除湿溶液蒸汽压的研究

    1 引言

    随着经济的发展和人们生活水平的提高,空调的需求量越来越大。它在给人们带来舒适和凉爽的同时,由此引起的问题也越来越严重。因为现在的空调系统主要采用压缩式制冷,而传统的压缩式制冷系统存在两大缺陷:首先是它耗能巨大,给能源和电力造成了很大的压力;其次就是它的氟利昂泄漏所带来的环境问题。因此,开发新的制冷剂和寻求新的制冷方式成为当今空调领域的研究热点。

    太阳能液体除湿空调系统作为一种新的制冷方式正越来越受到人们的重视。它是以太阳能或其它低温热源作为其主要供能,当环境空气或室内回风进入除湿器与除湿溶液接触时,其中部分水分被除去;对干燥后的空气经绝热加湿降温,送入室内吸收室内空气的余热,从而达到空气调节的目的,吸湿后的稀溶液在热源的作用下可以得到再生,这样除湿溶液就可以循环使用。因此,这种空调系统具有节能环保溶液再生温度低(60~80℃)等优点。除湿溶液的选取是影响除湿空调系统性能的主要因素之一,目前被广泛使用的除湿溶液有三甘醇、溴化锂、氯化钙、氯化锂以及它们的混合物形成的金属卤盐溶液等。三甘醇是最早被应用于液体除湿空调系统的除湿剂,但由于其是有机溶剂,粘度较大,在系统中循环流动时容易发生滞留,粘附于空调系统的内表面,影响系统的稳定工作。这些缺点使三甘醇的进一步推广和应用受到了限制,而逐渐被金属卤盐溶液所取代。在液体除湿空调系统中,由于选用金属卤盐的纯度不同,配制的除湿溶液表面蒸汽压也不一样,所以实验测量是确定除湿溶液表面蒸汽压的一个重要手段[1],但这种方法需要一定数量的资金支持,不是一种通用的办法。而应用热动力学方法对除湿溶液的表面蒸汽压进行计算[2、4],是一种有效掌握溶液蒸汽压的途径,可为除湿溶液的选择提供理论依据。

    2 溶液表面蒸汽压的形成机理[3]

    2.1 相平衡理论

    考虑一个由多相(数目为D)组成的封闭系统,每个相可以看成一个子系,而每个子系都由r种组分构成,并且假定这D个子系都是简单的可压缩闭口系。

    相平衡是一种宏观上的静止状态,即每相的各种性质都不会随着时间而改变,可能导致系统的性质发生变化的各种势均达到平衡。多相多组分系统平衡的条件包括:热平衡、力平衡和相平衡:温差是热量传递的驱动力,压差是容积功传递的驱动力,而化学势差则是质量传递的驱动力。因此达到相平衡时有:

    式(1)就是表示相平衡的方程组,其中的第三个等式表示组分i的化学势在各相中相等。i组分的化学势与i组分逸度fi的关系为: