109 溴化锂溶液添加表面活性剂的强化吸收微观分析
为什么要在溴化锂溶液中添加缓蚀剂和表面活化剂

为什么要在溴化锂溶液中添加缓蚀剂和表面活化剂?
溴化锂是一种由卤族元素溴(Br)和碱金属元素锂(Li)所组成的盐。
溴化锂溶液对金属材料有腐蚀性,对于溴化锂吸收式机组中常用的碳钢和紫铜等金属材料是一种较强的腐蚀介质。
氧和金属的作用是腐蚀的主要因素。
在氧的作用下,金属铁和铜在呈碱性的溴化锂溶液中与氧和水作用生成氢氧化物,最终形成四氧化三铁等腐蚀产物。
铁和铜氧化所失去的电子和溶液中的氢离子结合还会生成不凝性气体氢。
因此,使系统与氧气隔离是最根本的防腐蚀措施。
经常保持系统内高度真空,停机时充氮保养或保持真空,在溶液中添加缓蚀剂等措施,可以隔离氧气,抑制溴化锂溶液的腐蚀作用。
加入溶液的缓蚀剂通过化学反应在金属表面形成一层保护膜,使之不受或少受氧的侵袭,从而产生防腐蚀的作用。
通常采用铬酸锂或钼酸锂作缓蚀剂。
此外,硝酸锂以及锑、铅和砷的氧化物等也有良好的缓蚀效果。
如以铬酸锂为缓蚀剂,氢氧化铬是保护膜的主要成分。
在溴化锂溶液中加入0.1%~0.3%的铬酸锂,将pH值调整在9~10.5的范围内.有良好的缓蚀效果。
铬酸锂在溴化锂溶液中的溶解度很小。
在制冷机运转的初期,形成保护膜所消耗的铬酸锂比较多一些。
运转一段时间后,保护膜逐渐增厚,铬酸锂的浓度有所下降,可根据情况予以补充。
浅谈溴化锂吸收式制冷
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浅谈溴化锂吸收式制冷作者:梁文兴徐新闳王瑶来源:《科技风》2019年第14期摘要:本文首先对溴化锂吸收式制冷的现状进行简要介绍,随后对它存在的问题进行了系统的阐述,接着指出对应的解决方法,最后对本文进行了总结概括。
关键词:溴化锂;吸收式制冷技术;存在问题;解决方法溴化锂吸收制冷是一种典型的节能环保的制冷方式,能够将废热回收利用,符合节能环保的要求。
[1]但溴化锂吸收制冷也存在许多问题制约其发展,因此,寻找适合的解决方法对溴化锂吸收制冷的发展尤为重要。
本文对溴化锂吸收式制冷的现状、存在的问题及对应的解决方法进行了简单的介绍。
1 溴化锂吸收式制冷的现状近年来,由于能源短缺和环境污染问题日益严重,人们越来越重视环保与节约。
在众多的制冷方式中溴化锂吸收式制冷以其节能环保等优势脱颖而出。
目前,溴化锂吸收式制冷技术在国内外都得到了迅猛的发展。
2 溴化锂吸收式及存在的问题2.1 溴化锂溶液对普通金属有腐蚀作用氧气存在的时候,腐蚀现象更为严重,不但会使金属溶解,缩短设备使用期限,而且会破坏传热管束和密封结构,使之泄露,引起机组性能下降。
[24]2.2 发生结晶现象由于溴化锂溶液有一定的溶解度且溶解度大小随温度的降低而减小,当温度降低到一定值时就会有晶体析出。
另外,浓度过高也會发生结晶现象。
[5]溴化锂溶液结晶曲线如下图所示:2.3 制冷效果较差溴化锂溶液表面张力较大,在吸收过程中液膜较厚,影响传热性能。
[6]另外,当发生制冷剂污染,也会使制冷效果变差。
[7]3 对应解决方法3.1 防止或减小溴化锂腐蚀危害(1)隔绝氧气。
腐蚀主要由电化学反应引起的,而电化学反应主要是在氧气作用下进行的,金属通常在溴化锂水溶液中被氧化,产生腐蚀的产物。
所以隔绝氧气是一种最有效的防腐措施。
[8](2)控制溶液温度。
当溶液温度较低时,对金属的腐蚀量较小,但当温度升高到一定值时,腐蚀会突然恶化。
因此,合理控制溶液的温度,可以减缓腐蚀。
[9]3.2 避免或消除结晶(1)在机组上增加溴化锂溶液温度和浓度检测装置及相应的自动调节装置,一旦检测到浓度过高或温度过低时可进行自动调节,从而使机组运行远离结晶线,避免结晶的产生。
溴化锂吸收式制冷机的应用及优化
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溴化锂吸收式制冷机的应用及优化作者:王敏来源:《中国科技纵横》2012年第03期摘要:当前由于供电紧张及氟利昂制冷剂的限制使用,使溴化锂吸收机得以广泛使用。
本文详细介绍了溴化锂吸收式制冷机在各种能源系统中的应用,并且探讨了溴化锂吸收式制冷机的优化方法。
关键词:溴化锂吸收式制冷机热电冷联供系统冷热源系统溴化锂吸收式制冷机组是以热能作为动力,以水为制冷剂,溴化锂溶液为吸收剂,制取高于0℃的冷量,作为空调或生产工艺过程的冷源。
溴化锂吸收式制冷机组由于其本身耗电少、无毒、无污染、无爆炸危险、安全可靠,被誉为无公害的制冷设备。
随着我国经济的快速发展,对节约能源要求的不断提高,作为空调系统和生产工艺冷源的溴化锂吸收式制冷机在制冷行业内近十年来得到前所未有的迅速发展,中国已成为世界上吸收式制冷机的生产和应用大国。
1、溴化锂吸收式制冷机在各种能源系统中的应用目前存在的热源主要有工厂废热及可再生能源。
以下介绍在各种余热能源系统中,配置各种吸收式制冷机来实现对各种能源的高效利用。
1.1 吸收式制冷机在热电冷联供系统中的应用热电冷联供系统是一种有效利用单一能源获取热及电力两种能源的系统,可以减少温室气体排放。
在热电冷联供系统中,由于采用燃气轮机及内燃机等发电机组,机组运行过程中会产生大量烟气(随发电机形式不同,烟气温度一般为250~500℃),烟气如果为余热锅炉所采用,能够制取蒸汽及热水。
而内燃发电机在运行过程中不但会产生烟气而且会产生缸套冷却水(温度一般为85~95℃),传统的发电机没有进行余热利用,能源综合效率低,而如果采用热电冷联供系统,利用吸收式制冷机将余热进行回收,能源综合利用率就会提高,整个系统能完成发电、制冷、采暖和卫生热水等几项功能,从而节约大量的初投资和运行费用,节约能源,保护环境,可谓一举多得。
1.1.1 蒸汽型溴化锂吸收式制冷机蒸汽型溴化锂吸收式制冷机是以蒸汽作为驱动热源,利用蒸汽加热再生器,浓缩再生器中的溶液,使稀溶液变为浓溶液,在吸收器内吸收蒸发器内的冷剂蒸汽变为稀溶液,同时蒸发器内的冷剂水蒸发吸收传热管热量变为冷剂蒸汽,如此循环反复进行,达到循环制冷的效果。
暖通空调工艺:溴化锂溶液的添加和取出操作.doc

暖通空调工艺:溴化锂溶液的添加和取出操作用溴化锂水溶液为工质,其中水为制冷剂,溴化锂为吸收剂。
溴化锂属盐类,为白色结晶,易溶于水和醇,无毒,化学性质稳定,不会变质。
溴化锂水溶液中有空气存在时对钢铁有较强的腐蚀性。
溴化锂吸收式制冷机因用水为制冷剂,蒸发温度在0℃以上,仅可用于空气调节设备和制备生产过程用的冷水。
这种制冷机可用低压水蒸汽或75℃以上的热水作为热源,因而对废气、废热、太阳能和低温位热能的利用具有重要的作用。
机房空调机组运行前,已加入了一定量的溴化锂溶液。
但在机组运行中,加入的溴化锂溶液量不一定合适,应进行必要的调节。
当吸收器液位过高时,应通过排液阀放出多余的溶液;而吸收器液位过低时,则要补充浪化懊溶液。
1.溶液的添加溶液的添加,一般是由浓溶液取样阀加入,因为此处压力最低,呈负压状态,溶液容易进入机组。
其方法与镍化锤溶液的充注方法相同。
也可以从吸收器喷淋管前取样阀加入。
该取样阀压力一般为负压,但若阀内为正压,则要停泵吸入。
不管从何处加入澳化锤溶液,都应防止空气漏人机组。
但总难免有微量的空气漏人机组,因此,在加溶液结束后,应起动真空泵进行抽气,以排除加液时带入的不凝性气体。
2.溶液的取出溶液的取出是由溶液泵出口的放液阀直接将溶液取出机组,因为放液阀后的压力通常大于大气压力。
在放液过程中,阀门不要开得太大,否则会影响送入发生器的溶液旦里。
对于单效机组,溶液泵出口放液阀后的压力不一定是正压。
如果正压,则可直接放液,若为负压不能直接放液。
简易判断正负压的方法是:用大拇指挡住取样阀出口,然后慢慢打开取样阀,拇指感觉到压力,则为正压,若是吸力,则是负压。
如果从浓溶液取样阀放液,由于此处为负压,溶液放不出来。
其放液方法与冷剂水的取出操作方法相同。
109 溴化锂溶液添加表面活性剂的强化吸收微观分析

溴化锂溶液添加表面活性剂的强化吸收微观分析清华大学孙健付林张世钢侯玮摘要溴化锂水溶液添加表面活性剂后能显著提高吸收水蒸气过程的传热与传质系数,国内外对此强化过程的研究从20世纪50年代就已经开始,但是迄今为止研究成果多以实验结果为主,尚未有普遍认可的机理理论。
国内外的研究者普遍认同“马兰格尼对流”(marangoni convection)的强化作用,但是缺乏对其合理的解释。
以往的研究大都基于静态池实验,与实际吸收式制冷机内吸收器的动态吸收过程(如液膜的形成等)相去甚远。
而且研究者大都把目光放在研究溴化锂水溶液与水蒸气的汽液界面的强化作用,而忽视了溴化锂水溶液与铜管壁面的固液表面的强化过程。
本文从微观的角度对汽液和固液两个强化界面进行了分析,解释了“马兰格尼对流”强化作用产生的原因,理论分析得到的结论也与诸多研究者的实验结果相吻合。
关键词溴化锂;表面活性剂;强化机理;吸收;孙健,男,1985年1月生,清华大学建筑技术科学系博士研究生,邮箱:stu@基金项目:1、国家科技支撑计划:电厂循环水余热资源利用技术及装备研究与示范(No: 2007BAB23B01). Nation Science and Technology Support Plan of Peoples Republic of China (No: 2007BAB23B01).2、北京市科技计划:利用电厂循环水余热的供热技术研究与应用示范(No: D07040600560701)The Key Projects of the Beijing Municipal Science and Technology Plan(No: D07040600560701)Study on mechanism of heat and mass transfer enhancement by adding additive to lithium bromide aqueous solutionSun Jian★Fu Lin Zhang Shigang Hou WeiAbstract The enhancement of heat and mass transfer is significant by adding addictive to lithium bromide aqueous solution, where the water vapor is absorbed. Most of interrelated researches are experimental results from the fifth decade of last century. Marangoni convection which can be observed in many experiments has never been satisfactorily explained. Besides, staticabsorption is far different from dynamic one. Little study was done on the enhancement between the liquid-solid interfaces by adding addictive to aqueous lithium bromide solution. We explain the marangoni convection by the way of analyzing two different enhancement interfaces fromthe microcosmic point of view.Conclutions we got agree with experimental results published. Keywords lithium bromide; addictive; mechanism of enhancement; absorption;1 前言吸收式热泵由于能够利用工业废热和具有安全环保等方面的优势,已经成为了我国节能减排的一项重要技术。
异辛醇表面活性剂对溴化锂中央空调的作用

花 非 花 雾 非 雾
表面活性剂的影响
为了提高热交换设备的热、质交换效果,常在溴化锂溶液中加入表面活性剂。这类物 质能强烈地降低表面张力。常用的表面活性剂是异辛醇,辛醇在常压下,是无色有刺激 性气味的液体,在溶液中溶解度很小。实验表明添加异辛醇后,制冷量约提高10%-15%。 添加表面活性剂提高机组性能的机理如下。 1. 提高了吸收器的吸收效果 溴化锂吸收式冷水机组中对机组性能影响最大的是吸收器。辛醇是表面活性剂,加入溶 液后,表面张力和溶液蒸汽分压的变化变大,影响吸收速率的是接触面积、传真推动力 与吸收系数等因素。接触面积与表面张力这一物性参数密切相关。溶液中的添加辛醇后, 表面张力下降,增强了溶液和水蒸气的结合能力,对于同一传热表面,接触面将增加; 传质推动力为吸收液周围的冷剂蒸汽压力和吸收液的蒸汽分压之差,在同一温度下,添 加辛醇后,溶液蒸汽分压降低,传质推马拉各尼对流效应,还提高了吸收系数从而吸收系数上升,吸 收效果增强。 2. 提高冷凝器的冷凝效果 添加辛醇后起到了改善凝结表面的作用。含有辛醇的水蒸气与铜管表面几乎完全浸润, 然后很快形成一层液膜,使水蒸气在铜管表面的凝结状态由原来的膜状凝结变成珠状凝 结。珠状凝结的表面传热系数较膜状凝结约提高二倍以上,从而提高冷凝时的传热效果。
溴化锂水溶液降膜吸收强化技术的实验研究
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件 下 的 吸 收 强 化
关键 词 :吸 收 强4 ;表 面活性 介质 :降膜 L
中图分 类 号 : K 14 T 2 文献 标识 码 : A
Ex rm e a nve tg to n e pe i nt l i s i a i n o nha i e hno o y o nc ng t c lg f
A bs r t I bs r i e rge ai n t c n l y h r x t t o m e ho s t n n e t ae t ac : n a o pton r f i r to e h o og ,t e e e i w t d o e ha c he w t r
摘 要 :在 吸 收 式制 冷 技 术 中, 高 溴化锂 水溶 液 吸 收 蒸汽 效 率 的 手段 主要 是 采 用 高效传 热传 提
质元件和添加表面活性介质 本文主要研 究竖直平板层 流降膜吸收 中添加表 面活性介质 的强 化吸收技术.选择一种典型的表 面活性介质: . 2 己基. 己醇, 究在一定 实验工 况下加入 活性 研
文章编号 : 0 76 3 (0 20 -0 10 10 —7 52 0 )10 0 -7
溴化锂水 溶液 降膜 吸收 强化 技术 的 实验研 究
蒋桂 忠 郭 , 韵。 蔡祖 恢 李美玲 , ,
c I 理 大学 动力 l _ 缚 程学 院.上海 20 9 ;2 f 003 一 海工 投 术大 学 机 械 1 学 院 . L海 2 0 3 2 程 036
o alng fl o i e n e fc o so a l l e o dsn ff l i m c nsd r g t a t r ff l ng f m R yn l um b r o u i n i l tt m pe a u e i i h i i e ,s l to n e e rtr a s r to r s u e s f c ・ ci e a n o e tai n a a l l e gt b o p i n p e s r , ura e a tv ge tc nc n r to nd f l ng f m l n h. i i
添加剂和纳米粒子强化溴化锂水溶液/氨水吸收特性研究进展

Li B r / NH3 一 H2 O w i t h a d d i t i v e s a n d n a n o — p a r t i c l e s
Ko n g We i we i ’ ’ Wa n g Qi a n ’ Wa n g Yu e ’ Z h u Me n g s h e n g ’
粒 子 强 化 溴 化 锂 水 溶 液 及 氨 水 吸 收 特性 的机 制 和 相 关吸 收 式 制 冷 系统 中 吸 收
器 传 质 系 数 和 换 热 系 数 小 而 导 致 的 制冷 效 率 低 的 问题 , 很 多学 者 进 行 了添 加 剂 和 纳米 粒 子 对 吸 收 过 程 影 响 的实验研究 , 并 据 此 采 取 措 施 增 大 传 质 传 热 效 率 。实 验 主要 包 括 以下 几 个 方 面 : 表面张力实验 、 静 态 池 吸 收 实验 、 降 膜 吸 收实 验 和氨 水 鼓 泡 吸 收 实 验 。实 验 结 果 均 表 明添 加 剂 和纳 米 粒 子 可 以提 高 吸 收 器 中 溴 化 锂 水 溶 液 及 氨 水 的传 热 传 质 性 能 。该研 究对 于提 高 吸 收式 制 冷 系 统 的 制 冷效 率有 很 大 帮 助 , 同 时 为 该 技 术 在 实
第 1 3卷 第 3期
2 0 1 3 年 4 月
剖
玲
室 调
9 — 20
R EFRI GER AT1 0N A ND AI R C0N DI T1 0NI NG
添 加 剂 和 纳 米 粒 子 强化 溴化 锂 水 溶 液/ 氨 水 吸 收 特 性 研 究 进 展 *
( We i h a i Ar c hi t e c t u r a l De s i gn I ns t i t u t e Co . ,Lt d. )
含表面活性剂溶液的雾化特性及对细颗粒物的强化去除效果

化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2024 年第 43 卷第 2 期含表面活性剂溶液的雾化特性及对细颗粒物的强化去除效果顾海林,陈斌康,郭佳琪,冯洁,简青山,王进卿,张光学(中国计量大学计量测试工程学院,浙江 杭州 310018)摘要:喷雾技术在气体净化、粉尘控制、化学合成等领域应用广泛,其中液滴尺寸控制及提高喷雾均匀性是该技术面临的挑战。
为此,本文拟利用表面活性剂对水雾的雾化特性进行调控,以提高喷雾均匀性,并进一步探究其对细颗粒物去除的促进作用。
本文采用实验研究,首先对三种不同性质表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、吐温80)溶液的雾化特性进行了分析,探究了表面活性剂的种类和浓度对于雾化特性的影响。
结果表明,与去离子水相比,表面活性剂的加入可以显著提升喷雾的均匀性,喷雾总体粒径减小,并且非离子型表面活性剂吐温80雾化形成的小液滴数量占比最高。
当表面活性剂溶液浓度达到临界胶束浓度(CMC )时,三种类型表面活性剂溶液的液滴数达到峰值,以此作为最佳雾化浓度。
此外,通过喷雾去除细颗粒物实验表明,含表面活性剂溶液喷雾可以加快细颗粒物去除速率。
关键词:喷雾;表面活性剂;细颗粒物;液滴粒径中图分类号:X741;TQ021 文献标志码:A 文章编号:1000-6613(2024)02-0865-07Atomization characteristics of surfactant-containing solutions andenhanced removal of fine particulate matterGU Hailin ,CHEN Binkang ,GUO Jiaqi ,FENG Jie ,JIAN Qingshan ,WANG Jinqing ,ZHANG Guangxue(College of Metrology and Measurement Engineering, China Jiliang University, Hangzhou 310018, Zhejiang, China)Abstract: Spraying technology is widely used in the fields of gas purification, dust control and chemical synthesis. Among them, droplet size control and improvement of spray uniformity are the challenges of this technology. For this reason, this paper intends to use surfactants to regulate the atomization characteristics of water mist to improve spray uniformity and further explore its promotion effect on fine particle removal. In this paper, an experimental study was conducted to analyze the atomization characteristics of three surfactants (sodium dodecylbenzene sulfonate, cetyltrimethylammonium bromide, and Tween 80) solutions with different properties, and to investigate the effects of surfactant type and concentration on the atomization characteristics. The results showed that compared with deionized water, the addition of surfactants could significantly improve the spray uniformity, the overall particle size of the spray decreased, and the nonionic surfactant Tween 80 (TW80) atomized the highest percentage of small droplets formed. The number of droplets of the three types of surfactant solutions peaked when the surfactant solution concentration reached the critical micelle concentration (CMC), which was taken as the optimal atomization concentration. In addition, the fine particulate removal experiments by spraying研究开发DOI :10.16085/j.issn.1000-6613.2023-1685收稿日期:2023-09-22;修改稿日期:2023-11-06。
溴化锂溶液再生方案
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溴化锂溶液再生方案引言溴化锂溶液是一种常用的溴化剂,用于多种化学反应及工业生产过程中。
在使用过程中,溴化锂溶液会逐渐失去活性,因此需要对其进行再生处理,以提高其再利用率和经济效益。
本文将介绍一种针对溴化锂溶液的再生方案,旨在解决溶液的老化和失活问题,从而延长其使用寿命,减少资源浪费。
问题阐述溴化锂溶液在反应中充当催化剂,但在使用过程中,其活性会逐渐降低。
主要问题是溴化锂溶液中的溴元素会不断地从液相中损失。
此外,溴化锂还会因杂质的存在而失去活性,导致其不能再次作为催化剂使用。
因此,我们需要一个再生方案来解决上述问题。
再生方案为了解决溴化锂溶液的老化和失活问题,我们提出以下再生方案:步骤一:溴元素捕捉由于溴元素的损失是溴化锂溶液老化的主要原因之一,我们需要采取措施来捕捉这些溴元素并将其重新引入溶液中。
一种常见的方法是通过氧化还原反应将溴元素从溶液中捕捉并与其他化合物反应生成溴化锂。
具体操作步骤如下:1.添加氢氧化钠(NaOH),以增加溶液中的碱性。
2.向溶液中加入氧化剂(如过氧化氢H2O2)。
3.在高温下进行反应,使溶液中的溴元素与氧化剂发生氧化还原反应,生成溴化锂。
步骤二:杂质去除溴化锂溶液中的活性主要是由溴元素提供的,但其中的杂质会降低其活性。
因此,我们需要对溶液中的杂质进行去除,从而恢复其活性。
1.使用过滤器或离心机将溴化锂溶液进行过滤和离心,以去除其中的固体杂质。
2.使用离子交换树脂,将其中的离子杂质去除。
选择合适的树脂类型和操作条件,以确保杂质的高效去除。
步骤三:溴化锂浓缩在完成溴元素的捕捉和杂质去除后,我们还需要将溴化锂浓缩,以回收其中的溴化锂并提高其浓度。
具体操作步骤如下:1.将溶液进行浓缩,使其中的溴化锂达到饱和状态。
2.对溶液进行冷却和结晶,以将溴化锂析出。
3.进行溴化锂的分离和收集,以获得高纯度的溴化锂。
步骤四:溴化锂溶液再生评估在完成以上步骤后,我们需要对再生后的溴化锂溶液进行评估,以确保其活性和纯度满足要求。
界面活性剂的混合添加对溴化锂溶液吸收水蒸气的影响

K y rs E gn e i h r o h sc e wod n i r g tem p y i e n s;Ab rt n ma s tg a tp o b r r o s pi s ;S a n n o l s b ;Sufca t q e u irs l in o ao e r tn ;A u a o s LB u o o t
维普资讯
第 1 年 嚣期
界活剂混 添对化溶吸水气影 面性的合加 溴锂液收蒸 的响
120 Ieo o87 J.. 1, uN .23 .0 n
界 面 活 性 剂 的 混合 添 加 对 溴 化 锂 溶 液 吸收 水 蒸 气 的 影 响
高洪涛 李 豪
e e to o o u d s r ca t e r o teb te n t e nte ,o x mpe,1一Oca o i h e to ed r g f c fc mp n uf tnsi n a h et r eb w e h m fre a l a S t o e t n lSte b s n ui n
自从 2 世 纪 6 0 0年代 人们 发 现并 开 始使 用 界 面
活性剂来强化吸收过程 以来 , 针对其具体强化机理 国外有了一些研究 , E本的学者柏木 18 年提 如 t 95 出其浮岛理论 、 宝泽等 19 年提 出其盐 析效应 2 91 理论 、 美国学者 H r d 提出其气相表面活化剂理 e l5 o
t e e f u d iv s.t e e e to n t e d t e m i d w i 一 Oc a olS n a h f c f1一 Oc a o ln h s o ra dt e i h f c fa y o h ra di x t 1 i v e h t n e rt t e e e to i o t n l o e. a
溴化锂水溶液的特性

溴化锂水溶液的特性- 溴化锂机组溴化锂水溶液的特性本文从水的性质介绍到溴化锂的物理性质,解释了为什么溴化锂机组可以有效的制冷。
水的性质水是很容易获得的物质,它无毒、不燃烧、不爆炸、汽化潜热大、比容大。
溴化锂的物理性质无色粒状晶体,有咸味,性质与食盐相似,无毒。
熔点高。
549℃沸点高.1265℃吸水性强性质稳定,在大气中不变质、不分解.溴化锂水溶液的物理性质无色液体,有咸味,无毒。
溴化锂在水中的溶解度随温度的降低而降低.溴化锂溶液的水蒸汽分压力很小.溴化锂溶液的密度比水大。
溴化锂溶液的密度比热较小。
溴化锂溶液的粘度较大。
溴化锂溶液的表面张力大。
(不容易吸收水蒸汽,需加表面活性剂)溴化锂溶液对金属有腐蚀性。
(加缓蚀剂:钼酸锂、铬酸锂)表面活性剂正辛醇〔CH。
(CH:)3CHCZH6CHZOH〕或异辛醇〔CH:(CH:).CH:OH〕为提高热交换效果,常在溴化锂溶液中加入表面活性剂。
常用表面活性剂是异辛醇或正辛醇。
辛醇在常压下,是无色有刺激性气味的液体,在溶液中溶解度很小。
试验表明,添加辛醇后,制冷量约提高10%左右。
一般机组中添加0。
1—0.3%(V%)的辛醇就能达到效果。
作用机理提高吸收器的吸收效果降低溶液表面张力,提高溶液的吸收水蒸汽的能力。
水蒸汽由膜状冷凝转变为珠状冷凝,提高了冷凝器的冷凝效果。
且使溶液沸点下降,尤其是在高浓度时影响比较显著。
这对溶液发生有利。
同时,辛醇对溶液还有起泡的作用,可促进发生器中溶液沸腾时气泡的逸出。
添加0。
1~0.3%(重量百分比)的辛醇已能满足要求,再提高添加量,制冷量则无明显的增加。
辛醇的性质与溴化锂溶液基本不溶.易挥发,有可能在真空泵抽气时随不凝气体带出机外,抽气次数越多,抽出机外的辛醇量越大,当真空泵排出的气体中无辛醇气味,或辛醇气味很小时,应进行补充.腐蚀与防腐溴化锂溶液对金属产生腐蚀的原因铁、铜在溴化锂溶液中,在有氧气存在的情况下,与溴化锂溶液发生化学反应,而被腐蚀,同时产生氢气。
溴化锂吸收式制冷机组化学清洗技术
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溴化锂吸收式制冷机组化学清洗技术作者:薛福连阅读:1350次上传时间:2006-04-28推荐人:realtry (已传论文8套)简介:通过溴化锂吸收式制冷机成功的化学清洗实践, 介绍了溴化锂吸收式制冷机化学清洗的药剂选择、配方和工艺。
关键字:溴化锂吸收式制冷机清洗剂清洗溴化锂吸收式制冷机组是以水为制冷剂, 溴化锂溶液为吸收剂的制冷设备。
由于具有结构紧凑、安装方便、运转平稳、使用可靠、制冷量调节方便等特点, 被广泛地应用于民用及工业生产过程中的降温和温度调节[ 1 ] 。
但随着机组的运行, 腐蚀产物等污垢随着溶液的流动堵塞喷嘴或淋板, 并沉积于发生器、吸收器和热交换器上, 降低导热系数, 从而影响了制冷量。
为此, 一个提高机组制冷量较为有效的办法是对机组及时进行化学清洗。
1 污垢成因分析溴化锂溶液的水蒸汽分压很低,吸水性强, 具有吸收比它温度低得多的水蒸汽的能力, 它是一种很好的吸收剂, 但对金属材料有较强的腐蚀性[ 2 ] 。
为克服溴化锂溶液对设备的腐蚀, 使用中通常添加缓蚀剂以减轻腐蚀。
目前国产溴化锂溶液中普遍添加络酸锂、氢氧化锂作缓蚀剂, 它们氧化性较强, 可使金属表面氧化成膜, 以此来保护金属; 而国外通常以硝酸锂与氢氧化锂作缓蚀剂。
辛醇是一种极强的表面活性剂, 加进溴化锂溶液之后, 使溶液和冷剂水表面张力下降, 吸收效果和冷凝效果增强, 加入适量辛醇后可提高制冷量10 %~15 % 。
虽然添加辛醇可提高制冷量, 但辛醇具有一定粗稠性, 可附着在传热管的表面影响传热效果, 同时辛醇微溶于水和溴化锂溶液, 因此随着机组的运行, 辛醇也会粘附在喷嘴或淋板上。
机组密封不严, 使空气中的CO2 与溴化锂溶液中含有的少量氢氧化锂反应生成碳酸锂: 2LiOH + CO2→Li2CO3 + H2O同时其中微量的氧气溶入溶液也会与钢铁发生电化学反应生成铁锈。
Fe + O2 + CO2 →FeO·Fe2O3 + e + H2O国内有的溴化锂溶液生产厂家为降低生产成本, 用Li2CO3 与氢溴酸的复分解反应来取代氢氧化锂与氢溴酸的中和反应来制取。
溴化锂吸收式原理
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溴化锂吸收式原理溴化锂吸收式制冷系统是一种基于溶液吸收和蒸发两种物理现象的制冷技术。
该技术通过循环利用溴化锂和水溶液的物理性质,在吸收和释放溴化锂溶液的过程中实现对空气的冷却。
溴化锂吸收式制冷系统由吸收器、发生器、冷凝器和蒸发器四个主要部件组成。
其中,吸收器和发生器连在一起,冷凝器与蒸发器连在一起,形成了一个封闭的循环系统。
制冷循环的工作步骤如下:1. 吸收器:在吸收器中,利用溴化锂和水的亲和性,溴化锂溶液吸收空气中的水分。
吸收器内的溴化锂溶液由于亲和性较高,具有很强的吸湿能力。
2. 发生器:将吸收器中吸收到的水分通过加热蒸发出来,此时溴化锂溶液逐渐浓缩,溴化锂的浓度增加。
发生器提供热量使得溴化锂水溶液蒸发,并将从吸收器中吸收到的水分蒸发出来。
3. 冷凝器:当蒸发的水分进入冷凝器时,通过降温使水分凝结成液体,此时溴化锂溶液变稀。
冷凝器通过外界冷却介质的帮助,即冷冻水或冷凝器风扇,将从发生器中蒸发出来的水分冷凝成液体。
4. 蒸发器:在蒸发器中,冷凝器中凝结的水流入溴化锂溶液中,与浓缩的溴化锂反应生成较稀的溴化锂溶液。
蒸发器中的溴化锂溶液与空气接触,空气中的热量被溴化锂溶液吸收,使得空气冷却。
通过上述的吸收、蒸发、冷凝等循环过程,溴化锂吸收式制冷系统实现了对空气的冷却。
其制冷原理是通过溴化锂和水的吸收与释放过程中吸收和释放热量,实现对空气的冷却。
可以总结溴化锂吸收式制冷系统的制冷工作原理为:1. 溴化锂溶液具有吸湿性,可以吸收空气中的水分;2. 通过对溴化锂溶液加热蒸发水分,使得溴化锂溶液浓缩;3. 冷凝器将蒸发的水分冷凝成液体,同时外界冷却介质将冷凝器降温;4. 蒸发器中的溴化锂溶液与空气接触,吸收空气中的热量,使得空气冷却;5. 循环往复进行上述步骤,实现持续的制冷效果。
溴化锂吸收式制冷系统具有制冷效果稳定、能耗低等优点,并且可以使用可再生能源进行供能,因此在工业和商业领域得到了广泛的应用。
溴化锂溶液
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溴化锂制冷机运行维护保养一运行记录表在运行记录表中,运行日记是最为重要的部份,操作人员应按时记录检查结果,并与规定的极限值加以比较,使之不超过极限值(如有可能,应把极限值打印在运行日记上,以便于比较)。
运行日记就是机组运行的工作卡片,一旦发生事故,运行日记便是查明事故原因的有力根据。
二、气密性保持溴化锂制冷机制冷量的大小,制冷机使用寿命的长短,溴化锂溶液质量的变化,主机内部金属材料的腐蚀快慢等,无不与制冷机的真空度有密切关系,因此,保持制冷机的真空度相当重要,应强化抽真空制度,规定每天抽一次真空(从真空泵的保养出发,每天运行一下也是必要的)。
此外,防止制冷机泄露也相当重要,可用二种方法确定机组气密度好坏。
每天由操作人员记录抽真空前,抽真空后的真空度,把相隔一天的两组数据进行比较,如果第二天抽真空前的真空度与前一天抽真空后的真空度相差很明显,则可初步确定机组气密性差(注意,抽真空前应记录好当天的大气压,再计算出真空度,作比较时也应考虑当天的大气压)。
或者,由运转机械真空泵抽气对制冷量的影响来判定,若抽气后机组制冷量升高,停止运转后又降低,反复数次后可定性确认机组气密性差,须进行检漏。
还有的机组装有自动抽气装置,对这类机组,可检查自动抽气装置每周投入运行的次数,如超过一般范围,则应对机组进行检漏。
采用这种方式判断机组气密性好坏,关键在于加强运行管理,记录每次抽气开始和结束的时间,以及总的抽气次数,以利于分析。
三、溶液的管理溶液管理的主要内容有碱度,缓蚀剂和表面活性剂的管理。
1 溴化锂溶液出厂前,PH值一般调整在9.0~10.5的范围,机组运行后,溶液的碱度会随运行时间的增长而增大,机组的气密性越差,碱度的增大越快,碱度太高,就会引起碱性腐蚀。
机组每年开始投入运行前,应用万能PH试纸测试其碱度,如碱度过高,可用氢溴酸(HBr)调整,过低则可用氢氧化锂(LiOH)调整,一直调整到与试样记录的PH值相同为止。
化学角度看溴化锂应用
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化学角度看溴化锂应用溴化锂简介名称:溴化锂化学式:LiBr分子量:86.85物理性质:极易潮解。
一水溴化锂干燥失水可得无水物。
状态:白色立方晶系结晶体或粒状粉末。
密度:3.64g/cm^3熔点:560℃沸点1265℃溶解性:易溶于水、乙醚、乙醇,可溶于甲醇、丙酮、乙二醇等有机溶剂,微溶于吡啶。
热的溴化锂溶液可溶解纤维。
其水溶液具有强烈的吸湿性,而且,在常温下饱和溴化锂水溶液的浓度达 60% ,浓度越大,温度越低,吸湿能力越强。
化学性质:性质稳定,在大气中不易变质不易分解。
可与氨或胺形成一系列的加成化合物,如一氨合溴化程、二氨合溴化锂、三氨合溴化锂、四氨合溴化锂。
与溴化铜、溴化高汞、碘化高汞、氰化高汞、溴化锶等能形成可溶性盐。
溴化锂在空气中对钢铁有很强的腐蚀作用,但在真空状态下加入缓蚀剂,基本上不腐蚀金属。
毒性:大剂量服入溴化锂会抑制中枢神经系统,长期吸入可导致皮肤斑疹及中枢神经的紊乱。
应用是一种高效水蒸气吸收剂和空气湿度调节剂。
致冷工业广泛用作吸收式制冷剂,有机工业用作氯化氢脱陈剂和有机纤维膨胀剂。
医药上用作催眠剂和镇静剂。
电池工业用作高能电池和微型电池的电解质。
此外,也用于照相行业和分析化学中。
溴化锂水溶液性质(1)无色液体,有咸味,无毒,加入铬酸锂后溶液呈淡黄色。
(2)溴化锂在水中的溶解度随温度的降低而降低。
如图1所示。
图中的曲线为结晶线,曲线上的点表示溶液处于饱和状态,它的左上方表示有固体溴化锂结晶析出,右下方表示溶液中没有结晶存在。
所谓溶解度是指饱和液体中所含溴化锂无水化合物的质量成分,也就是溴化锂水溶液的质量浓度。
由图中曲线可知,溴化锂的质量浓度不宜超过66%,否则在运行中当溶液温度降低时将有结晶析出,破坏制冷机的正常运行。
(3)水蒸气分压力很低,它比同温度下纯水的饱和蒸气压力低得多,因而有强烈的吸湿性。
液体与蒸气之间的平衡属于动平衡,此时分子穿过液体表面到蒸气中去的速率等于分子从蒸气中回到液体内的速率。
浅谈纳米微粒及其分散剂对溴化锂溶液表面张力和沸腾温度的影响
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浅谈纳米微粒及其分散剂对溴化锂溶液表面张力和沸腾温度的影响引言随着科技的发展,能源及环境问题越来越成为人们关注的焦点。
溴化锂吸收式制冷机组(简称溴冷机)以其环保和可利用工业余热等方面的优点,逐渐成为大型公共建筑中央空调的主选设备之一。
但其运行效率不及压缩式制冷空调机组,研究人员在提高溴冷机的热效率方面做了很多工作,从高效换热器和改进系统循环流程方面进行了大量研究。
同时因工业余热中烟气资源丰富,节能潜力巨大,为使溴冷机更高效地利用低品位能源,一些研究者从改善机组使用溴化锂溶液的特性入手,尝试在溴化锂溶液中混入添加剂以改善和提高溴化锂溶液的热物性,发现醇类等表面活性剂可以降低溶液表面张力,强化溶液的吸收过程。
Hozawa等认为动态表面张力是溶液吸收效果增强的主要因素,对溶液表面张力降低的解释归结于saltingout模型(盐析模型)的效果。
Daiguji 等从分子动力学的角度研究了溴化锂溶液的动态吸收过程,又微观地分析了丙醇等添加剂对此过程的影响机理。
朱蓓蓓等采用分子动力学软件GROMACS讨论了添加剂辛醇作用下溴化锂水溶液的汽液界面微观形态。
彭潺潺通过建模数值分析和测试了添加剂对溴化锂水溶液吸收效果的影响。
吴刚在研究中发现,添加适量的纳米微粒及其分散剂,溴化锂溶液的表面张力及发生温度均大幅度降低,但偏离最优配比范围会出现反作用。
解国珍等在研究纳米溴化锂溶液的耐温度特性时,分析了分散剂在各种温度状态下的烧结特性,提出避免纳米微粒及其分散剂在溴化锂溶液中产生烧结现象的新观点,发现在溴化锂溶液中加入固体纳米微粒及相应分散剂后可改善溶液的传递特性。
关于纳米微粒对溴化锂溶液热物性的影响研究主要从试验方面或较宏观的角度进行分析探讨,对试验现象的解释一带而过,没有对溶液热物性的变化进行更多的机理探讨和更深层次的理论发掘。
本文针对溴化锂溶液的表面张力和沸腾温度特性,分别在溴化锂溶液中加入固体纳米微粒及其相应分散剂,利用试验方法研究不同种类固体添加剂对溴化锂溶液表面张力和沸腾温度的影响,从微观的角度进行机理性分析,为固态添加剂应用到溴化锂溶液提供数据和理论支持,并为分析不同种类添加剂对溴化锂溶液热物性的影响开辟路径。
溴冷机溴化锂溶液质量控制方案
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溴冷机溴化锂溶液质量控制方案1、影响因素及机理分析1.1 浓度溴冷机的运转性能与溶液浓度有很大关系。
溶液浓度低时 冷剂水量充裕,但蒸发温度升高,溶液吸收作用减弱,制冷量不会很大;而且溶液泵有抽空的可能,浓度过低时,机组根本不制冷。
如果溶液浓度过大,冷剂水量减少,冷剂泵有可能抽空,而且机组此时容易发生结晶现象。
所以,溶液浓度的高低对机组的运转性能有很大的影响 合适的浓度是保持溴冷机正常运转的重要条件。
1.2 碱度溴化锂溶液是一种强腐蚀剂,对碳钢和铜都具有强腐蚀性。
由于腐蚀会使溶液成份发生变化,影响机组正常运行,严重者会造成机组泄漏、屏蔽泵烧毁等重大故障。
所以,机组内部防腐是很重要的。
酸性条件下,溴化锂溶液对金属的腐蚀相当快,在碱性条件下,腐蚀作用会大大减弱,但溶液的 PH 值过高,对紫铜的钝化不利,会加剧腐蚀的发生,特别是当溶液 PH>11.2时,易产生胶状沉淀,机组不能正常运转。
实验表明,溶液的PH 值控制在9.0~10.5范围 缓蚀效果比较好。
制冷机组在正常运转中,溶液中的缓蚀剂铬酸锂(Li2CrO4与机内的铜(Cu)、铁(Fe)会发生预膜反应生成 LiOH使 PH 值升高其化学反应方程式如下:3Fe+2Li2CrO4+2H2O→3FeO+Cr2O3+4LiOH3Cu+2Li2CrO4+5H2O→3CuO+2Cr(OH)3+4LiOH另外,机组内漏入氧气(O2)后也会发生腐蚀使溶液的PH值升高 其反应方程式如下:2Fe+2H2O+O2→2Fe(OH)24Cu+O2→2Cu2O2Cu2O+O2+4H2O→4Cu(OH)2可见,溶液的碱度是随着运转时间的增长而逐渐增大的。
1.3 缓蚀剂减缓溴化锂溶液对机组腐蚀的另一措施是向溶液里注入一定浓度的缓蚀剂,如铬酸锂(Li2CrO4)、钼酸锂(Li2MoO4)、氧化铅(PbO)等等。
目前大多采用铬酸锂(Li2CrO4)其防腐的机理是与铜和铁发生反应生成薄而致密的氧化物和氢氧化物保护膜阻止腐蚀进一步发生其化学反应方程式如下:3Fe+2Li2CrO4+2H2O→3FeO+Cr2O3+4LiOH3Cu+2Li2CrO4+5H2O →3CuO +2Cr (OH)3+4LiOH1.4 表面活性剂(能量增强剂)为了提高制冷机的性能通常向溶液里加入一定量的能量增强剂,如正辛醇或异辛醇。
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溴化锂溶液添加表面活性剂的强化吸收微观分析清华大学孙健付林张世钢侯玮摘要溴化锂水溶液添加表面活性剂后能显著提高吸收水蒸气过程的传热与传质系数,国内外对此强化过程的研究从20世纪50年代就已经开始,但是迄今为止研究成果多以实验结果为主,尚未有普遍认可的机理理论。
国内外的研究者普遍认同“马兰格尼对流”(marangoni convection)的强化作用,但是缺乏对其合理的解释。
以往的研究大都基于静态池实验,与实际吸收式制冷机内吸收器的动态吸收过程(如液膜的形成等)相去甚远。
而且研究者大都把目光放在研究溴化锂水溶液与水蒸气的汽液界面的强化作用,而忽视了溴化锂水溶液与铜管壁面的固液表面的强化过程。
本文从微观的角度对汽液和固液两个强化界面进行了分析,解释了“马兰格尼对流”强化作用产生的原因,理论分析得到的结论也与诸多研究者的实验结果相吻合。
关键词溴化锂;表面活性剂;强化机理;吸收;孙健,男,1985年1月生,清华大学建筑技术科学系博士研究生,邮箱:stu@基金项目:1、国家科技支撑计划:电厂循环水余热资源利用技术及装备研究与示范(No: 2007BAB23B01). Nation Science and Technology Support Plan of Peoples Republic of China (No: 2007BAB23B01).2、北京市科技计划:利用电厂循环水余热的供热技术研究与应用示范(No: D07040600560701)The Key Projects of the Beijing Municipal Science and Technology Plan(No: D07040600560701)Study on mechanism of heat and mass transfer enhancement by adding additive to lithium bromide aqueous solutionSun Jian★Fu Lin Zhang Shigang Hou WeiAbstract The enhancement of heat and mass transfer is significant by adding addictive to lithium bromide aqueous solution, where the water vapor is absorbed. Most of interrelated researches are experimental results from the fifth decade of last century. Marangoni convection which can be observed in many experiments has never been satisfactorily explained. Besides, staticabsorption is far different from dynamic one. Little study was done on the enhancement between the liquid-solid interfaces by adding addictive to aqueous lithium bromide solution. We explain the marangoni convection by the way of analyzing two different enhancement interfaces fromthe microcosmic point of view.Conclutions we got agree with experimental results published. Keywords lithium bromide; addictive; mechanism of enhancement; absorption;1 前言吸收式热泵由于能够利用工业废热和具有安全环保等方面的优势,已经成为了我国节能减排的一项重要技术。
吸收式热泵大都采用溴化锂水溶液作为工质,吸收式热泵的COP(性能系数)的提高主要受到吸收器的制约,这是由于吸收器的传热与传质系数要比其他组成部分小很多。
因此如何提高吸收器的传热与传质性能成为国内外近几十年的一个主要研究方向。
自从20世纪50年代,人们便在溴化锂水溶液加入表面活性剂来强化吸收器的传热传质。
添加溶液量0.04 %的辛醇,可使吸收器的传热系数提高60~140 %,而加入过量的辛醇并不会使传热系数再增加[1]。
而且以往的研究大都基于静态池实验,而实际的吸收式热泵内吸收器的动态吸收与静态池吸收在液膜形成等过程相去甚远,因而很难准确的指导实践应用。
研究者往往把重点放在溴化锂水溶液与水蒸气作用的汽液界面,而忽视了溴化锂水溶液与铜管壁面的固液界面的影响。
本文从微观角度分析了添加表面活性剂后汽液两相以及固液两相界面特性的变化,解释了“马兰格尼对流”的形成原因,分析的结果与已有实验结果一致。
2强化机理现状由于吸收器内水蒸气吸收过程的热质耦合、流动过程复杂等原因,溴化锂水溶液添加表面活性剂后的强化机理很难用单一的理论来解释,国内外的研究者普遍认同“马兰格尼对流”的存在导致汽液两相界面形成表面张力梯度,因而扰动表面增强了传热与传质,但是具体的机理尚无被广泛认可的解释。
目前主要的强化理论有:(1)液滴岛模型:由Kashiwagi[2]创立,该作者认为马兰格尼对流产生的原因是溶液表面存在的表面活性剂为岛状液滴。
岛状液滴旁边表面张力的极度不平衡梯度导致了马兰格尼对流效应。
(2)盐析效应模型:由Hozawa[3]提出,该作者认为当表面活性剂被添加到系统后,部分活性剂溶解在溶液中,而其余的被相界面所吸收,水分子和溶液中的Br-与Li+水合作用力更大,因此部分表面活性剂分子将从溶液中脱离到溶液表面,称之为“盐析效应”。
(3)溶解性理论模型:由Kang[4]建立,他们对添加癸醇的溴化锂溶液进行表面张力测量,结果发现表面张力并不一定随浓度增加而减少,但仍然可以导致强烈的马兰格尼对流的发生,这是前面的盐析效应模型所不能解释的。
综合前面两种机制,他们认为溶液的表面张力和内部张力间的不平衡关系是导致马兰格尼对流发生的原因。
(4)气相表面活化理论:由Satheesh Kulankara[5]在2000年提出,他们认为强化传热传质作用主要体现在蒸汽一侧,而不是在液相一侧。
吸收过程中水蒸气在液相表面不停的吸附和凝结,由于这两种过程是不均衡的微观非稳态过程,其不稳定分布导致不平衡的表面张力梯度驱使液膜表面产生越来越强的表面流动。
其中理论(4)更加具有说服力,也得到了很多实验结果的支持,但是作者没有给出具体机理的定量解释。
3强化机理的微观分析表面活性剂被定义为一种少量添加即可大幅降低液相表面张力的物质。
在相同量的溶剂时,液相表面单位面积上溶质的量比溶液内部溶质多出的量定义为表面过剩量,用OA表示。
由于用于溴化锂水溶液的表面活性剂多为醇类物质,由Gibbs公式得到醇类等非离子型活性剂在一定温度下的表面过剩量为:Tda dv RT a OA ⎪⎭⎫ ⎝⎛-= (1)a :表面活性剂的活度,mol L-1;v :溶液的表面张力mN m-1;R :热力学常数,8.314 J mol-1 K-1;T :温度,K ;由于表面活性剂能使得界面处表面张力大幅下降,所以OA 均为正,即界面处的活性剂浓度大于溶液内部的活性剂浓度。
于是溶液表面的水蒸气分压力下降,扩大了溴化锂水溶液吸收水蒸气的汽液压差,因而提高了传质系数。
溴化锂水溶液常用的表面活性剂为醇类物质,以异辛醇(2-乙基-已醇)和正辛醇(1-辛醇)最为常见,其分子式分别为CH3(CH2)3CH(C2H5)CH2OH 和CH3(CH3)6CH2OH 。
国内外的研究大都采用测量醇类物质添加到溴化锂水溶液后液面表面张力及吸收水蒸气速率等的静态池实验来分析强化过程,比如采用不同醇类物质的实验研究[6-9]等。
表面活性剂分子通常是由亲水基与憎水基组成,亲水基和憎水基占据分子的两端,因此表面活性剂分子是一种既亲水又憎水的两亲分子。
常见的亲水基团有-OH 、-CHO 、-COOH 等,憎水基团有:-CnH2n+1、-CH=CH2、-C6H5。
由于已有的研究大都是用醇类物质作为表面活性剂,所以本文主要通过分析不同醇类添加后两相界面的变化来解释强化机理。
就醇类物质而言,羟基为亲水基,碳氢链为憎水基。
当官能团的个数相同时,随着憎水基中碳原子数目的增大,物质的溶解性逐渐降低一般地,碳原子个数大于5的醇难溶于水。
当碳氢链中碳原子数相同时,亲水基团的个数越多,物质的溶解性越大。
图1 表面活性剂分子在汽液界面上的排列示意图由于醇类表面活性剂分子的结构使得其分子一部分溶于水,而其余部分逃离水,如图1所示。
对于汽液界面而言,由于亲水基受到水分子吸引,憎水基则受到水分子的排斥(液相中水分子对官能团的作用力要远大于气相中水分子的作用力),体系处于不稳定的状态。
从能量最低的原则来看,为了克服这种不稳定状态,分子必须采取独特的定向排列,将憎水基伸向汽相,而亲水基伸入水中。
当表面活性剂分子数量很小的时候,单个活性剂分子在界面的活动范围较大,可以在界面上自由定向排列,这种表面活性剂在表面上聚集使得溶液的表面张力降低,憎水基伸离液相扰动界面,同时占据界面一定的面积,所以导致液相表面蒸汽压力下降,最终导致吸收水蒸气的压差增大,增强了传热与传质。
通过计算可以证明上述结论,当活性剂分子在界面处排满的时候,每个分子所占的面积S 为:max N :阿佛加德罗常数;将不同类型活性剂的OA max 的数值代入公式(2),计算出ROH 的S 值为0.274~0.289nm 2,RCOOH 的S 值为0.298~0.310 nm 2,RNH2的S 值为0.272 nm 2。
由此可见,不同类型的单个活性剂分子在界面处所占的面积是几乎相等的,这也就证明了活性剂分子在界面处定向排列的结论。
按照能量最低原则,当活性剂在界面处排满后继续添加时,活性剂分子就采取另一种逃离方式来保证整个体系的能量最低。
分子中的长链憎水基通过分子间吸引力相互缔结在一起,这样憎水基在溴化锂溶液内部自身互抱一起,亲水基朝向水分子,形成一种聚集体,如图2所示。
图2 表面活性剂在液相内形成聚集体当表面活性分子开始形成聚集体时的浓度称之为临界浓度,临界浓度往往也是溶液物理化学性质发生显著变化的“分界点”。
由于聚集体在溴化锂溶液内部形成,所以活性剂分子浓度超过临界浓度后再增加活性剂对溶液表面影响不大,因而对于不同的醇类物质加入溴化锂水溶液后的作用有其合适的浓度添加范围。