溴化锂水溶液的比焓分析

    1 前言

    在溴化锂吸收式制冷机的开发、设计和应用过程中,溴化锂水溶液的热物性数据是必不可少的使用工具。McNeely[1]分析了常用范围内热物性参数的实验数据。这些物性数据作为经典的研究成果被选入ASHRAEHANDBOOK[2]而广泛应用。我国复旦大学在六十年代进行了溴化锂水溶液的热物性测试。根据这些测试结果绘制的溴化锂水溶液焓-浓度图是国内吸收式制冷界应用的主要依据[3]。在众多的溴化锂水溶液热物性参数中,比焓值h是计算吸收式制冷机性能的一个至为关键的参数,但这里存在着一个长期萦绕人们的疑惑。在对国内[3]、和国外[1]、[2]的热物性数据的对比过程中,人们发现处于相同状态下的溶液的热物性参数的两种研究结果是基本一致的,如压力,温度,质量分数,密度,质量定压热容,表面张力,粘度,热导率,分子扩散系数,结晶温度等,但这里存在着一个例外,比焓h。人们对这一现象的一种解释[4]是两者所测试的溶液不同,文献[1]、[2]中的溶液是国外生产的,而文献[3]中的溶液则是国内生产的。这个观点虽被较多人接受,但缺乏说服力。

    2 溴化锂水溶液比焓的确定

    根据溶液的热物理性质,溴化锂水溶液的比焓是指固体溴化锂的比焓和水的比焓以及溴化锂在水中溶解时的积分溶解热之和。所以比焓可写为:

    由于溴化锂在水中的溶解过程为一放热过程,故取溴化锂积分溶解热q为负值。

    在热力学应用中,通常只需要确定比焓的变化值,故需给定一个基准量。文献[1]中的数据认定在温度为0℃时的纯水(ξ=0%)和溴化锂质量分数ξ为50%的溶液的比焓值均为0kJ/kg,在另一文献中的数据认定在温度为0℃,溴化锂质量分数ξ为0%时的比焓值为418.60kJ/kg,正由于两者对比焓基准点的认定不同而导致了数值的差别。在分析和比较两者数据的基础上,本文认为只要确定两种数据比焓的基准差,就能使两者的数据统一。

    以下给出了两种基准下的溴化锂水溶液的比焓计算式。下标[1]表示按照文献[1]、[2]基准所进行的比焓计算,下标[2]表示按照文献[3]基准所进行的比焓计算。

    式(2)~(9)说明了文献[1]中的比焓确定方法。

    代入式(1)

    const1、const2分别表示文献[1]中溴化锂和水为0℃的比焓基准量。可通过如下方式求得:

    故文献[1]的溴化锂水溶液的比焓可表示为:

    式(10)~(12)说明了文献[3]的比焓确定方法。