[EMIM][DMP]+Water-Ethanol-Methanol及納米流體導熱系數(shù)的實驗和模擬研究.pdf

1、吸收式熱泵和吸收式制冷系統(tǒng)是一種節(jié)能設備，傳統(tǒng)的熱泵工質對NH3/Water和Water/LiBr都有一些不可避免的缺點。因此，許多研究正致力于開發(fā)新型的工質對。離子液體（ILs）具有蒸汽壓低、揮發(fā)性小，熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性高，液程和電化學勢窗寬等優(yōu)點，已廣泛地應用于各個領域。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的潛能，但對于該體系的傳遞性質，尤其是導熱系數(shù)的研究還很缺乏。因此，本文對[EMIM]

2、[DMP]（1）+ Water（2）/Ethanol（2）/Methanol（2）體系的導熱系數(shù)進行實驗和分子動力學模擬研究，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，驗證非平衡分子模擬（RNEMD）方法在計算本文體系導熱系數(shù)方面的可行性。
　　實驗研究部分：首先，在實驗室合成離子液體[EMIM][DMP]，配好二元溶液和納米流體，之后利用瞬態(tài)熱線法測量不同溫度和IL摩爾分數(shù)下的導熱系數(shù)。結果表明，對于[EMIM][D

3、MP]（1）+Water（2）體系，當x1=1.0和x1=0.6時，導熱系數(shù)隨溫度升高而減小，當x1=0.4和x1=0.2時，則相反；對于另外兩個體系，導熱系數(shù)均隨溫度升高而減小。對于二元溶液[EMIM][DMP]（1）+Water（2）/Methanol（2）體系，隨著IL摩爾分數(shù)增加其導熱系數(shù)減小，而對于[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的導熱系數(shù)隨著碳納米

4、管質量分數(shù)的增加而顯著增大，當x1=0.4時，最大的增強比為1.2907，此時相對于基液增加了29.07%。
　　模擬研究部分：采用RNEMD模擬研究了上述三個二元溶液體系的導熱系數(shù)。首先，利用量化計算對[EMIM][DMP]進行優(yōu)化計算，得到其最穩(wěn)定構型、原子電荷、平衡鍵長和鍵角等力場參數(shù)，然后基于AMBER/OPLS_AA力場進行模擬計算。結果顯示，密度的模擬值與實驗值的相對誤差在2%以內(nèi)，導熱系數(shù)模擬值的變化趨勢和實驗趨勢吻

5、合得很好，在大多數(shù)情況下相對誤差小于15%，說明力場和RNEMD方法計算導熱系數(shù)的合理性，在缺乏實驗數(shù)據(jù)的情況下可以利用該方法對導熱系數(shù)進行估計。通過比較三個體系的相對誤差值，發(fā)現(xiàn)導熱系數(shù)的誤差和組分的極性有關。此外，對碳納米管在基液中的傳熱機理進行了研究，發(fā)現(xiàn)界面處的導熱系數(shù)很小，能量主要在平行于碳納米管管軸的方向進行傳遞，該方向上的導熱系數(shù)值可以作為混合物總的導熱系數(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