吸收与络合吸附复合作用的离子液体型化学热泵工质对物性研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51276180
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    75.0万
  • 负责人：
    梁世强
  • 依托单位：
    中国科学院工程热物理研究所
  • 学科分类：
    E0601.工程热力学
  • 结题年份：
    2016
  • 批准年份：
    2012
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

For the current chemical heat pump, developing new working pairs is one of the most important ways to seek a great technological breakthrough. This proposal put forwards a new idea for the working pairs of new type chemical heat pump, in which ionic liquids with outstanding characteristics will be considered. Small molecules which can provide lone pair electrons as ligands are chosen as the refrigerants, and the ionic liquids containing specific metal ions are chosen as the absorbents, which can be used as the receptor to form complexes with the refrigerants. One of the most prominent features of the proposed working pairs is that, both dissolution heat and complex reaction heat will be comprised in the transform processes, and so the new type chemical heat pump proposed will show the advantages of both absorption and adsorption heat pump. In addition, the absorption capacity of the new kind heat pump is larger than the traditional adsorption heat pump, and also it can overcome the defects of them, including the difficulties of heat and mass transfer, adsorbent expansion, agglomeration and the attenuation of adsorption abilities. NH3-[BMIm]Zn2Cl5 and NH3-[CnMIm]2NiCl4 are chosen as the typical research objects in this proposal. The studies on vapor-liquid phase equilibrium, thermodynamic properties and heat and mass transfer characteristics of the binary solutions will be carried out by using experimental method, and reviewed by using numerical simulation and CFD methods. The theoretical model of the relevant properties will be conducted, and the equation of state, the enthalpy-concentration diagram and the heat and mass transfer empirical formula of the system will be obtained, which will provide theoretical supports of those functional binary mixtures for the future application in various fields.
新工质对的研发是寻求化学热泵技术重大突破的主要途径，本申请提出一种利用离子液体功能材料的卓越特性开发新型化学热泵工质对的新思路。制冷剂选择能够提供孤对电子的小分子，吸收剂选择含某种金属离子的离子液体，可作为受体与小分子反应生成络合物。此类工质对的最突出特征在于复合作用，其转化的化学能既包含溶解热又包含络合反应热，兼具吸收式热泵和吸附式热泵的优点，吸收能力强于传统吸收式热泵工质对，克服了吸附式热泵传热传质困难、吸附剂膨胀、结块和性能衰减等痼疾。拟具体以NH3－[BMIm]Zn2Cl5和NH3-[CnMIm]2NiCl4两种化学热泵工质对为代表开展研究。着重通过实验测试研究溶液气液相平衡、溶液热力学性质、传热传质特性和热泵系统循环特性等，辅以仿真计算和数值模拟进行复验，最终建立相关物性的理论模型，得到上述混合体系的状态方程、焓浓图和传热传质规律等基础认知，为其未来在相关领域的应用提供理论支持。

结项摘要

吸收式制冷是一种高效、安全的中低品位能回收利用技术。离子液体型吸收式制冷工质对能够克服传统工质对固有的腐蚀、结晶、纯化困难等缺陷，近年来备受瞩目。本项目提出了以含金属卤化物的离子液体作为吸收剂构成新型化学热泵工质对，其特征在于兼具吸收式和吸附式热泵的优点，吸收能力强于传统吸收式工质对，传热传质和回热强于吸附式工质对。以NH3为制冷剂，离子液体[bmim]Zn2Cl5或 [emim]Cu2Cl5为吸收剂开展了以下具体研究工作：.1.采用静态法测量了[bmim]Zn2Cl5/NH3在323.15~563.15 K温度范围内的饱和蒸气压，发展了UNIFAC模型，获得了二元溶液的P-T-x图。.2. 采用TG-DSC 方法研究了[bmim]Zn2Cl5的热稳定性并得到其比热容参数。测量了溶液在288.15~333.15 K温度范围内的过量焓参数，发展了NRTL关联模型。.3. 对[bmim]Zn2Cl5/NH3吸收式制冷单效循环热力特性进行了仿真分析，与NaSCN/NH3吸附式系统和LiBr/H2O吸收式系统进行了对比。.4. 对[emim]Cu2Cl5/NH3的气液相平衡、溶解热等参数进行了实验测量，对其制冷循环系统进行了仿真分析，与LiBr/H2O体系进行了对比。.5.基于[mmim]DMP/CH3OH溶液的气液相平衡数据，发展了全浓度范围的UNIFAC模型和预测过量焓参数的Wilson模型。对[mmim]DMP/CH3OH单效循环、双效串联和并联吸收式制冷系统进行了动态建模与仿真模拟。.6. 测定了[mmim]DMP/CH3OH和[mmim]DMP/H2O溶液热导率，发展了预测离子液体二元溶液热导率的Random Mixing模型。.研究结果表明：NH3在[bmim]Zn2Cl5中的溶解度要远远高于在其他常规离子液体中的溶解度，且 [bmim]Zn2Cl5的比热容较低，[bmim]Zn2Cl5/NH3溶液的过量焓适中，这都有利于[bmim]Zn2Cl5/NH3吸收式系统热力性能的提升。 [bmim]Zn2Cl5/NH3吸收式系统的热力性能与LiBr/H2O系统接近，且在制冷温度较低的制冷工况和吸收温度、冷凝温度较高的热泵工况下均具有良好的热力性能和可接受的循环倍率，具有很大的工业应用潜质和良好的商业开发前景。.本项目的成果推动了吸收式制冷领域的理论发展和技术进步。

项目成果

期刊论文数量（9）
专著数量（1）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
[bmim]Zn_2Cl_5/NH_3溶液的比热容和过量焓
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    山东科学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    陈伟;梁世强;郭永献
  • 通讯作者：
    郭永献
Thermodynamic analysis of an absorption system using [bmim]Zn2Cl5/NH3 as the working pair
使用 [bmim]Zn2Cl5/NH3 作为工作对的吸收系统的热力学分析
  • DOI：
    10.1016/j.enconman.2014.05.024
  • 发表时间：
    2014-09-01
  • 期刊：
    ENERGY CONVERSION AND MANAGEMENT
  • 影响因子：
    10.4
  • 作者：
    Chen, Wei;Liang, Shiqiang;Tang, Dawei
  • 通讯作者：
    Tang, Dawei
Investigation on vapor-liquid equilibria for binary systems of metal ion-containing ionic liquid [bmim]Zn2Cl5/NH3 by experiment and modified UNIFAC model
含金属离子离子液体[bmim]Zn2Cl5/NH3二元体系的气液平衡实验及修正UNIFAC模型研究
  • DOI：
    10.1016/j.fluid.2013.09.011
  • 发表时间：
    2013-12
  • 期刊：
    Fluid Phase Equilibria
  • 影响因子：
    2.6
  • 作者：
    Liang, Shiqiang;Guo, Yongxian;Gui, Xiaohong;Tang, Dawei
  • 通讯作者：
    Tang, Dawei
Thermodynamic analysis of absorption heat transformers using [mmim]DMP/H2O and [mmim]DMP/CH3OH as working fluids
使用 [mmim]DMP/H2O 和 [mmim]DMP/CH3OH 作为工质的吸收式换热器的热力学分析
  • DOI：
    10.1016/j.applthermaleng.2016.01.135
  • 发表时间：
    2016-04
  • 期刊：
    Applied Thermal Engineering
  • 影响因子：
    6.4
  • 作者：
    Chen, Wei;Liang, Shiqiang
  • 通讯作者：
    Liang, Shiqiang
Measurement of thermal conductivities of [mmim]DMP/CH3OH and [mmim]DMP/H2O by freestanding sensor-based 3 omega technique
通过基于独立传感器的 3 Ω 技术测量 [mmim]DMP/CH3OH 和 [mmim]DMP/H2O 的热导率
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    Thermochimica Acta
  • 影响因子：
    3.5
  • 作者：
    Qiu, Lin;Liang, Shiqiang;Zheng, Xinghua;Tang, Dawei
  • 通讯作者：
    Tang, Dawei

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其他文献

MW级超临界二氧化碳向心涡轮设计及分析
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    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    工程热物理学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    吕国川;杨金广;祝畅;王晓放;梁世强;郭朝红;姜玉雁
  • 通讯作者：
    姜玉雁
超临界二氧化碳冷却器中间分流优化设计
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    --
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    工程热物理学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    蔡浩飞;梁世强;姜玉雁;王涛;朱玉铭
  • 通讯作者：
    朱玉铭
离子液体1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯盐-甲醇浓溶液气液平衡
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2010
  • 期刊：
    化学工程
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王立;淮秀兰;赵杰;陈坚;梁世强
  • 通讯作者：
    梁世强
粘性耗散对微管内部液体温升影响的实验研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    实验流体力学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    刘志刚;孙立;梁世强;贺建坤
  • 通讯作者：
    贺建坤
[bmim]Cl-CH_3OH作为吸收式制冷工质对的潜能分析
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2009
  • 期刊：
    中国科学院工程热物理研究所; 北京科技大学机械工程学院
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    淮秀兰;赵杰;梁世强;王立
  • 通讯作者：
    王立

其他文献

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梁世强的其他基金

含化学热沉的气膜冷却流动与换热特性研究
  • 批准号：
    50976118
  • 批准年份：
    2009
  • 资助金额：
    36.0 万元
  • 项目类别：
    面上项目
在固定化离子液体液膜修饰的金属表面上实现蒸汽滴状冷凝的研究
  • 批准号：
    50706053
  • 批准年份：
    2007
  • 资助金额：
    20.0 万元
  • 项目类别：
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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  • 批准号：
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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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