溴化锂溶液h-ζ图的扩展

    1 引言

    随着吸收式制冷技术的不断发展,三效、多效溴化锂吸收式制冷机的研究和开发不断深入,国内传统的溴化锂溶液焓)质量分数图越来越显示出应用的局限性[1]。国内传统的溴化锂溶液焓)质量分数图是根据复旦大学在六十年代所进行的溴化锂水溶液的热物性测试数据进行绘制的[2],其温度和浓度范围适用于单效和双效溴化锂吸收式制冷机的开发、设计和应用。由于三效、多效吸收式制冷机的溴化锂溶液温度和浓度范围都比较大,现有的溴化锂溶液焓)质量分数图已难以满要求,扩展溴化锂溶液的焓)质量分数图成为一个亟待解决的问题。

    在溴化锂溶液的焓)质量分数图中,温度、质量分数、焓是几个关键性的参数。目前国内缺乏在高温高浓度区域的这些物性的测试数据,如果能简便而准确地获得这些物性数据,扩展溴化锂溶液的焓)质量分数图则成为一个可能。本文着重分析了溴化锂溶液温度t、质量分数N、焓h三者之间的关系,得到了一个简单的计算式,并将其用于转换国外现有的高温高浓度区域的物性测试数据,扩展了国内现有的溴化锂溶液焓)质量分数图。

    2 溴化锂水溶液温度、质量分数、焓关系式

    溴化锂水溶液是一种溶解于水的盐溶液,它的物性参数主要为压力P、温度t、质量分数ξ、 密度Q、质量定压热容Cp、表面张力R、粘度µ、热导率K、分子扩散系数D、结晶温度tcr等。国内外对此作了较多的研究工作。McNeely分析了常用范围内热物性参数的实验数据[3]。这些物性数据作为经典的研究成果被选入ASHRAE HANDBOOK而广泛应用[4]。而国内吸收式制冷界应用的主要依据为国内传统的溴化锂水溶液焓)质量分数图[1]。从国内外的物性数据来看,两者的大部分数据是基本一致的。只有一个例外,即焓值h,而且两者的焓值数据相差较大。由于这一现象的发生,长期以来,国内吸收式制冷界避开了国外的焓值研究数据。

    温度、质量分数、焓对吸收式制冷机的热力循环计算和制冷量的确定有较大的影响。从溴化锂水溶液的热物理性质出发,能较好地分析三个物性参数的关系,且能说明国内、外溶液焓值不同的原因。

    溴化锂水溶液的焓是指固体溴化锂的焓和水的焓以及溴化锂在水中溶解时的积分溶解热之和。所以焓可写为:

    式中 q—某一温度与质量分数下的溴化锂积分溶解热,由于溴化锂在水中的溶解过程为一放热过程,故取负值

    上标t—溶液温度

    下标ξ—溶液的质量分数

    下标L—溴化锂

    下标H—水

    在热力学应用中,通常只需要确定焓的变化值,故需给定一个基准量。文献[1]中数据认定在温度为0℃,溴化锂质量分数ξ为0%时的比焓值为418.60kJ/kg,文献[3]中的数据认定在温度为0℃时的纯水(ξ=0%)和ξ为50%的溶液的比焓值均为0kJ/kg,正由于两者对焓值基准点的认定不同而导致了数值的差别。