[EMIM][DMP]+Water-Ethanol-Methanol及納米流體導(dǎo)熱系數(shù)的實(shí)驗(yàn)和模擬研究.pdf

1、吸收式熱泵和吸收式制冷系統(tǒng)是一種節(jié)能設(shè)備，傳統(tǒng)的熱泵工質(zhì)對(duì)NH3/Water和Water/LiBr都有一些不可避免的缺點(diǎn)。因此，許多研究正致力于開發(fā)新型的工質(zhì)對(duì)。離子液體（ILs）具有蒸汽壓低、揮發(fā)性小，熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性高，液程和電化學(xué)勢(shì)窗寬等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。已有研究表明，離子液體[EMIM][DMP]及其二元溶液具有成為新型熱泵工質(zhì)的潛能，但對(duì)于該體系的傳遞性質(zhì)，尤其是導(dǎo)熱系數(shù)的研究還很缺乏。因此，本文對(duì)[EMIM]

2、[DMP]（1）+ Water（2）/Ethanol（2）/Methanol（2）體系的導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和分子動(dòng)力學(xué)模擬研究，一方面，為離子液體數(shù)據(jù)庫增加新的熱物性數(shù)據(jù)，另一方面，驗(yàn)證非平衡分子模擬（RNEMD）方法在計(jì)算本文體系導(dǎo)熱系數(shù)方面的可行性。
　　實(shí)驗(yàn)研究部分：首先，在實(shí)驗(yàn)室合成離子液體[EMIM][DMP]，配好二元溶液和納米流體，之后利用瞬態(tài)熱線法測(cè)量不同溫度和IL摩爾分?jǐn)?shù)下的導(dǎo)熱系數(shù)。結(jié)果表明，對(duì)于[EMIM][D

3、MP]（1）+Water（2）體系，當(dāng)x1=1.0和x1=0.6時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高而減小，當(dāng)x1=0.4和x1=0.2時(shí)，則相反；對(duì)于另外兩個(gè)體系，導(dǎo)熱系數(shù)均隨溫度升高而減小。對(duì)于二元溶液[EMIM][DMP]（1）+Water（2）/Methanol（2）體系，隨著IL摩爾分?jǐn)?shù)增加其導(dǎo)熱系數(shù)減小，而對(duì)于[EMIM][DMP]（1）+ Ethanol（2）體系則正好相反。以離子液體二元溶液為基液的納米流體 SNF的導(dǎo)熱系數(shù)隨著碳納米

4、管質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而顯著增大，當(dāng)x1=0.4時(shí)，最大的增強(qiáng)比為1.2907，此時(shí)相對(duì)于基液增加了29.07%。
　　模擬研究部分：采用RNEMD模擬研究了上述三個(gè)二元溶液體系的導(dǎo)熱系數(shù)。首先，利用量化計(jì)算對(duì)[EMIM][DMP]進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，得到其最穩(wěn)定構(gòu)型、原子電荷、平衡鍵長和鍵角等力場(chǎng)參數(shù)，然后基于AMBER/OPLS_AA力場(chǎng)進(jìn)行模擬計(jì)算。結(jié)果顯示，密度的模擬值與實(shí)驗(yàn)值的相對(duì)誤差在2%以內(nèi)，導(dǎo)熱系數(shù)模擬值的變化趨勢(shì)和實(shí)驗(yàn)趨勢(shì)吻

5、合得很好，在大多數(shù)情況下相對(duì)誤差小于15%，說明力場(chǎng)和RNEMD方法計(jì)算導(dǎo)熱系數(shù)的合理性，在缺乏實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的情況下可以利用該方法對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行估計(jì)。通過比較三個(gè)體系的相對(duì)誤差值，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)熱系數(shù)的誤差和組分的極性有關(guān)。此外，對(duì)碳納米管在基液中的傳熱機(jī)理進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)界面處的導(dǎo)熱系數(shù)很小，能量主要在平行于碳納米管管軸的方向進(jìn)行傳遞，該方向上的導(dǎo)熱系數(shù)值可以作為混合物總的導(dǎo)熱系數(shù)。
　　本文的研究為離子液體數(shù)據(jù)庫增加了新的熱物性數(shù)據(jù)，并且