CaCl2-LiNO3/H2O三元工质对的热物性及应用

围绕以LiBr/H₂O为工质对的单级太阳能吸收式制冷循环因对太阳能集热温度要求高而难以实现产业化工程应用的问题,本文提出了一个创新性的技术途径。即以改变工质对的吸收特性为切入点,探索具有优于LiBr/H₂O的制冷吸收特性的新工质对。研究发现,CaCl₂/H₂O溶液具有良好的制冷吸收特性,并从利用CaCl₂/H₂O的制冷吸收特性出发,筛选出了制冷吸收特性明显优于LiBr/H₂O、以廉价CaCl₂为主成分的新工质对,即CaCl₂-LiNO₃（1.8：1）/H₂O。系统地测定了其结晶温度、饱和蒸气压、密度、黏度、比热容和比焓,并与LiBr/H₂O进行了比较。结果表明,采用CaCl₂-LiNO₃（1.8：1）/H₂O作为单级太阳能吸收式制冷循环的工质对时,在同一制冷工况条件下,其发生温度亦即太阳能集热温度比采用LiBr/H₂O的情况低6.9℃,且浓溶液的结晶温度为5.0℃,比发生器温度低69.1℃,比吸收器温度低32.0℃,因而运行时不会出现结晶问题。另外,采用浸泡失重法测定了Q235碳钢和T6紫铜在CaCl₂-LiNO₃（1.8：1）/H₂O中的腐蚀速率,并与LiBr/H₂O的情况进行了比较,结果表明其腐蚀性较低,可满足实际工程应用的要求。     

汽车尾气净化三效催化剂中N2O和NH3的生成及控制研究进展

N₂O和NH₃的排放主要来自于机动车尾气排放。本文总结了近十几年来轻型汽油车N₂O和NH₃排放的研究进展,阐述了两种气态污染副产物在三效催化剂中的形成机理,通过对影响N₂O和NH₃生成的贵金属种类和含量、载体材料、不同气体组成和浓度、老化条件、不同车辆及测试工况、反应温度等主要影响因素的综述,总结了各要素对N₂O和NH₃形成的影响,得出N₂O和NH₃主要在富燃条件下冷启动阶段生成,NO的解离在N₂O和NH₃的生成中起关键作用;影响N₂O和NH₃生成的各因素之间相互关联,相互影响;催化剂的老化增加N₂O和NH₃的排放;贵金属Rh比Pd和Pt更有利于N₂O和NH₃的分解等结论。发动机、后处理策略系统的升级、更合适测试循环的开发以及催化剂的优化可以进一步降低N₂O和NH₃的排放。     

基于吸收式制冷循环的CaCl2-LiCl/H2O工质对研究

利用低品位的太阳能热、地热或者工业领域低温余热废热进行吸收式制冷是实现节能减排的一个有效途径。对具有良好制冷吸收特性的工质对CaCl₂-LiCl/H₂O进行了实验研究,通过测定不同质量比的CaCl₂-LiCl/H₂O溶液的饱和蒸气压,得出了CaCl₂与LiCl的质量比为2∶1的工质对即CaCl₂-LiCl(2∶1)/H₂O的制冷吸收特性最佳。CaCl₂-LiCl(2∶1)/H₂O与常规的工质对LiBr/H₂O相比,在大幅降低工质对成本的同时,在同一制冷工况下所需驱动热源温度即发生温度降低了5.8℃,而制冷COP提高0.041,?效率提高0.052。还系统测定了CaCl₂-LiCl(2∶1)/H₂O的结晶温度、密度、黏度、比热容、比焓以及腐蚀性。结果表明,相较于其他几种以CaCl₂为主要成分的工质对,CaCl₂-LiCl(2∶1)/H₂O具有较低的黏性,且对碳钢和紫铜的腐蚀性也较小,可满足实际工程应用的要求。     

离子液体基工质对的吸收制冷循环性能实验研究

分别对以离子液体1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯[Emim][DEP]为吸收剂的二元工质对[Emim][DEP]+H₂O和以[Emim][DEP]+LiBr为吸收剂的三元工质对LiBr+[Emim][DEP]+H₂O的吸收制冷循环性能进行了实验研究,用于评价这种新型的工质对的制冷性能。实验结果表明,二元工质对[Emim][DEP]+H₂O具有吸收制冷性能,但与LiBr+H₂O工质对相比,其制冷系数较低。当发生温度为90℃、循环水温度为30℃、蒸发温度在10～15℃时,制冷系数仅为0.16～0.28。主要原因是[Emim][DEP]+H₂O工质对具有较高的黏度和较低的热导率,导致吸收器降膜吸收传热系数较低,吸收器吸收水蒸气的能力不足。为了强化其制冷效果,在[Emim][DEP]+H₂O工质溶液中加入少量LiBr水溶液,构成三元工质对LiBr+[Emim][DEP]+H₂O。实验结果表明,三元工质对LiBr+[Emim][DEP]+H₂O的制冷性能优于二元工质对[Emim[DEP]+H₂O,在上述蒸发温度范围内,制冷系数能够达到0.17～ 0.34,并且制冷温度更低。     

CO2跨临界喷射制冷循环计算分析

目前还很少有关于CO₂跨临界喷射式制冷循环的研究。本文对CO₂跨临界喷射制冷循环建立了热力学模型,计算了在不同的冷却压力、冷却器出口温度、加热器压力、加热器出口温度及蒸发温度下,喷射器的喷射系数、跨临界喷射制冷循环性能系数(COP)和有效性能系数(COP_m)的变化趋势。结果表明:随着冷却器压力的升高,喷射器的喷射系数减小,循环的COP 和COP_m值先增大后减小,在某个冷却压力下存在最优值;提高冷却器的出口温度,循环的COP 和COP_m值均降低;提高加热器压力、加热器出口温度及蒸发温度均能增大喷射器的喷射系数和循环的COP_m值。     

CO2/HCs混合工质亚临界与跨临界循环的性能分析

为了研究CO₂/HCs混合工质应用于热泵系统的性能，建立单级带节流阀亚临界循环和跨临界循环数学模型，分析了CO₂/R170,CO₂/R1270,CO₂/R290,CO₂/RC270 4种混合工质的特性、不同混合工质配比对循环制冷系数COP和高压压力的影响，以及蒸发温度和冷凝温度对循环性能的影响。结果表明：在亚临界循环中，性能最好的是CO₂/RC270,COP_c峰值为2.92,COP_h峰值为3.92,质量比在0.1/0.9左右，COP_c和COP_h分别比其他2种工质高出了9%、26%和7.1%、18%。在跨临界循环中，CO₂/R1270当质量比为0.96/0.04时，COP_c最大值为3.2,COP_h最大值为4.2; CO₂/R290能有效降低高压压力，当循环的高压压力在7.5 MPa下时...     

采用SrCl2-NH4Cl-NH3工质对的二级吸附式冷冻循环性能

吸附式制冷是一种绿色环保节能的制冷技术,在低于100℃的低品位热能如废热能、太阳能等的利用方面具有广阔的发展前景。为了能够利用这部分的能源,提出了由吸附制冷过程与再吸附过程组成的二级吸附式制冷循环。采用SrCl₂-NH₄Cl-NH₃作为工质对,测试不同蒸发温度与冷却温度下吸附剂的吸附与解吸性能。实验测试结果表明：当热源温度为70℃时,二级吸附式制冷也能够实现-25℃下的冷量输出。在测试工况下,氯化锶的最大吸附量达到了理论吸附量的94%。80℃热源、25℃冷源以及-25℃制冷条件下二级吸附式制冷循环的COP和SCP达到了0.250与160 W·kg^-1。这个数值与CaCl₂-BaCl₂-NH₃两级冷冻在85℃驱动热源以及同等的冷源与制冷温度条件下的数据相对比,驱动热源需求降低了5℃,COP提高了4%,SCP提高了10%以上。     

MnCl2/CaCl2-NH3再吸附系统的制冷性能

利用膨胀硫化石墨为基质研制了固化混合吸附剂,并搭建了低品位热能驱动的MnCl₂/CaCl₂-NH₃为工质对的再吸附制冷系统。对该系统进行实验研究,结果表明：160℃热源温度为制冷性能系数（COP）的拐点温度,最大制冷功率为2.98 kW。当热源温度高于160℃时,系统显热负荷增大,继续加热高温床会降低制冷效率。当制冷温度为15℃时,系统COP为0.284~0.396;单位质量吸附剂的制冷功率（SCP）为100.3~338.8 W·kg^-1。SCP随热源温度的升高而逐渐升高。     

Fe对高温还原区煤焦/NH3还原NO的影响

利用高温管式炉实验系统,研究了高温还原性气氛下煤焦与矿物质Fe对氨气还原NO的影响,其中煤焦包含原煤焦、脱矿煤焦和浸渍铁煤焦三种。结果表明：在均相还原中NO还原效率随着氨氮体积比(V(NH₃)∶V(NO))的增加而增加;1 000℃～1 300℃温度范围内,随着温度的升高,出口NO浓度显著降低,1 400℃～1 600℃温度范围内,出口NO浓度呈现先增加后降低的趋势;原煤焦参与NH₃异相还原NO反应中出口NO浓度较NH₃均相还原NO反应中出口NO浓度低,这是由于原煤焦协同NH₃促进NO的异相还原;相对于原煤焦而言,脱矿煤焦对NH₃还原NO的促进效果更显著,并且NH₃协同脱矿煤焦对NO异相还原的促进作用随着温度的升高而增强;浸渍铁煤焦对NH₃还原NO的过程表现为抑制作用,并且在1 500℃下抑制作用更为明显,其原因为铁与氨基结合为含铁络合物,降低了体系用于还原NO的NH₂/NH自由基浓度。     

增稠剂对NH4Al(SO4)2·12H2O蓄放热性能的影响

利用电热恒温水槽、高低温交变试验箱搭建蓄放热实验平台,研究了9种增稠剂对NH₄Al(SO₄)₂·12H₂O蓄放热性能的影响,测试分析了NH₄Al(SO₄)₂·12H₂O改性后的循环稳定性能。结果表明,质量分数为2%的黄原胶、1%的瓜尔豆胶或1%的羟乙基纤维素均能较好改善NH₄Al(SO₄)₂·12H₂O的放热性能且对相变潜热的削弱程度不大,对应改性NH₄Al(SO₄)₂·12H₂O的主要参数变化为：熔点分别降低1.0℃、1.3℃、1.3℃,蓄热时长分别增加94%、35%、9%,蓄热相变平台分别增加125%、63%、5%,过冷度分别减小43%、45%、34%,结晶过程温度变化分别减小84%、87%、73%,放热时长分别增加27%、11%、50%,相变潜热分别减小5.8%、8.3%、4.1%。增稠剂对NH₄Al(SO₄)₂·12H₂O放热性能的改性效果会受到降解反应影响,而2%黄原胶的改性效果相对其他两种增稠剂较好,循环过程中改性材料的结晶过程温度始终保持在60℃以上。60次循环后,改性材料主要参数相比纯材料的变化为：熔点下降0.2℃,蓄热相变平台减小15%,蓄热时长增加13%,结晶过程温度变化减小87%,过冷度减小42%,放热时长增加36%,相变潜热减小1.6%。     

牛磺酸合成工艺的改进

乙醇胺酯化-磺化法制备牛磺酸工艺分为酯化反应和磺化反应两部分, 用亚硫酸铵代替亚硫酸钠作为磺化反应的原料, 在含氨气体存在下与2-氨基乙醇硫酸酯进行磺化反应, 得到的优化条件为:反应温度为98℃, 反应时间为12 h, 物料配比(n_亚硫酸铵:n_酯)为1.65, 分4批加料, 2-氨基乙醇硫酸酯的转化率可以达到76.43%。对磺化反应后的混合溶液的分离提纯进行研究。首先用化学沉淀法除去其中的无机盐(NH₄)₂SO₄, 滤出沉淀物硫酸盐后稍微加热母液, 生成的NH₃·H₂O分解放出的氨气用于磺化反应过程, 此过程的除盐率达到98%以上。采用溶剂结晶法对含有牛磺酸、未反应完的2-氨基乙醇硫酸酯和不到2%的滤液物系进行分离。用均匀实验设计法考察了结晶温度、结晶时间、降温速率和搅拌速率对牛磺酸结晶过程的影响, 并用软件对实验结果进行回归分析, 得到溶剂结晶较优的工艺条件为:结晶温度为13.9℃, 结晶时间为1 h, 搅拌速率为低速搅拌(350～450 r·min^-1), 降温速率为0.5℃·min^-1 。在此条件下, 牛磺酸的一次结晶率可达到67.94%, 纯度接近100%。     

氨水吸收CO2的吸收热预测模型

基于e-NRTL模型,利用Aspen Plus软件建立了氨水吸收CO₂的吸收热预测模型,验证了NH₃-CO₂-H₂O体系的汽液平衡、液相组成形态并与前人的实验数据做了对比,进而结合负载CO₂的氨水溶液中各离子及分子的变化特征,对CO₂吸收过程的反应热随着CO₂负载量的变化规律进行了预测并与已发表的数据进行了比较。结果表明,该吸收热模型能够准确地实现氨水吸收CO₂过程中汽液平衡、液相反应以及吸收热的计算。氨水吸收CO₂的反应热主要受H₂O的电离、NH₃的电离、NH₂COO^-的生成与水解、CO₂的溶解等反应过程的影响,H₂O的电离过程受NH₃的电离过程的抑制,对于总吸收热的贡献最大, NH₂COO^-的反应则随着CO₂负载量的增加先放热再吸热。随着温度的升高,总吸收热有所降低,当温度为80℃时,在较低的CO₂负载区间[0.2～0.5 mol CO₂·(mol NH₃)^-1],总吸收热约为70.5 kJ·(mol CO₂)^-1。     

以［Li（TX-7）］SCN/H2O为工质对的第二类热泵特性研究

通过静态法测量了[Li（TX-7）]SCN/H₂O溶液在283.15~443.15 K温度条件下的饱和蒸气压,通过差式扫描量热法测量了离子液体[Li（TX-7）]SCN在温度T=73.15~423.15 K条件下的比热容,并建立了经验关联式,通过Wilson模型对[Li（TX-7）]SCN/H₂O溶液组分活度系数的关联预测了其过量焓,并通过预测值计算了二元溶液的比焓,建立了[Li（TX-7）]SCN/H₂O的热力学模型。基于实验数据与热力学模型对以[Li（TX-7）]SCN/H₂O为工质对的第二类热泵的理论循环特性进行了仿真分析,研究了各部件不同工作温度对系统性能参数的影响,并与其他吸收式系统的性能参数进行了比对。[Li（TX-7）]SCN/H₂O系统的性能优于LiBr/H₂O系统,适用于发生温度和蒸发温度较低的工况。     

湿法脱硫浆液的真空蒸馏特性

湿法脱硫系统耗水量大,大量水分随净烟气流失,本文拟利用真空蒸馏的方式降低脱硫浆液温度,回收烟气中水分及潜热,达到节能、节水、提高脱硫效率等多重目的。实验利用旋转蒸发仪,进行了不同蒸发温差、冷却水温、蒸发压力下脱硫浆液的蒸馏特性、冷凝水品质及不凝气体释放特性的研究。研究结果表明：实验条件下,蒸发率在0.07~0.77之间,随着蒸发温差的升高呈线性升高趋势,随蒸发压力和冷却水温的升高呈下降趋势。冷凝水pH为8.14~8.33,随蒸发压力、蒸发温差及冷却水温的升高均未呈现明显规律,总体变化很小;氨氮浓度变化不大,在1.25~5.26mg/L之间,随着蒸发压力、蒸发温差的升高略有升高,随着冷却水温的升高变化不大;S^Ⅳ浓度在6.13×10^-4~7.78×10^-4mol/L之间,随蒸发温差及冷却水温的升高而升高,随蒸发压力的增加略有降低;冷凝水中的总碱度主要以HCO₃^-的形式存在,在10.3~20.7mg/L之间,随着蒸发温差和蒸发压力的升高逐渐升高,随着冷却水温的升高不断降低;产生单位体积冷凝水释放的NH₃量随着蒸发压力和冷却水温的升高不断增加,随蒸发温差的增加明显降低。     

313.15 K下三元体系KH2PO4-(NH2)2CO-H2O相平衡研究

采用等温溶解平衡法研究了三元体系KH₂PO₄-(NH₂)₂CO-H₂O在313.15 K下的溶解度数据,根据溶解度数据绘制了等温相图,采用湿渣法和X射线衍射法对平衡固相的组成进行了分析。结果表明三元体系KH₂PO₄-(NH₂)₂CO-H₂O为简单共饱和型体系,相图中有1个共饱和点、2条单变量曲线、3个结晶区;采用Wilson和NRTL模型关联该体系的溶解度数据,关联计算值与实验值基本吻合。其中Wilson模型的相对平均偏差(RAD)和均方根差(RMSD)分别为3.34%、0.17%;NRTL模型的RAD和RMSD分别为10.53%、0.38%。对比三元体系KH₂PO₄-(NH₂)₂CO-H₂O在多个温度下相平衡的结晶区域,发现在中、低温阶段降低温度有利于尿素[(...