 23 48 6 4 8 0 90 4 5 5 4 5 31 8 9 5 ，9 7- 3 7 0 1 3 1o 0 6 9 4 9 表2 62 0 条件下溶液的过量焓 t a b 2 - 6t h ee x c e s se n t h a l p yo fm i x t u r ea t2 0 摩尔分率 过量焓h 5 相对误差( ) 工 实验值计算值 o 1 6 0 3一1 3 5 71 1 8 69 8 31 2 5 2 8 8 7 0 0 2 2 2 9一1 7 1 71 6 1 8 1 8 6- 5 7 5 5 0 3 3 0 3 7 1- 2 5 1 02 5 3 6 4 0 91 0 5 2 1 6 2 0 4 2 0 82 7 3 32 8 0 3 1 8 62 5 6 8 0 9 3 0 4 6 0 52 8 7 82 9 9 63 1 64 1 1 1 0 5 4 05 1 6 53 1 1 7- 3 2 3 3 6 2 937 4 1 6 9 4 0 ，5 5 4 63 2 5 93 3 6 7 2 4 53 3 2 1 4 2 7 0 ，6 2 6 33 4 3 33 5 4 1 9 8 63 1 7 4 6 4 9 0 6 5 8 53 4 9 03 5 8 03 7 72 5 8 9 5 9 2 0 7 0 9 83 4 9 53 5 7 6 1 7 623 2 2 6 2 0 0 7 3 6 93 4 6 0- 3 5 3 4 8 9 62 1 6 4 6 4 0 0 7 5 3 93 4 3 3- 3 4 9 2 7 0 61 7 3 9 1 6 9 0 7 8 8 43 2 8 83 3 6 2 2 4 92 2 5 8 1 8 7 0 8 0 6 33 1 6 83 2 6 7 4 0 53 1 3 7 7 9 5 o8 1 2 23 1 2 63 2 3 l 5 6 83 3 7 7 0 9 9 08 3 6 5 2 9 5 63 0 5 7 4 4 33 4 3 1 7 8 0 0 8 6 7 62 6 4 52 7 6 2 9 9 4 4 4 6 1 0 1 8 0 8 7 8 62 4 7 92 6 3 6 3 9 663 4 9 1 8 6 0 8 8 42 4 5 52 5 6 9 4 3 6 4 6 6 1 3 3 6 0 9 1 5 82 0 0 72 1 0 2 2 5 247 4 5 9 7 0 0 9 2 4 51 8 9 71 9 4 9 9 0 9 2 7 8 9 0 7 2 0 9 3 0 41 7 5 61 8 3 9 7 9 6 4 ，7 7 1 9 9 l 0 9 7 1 89 6 08 8 4 2 1 8 6 7 8 9 3 8 9 9 查垄堡王查堂堡兰竺笙塞 ! ! ! ：! ! 鱼旦塑! 三垦垫塑壁i 型兰蔓l - 按式( 2 - 6 ) 计算出的过量焓与文献 5 0 测得的过量焓相比较的结果见表2 - 6 ， 按式( 2 - 8 ) 计算出的过量焓与文献 5 0 测得的过量焓相比较的结果见表2 7 。从 该两表中可以发现，除制冷剂浓度很高或很低时相对误差较大外，其余均在3 左 右，满足工程计算的需要。其中公式( 2 - 8 ) 的精度要比公式( 2 6 ) 的精度高。 后文中均采用公式( 2 - 8 ) 为计算公式。 由于在吸收式制冷热泵循环热力计算中采用比焓值而不采用比摩尔焓值， 故需对( 2 - 6 ) 、( 28 ) 两式进行换算。 表2 72 0 。c 条件下溶液的过量焓 t a b 2 - 7t h ee x c e s se n t h a l p yo fm i x t u r ea t2 0 过量焓h 5 摩尔分率x相对误差( ) 实验值计算值 01 6 0 31 3 5 71 1 8 3 9 91 2 7 5 0 2 2 2 91 7 1 71 6 1 2 1 86 1 0 5 0 3 7 12 5 1 02 5 1 8 2 40 3 2 8 2 0 4 2 0 82 7 3 32 7 7 9 1 21 6 8 7 4 0 4 6 0 52 8 7 82 9 6 6 8 33 0 8 6 5 05 1 6 53 1 1 73 1 9 53 92 5 1 4 8 0 5 5 4 63 2 5 93 3 2 2 319 4 2 3 06 2 6 33 4 3 33 4 8 2 9 1l4 5 3 8 0 6 5 8 53 4 9 03 5 1 44 40 7 0 0 2 0 7 0 9 83 4 9 53 4 9 9 0 101 1 4 8 0 7 3 6 93 4 6 03 4 5 1 9o 2 3 4 0 7 5 3 9- 3 4 3 3- 3 4 0 6 20 7 8 1 0 7 8 8 43 2 8 83 2 6 9 2 90 5 6 9 0 8 0 6 33 1 6 83 1 7 1 _ 6 60 “5 6 o 8 1 2 23 1 2 63 1 3 5 0 30 2 8 8 8 0 8 3 6 52 9 5 62 9 5 8 4 40 0 8 2 5 08 6 7 62 6 4 52 6 6 3 5 20 7 0 0 3 0 8 7 8 62 4 7 92 5 3 7 7 72 3 7 0 7 0 8 8 42 4 5 52 4 7 1 4 7o 6 7 0 8 0 9 1 5 8- 2 0 0 72 0 1 2 3 40 2 6 6 09 2 4 5 1 8 9 7一1 8 6 3 7 717 5 2 0 9 3 0 41 7 5 61 7 5 6 7 0 0 3 9 6 0 9 7 1 8- 9 6 08 3 72 3 91 2 7 8 8 二元混合溶液摩尔分率与质量分率的关系式为 1 0 查堕望! 奎兰婴主兰些堡苎 ! ! ! ：望里旦翌! 三堕銎望竺至墼生墨苎 ，：二 ：一 ( 2 - 9 ) ( 1 一彘瑶j l 7 t f e + 彘。4 5 姗彘 式中，m m ，m m d w 分别为t f e 和t e g d m e 的分子量。 混合溶液摩尔分子量为： 鸠= 删m + ( 卜j ) m t z d u e = 面藏1 0 0 0 4 k g k m 。l ( 2 1 0 ) 将式( 29 ) 和( 2 1 0 ) 代公式( 2 8 ) 得 5 ( 彘，) = 生! ! 二! l 塑二二三兰! ! 二! i ；j j ! 兰! ：巡k j k g ( 2 1 1 ) 2 2 2 t f e t e g d m e 工质p t x 关系式 对于二元混合溶液气液平衡时的p f x 关系的实验数据最早由文献 4 8 3 给 出，作者根据实验数据采用n r t l ( n o n r a n d o mt w ol i q u i d s ) 方程给出了溶液活度 系数的表达式。但文献 4 8 所表述的试验仅在7 2 5t o r t ( 9 6 6 6k p a ) 一种压力下 进行，因此由试验数据推算得到的t f e t e g d m e 工质p 一卜x 关系式计算结果与实 际值有较大的误差。文献 4 4 提供了一个较大温度和压力范围内二元混合溶液气 液平衡时的p r x 关系试验数据，文献作者也采用n r t l 方程给出了如下的 t f e t e g d m e 溶液中各个组分活度系数y ，的表达式。 町。叫卜焘卜尚 ( 2 - 1 2 ) - 其中f f = 西+ c i ( r 一2 7 3 1 5 ) 俾r ) ，g f = e x p ( 一o ) ，各系数值如下 c 三c 五c 五 月 j m o l 1j m o l 1 k j m o l j m 0 1 1 k 1 口1 2 = 口2 1 j m o 1 k 一n 3 4 ，42 9 2 6 65 8 0 l ，53 3 4 9 o 6 78 3 1 4 根据化工热力学中低气压气液平衡计算方法，可以得到t f e - t e g n 4 e 工质韵 p 一卜- x 关系式： 一十一 筹一) 即p = _ 靠邓+ x 2 ，2 9 k p a ( 2 1 3 ) 式中只5 、冀代表t f e 和t e g d m e 纯物质的饱和压力。同温度下的t f e 和t e g d m e 叁堡型三查茎堡圭兰垡丝苎 !里! ：! ! 里旦坚! 三堕垫塑壁叁墼盐蔓垫 纯物质饱和压力实验数据和拟台方程由文献 5 2 给出。 t f e 纯物质饱和压力与温度之间的关系式为 n ( ) ：等5 t a + ，一毒) 必+ c ( ，一书+ d1 - 爿5 c z 州， t f e 的；临界压力( 砟) 和临界温度耳分别为：4 8 7 0 k p a 和4 9 9 2 9 k 。系数 a = 9 2 3 1 7 9 ；b = 3 0 7 5 4 1 ；c = 一8 4 2 0 4 8 ；d = 3 4 9 5 5 5 。 t e g d m e 纯物质饱和压力与温度之间的关系式为： l o g 掣= a + 竺 ( 2 - 1 5 ) 其中a = 5 9 3 8 4 ；b 一1 6 2 0 0 ；c 1 3 5 5 3 。 尽管文献 4 4 在较大的温度和压力范围内对t f e t e g d m e 溶液的气液平衡数据 进行测定，但由于文献 4 4 采用基于无热溶液假设的基础上所得到的半经验n r t l 方程式。因此按( 2 1 3 ) 式计算得到的压力与测定值仍然有一定的差距，计算结 果见表2 - 8 ( 实验测定值见参考文献 4 4 ) o 表2 8计算结果与文献给出值的相对误差 t a b 2 8t h er e l a t i v ee r r o rb e t w e e nc a l c u l a t i o nr e s u l ta n dr e f e r e n c e x 00 8 3 601 ，9 502 3 9 7o3 2 0 903 9 6 704 8 j 705 5 6 406 “o7 1 2 808 0 6 4 08 8 5 l09 6 2 0 3 02 46 92 32 62 34 31 70 4l o7 8 l2 9 30 34 一i4 906 9 l7 5o7 5 4 01 90 71 79 91 34 71 1 2 835 6 l0 303 910 ，一03 20 1 6一l2 805 5 5 01 65 71 21 5i 00 255 1l 、5 120 4一l4 2 08 107 30 5 703 40 6 4 6 01 j7 196 936 2l0 804 5 一l6 6 一l5 1 一o6一o3 8- o7 702 403 9 7 075 4 35 32o g 一02 09 7- 2225 6- l 3 一i4 3一l3 9一o301 3 8 03 弼 15 520 6 一i6 6 16 4。24 1 27 6 24 3 15 9一l t 9 08 8 01 2 9 0 153 1- 3 5 i一32 e。44 5 一l529 435 i 32 844 5 1 0 0一51 7- 41 756 5 58 8 51 847 8 47 8 48 7 39 3- 14 6 24 2- l4 6 1 1 068 8 7268 j 一66 6 59 665 6 59 252 5 43 5 30 4 18 3 05 8 1 2 0o6 99i 299 29 2 398 5b8 2g0 913 2 62 236 2 21 708 4 j 3 032 2一1 22 6一1 291 05 3一1 07 8一1 07 79s 487 272 7- 43 7281 】9 85 31 44 31 46 , 11 331 l3 6+ 1 21 5一1 08 7，1 00 5 80 553 235一l6 l 1 5 084 9- 1 73 81 62 6一j 6 1 4一1 53 4- 1 37 l1 25 7- 】l ”95 263 135 4- 21 5 由方程( 2 - 1 3 ) 可以看出，混合溶液的饱和压力是与各组分在溶液中的浓度、 饱和压力、活度系数有关的，由于纯物质在溶液中的浓度和饱和压力均为已知， 因此，各组分的活度系数表达式成为p 一卜x 方程求解关键。根据文献 4 4 提供 的实验数据，采用范拉尔方程，我们可以拟合出各组分的活度系数方程表达式( 和 温