吸收式热泵循环的新型有机工质对计算机辅助分子设计

仪桐辛，张磊，都健

（大连理工大学化工学院，化工系统工程研究所，辽宁大连116024）

引 言

现代社会对能源高效利用的需求越来越迫切。由于第二类吸收式热泵（absorption heat transformer，AHT）可以有效地将电厂等产生的部分低品位余热转化为高品位热量用以产生低温蒸汽等需求，不仅节约了能源，而且减轻了环境的热污染，因此受到了各界的广泛关注。工质对作为能量转换的介质，与AHT 系统间的匹配将直接影响装置的性能。然而在热泵工质对的选择上，H2O-LiBr 与NH3-H2O 作为目前应用最广泛的工质对，均有其各自的局限性[1-2]。因此，开发新型工质对成为AHT 研究的热点之一。研究表明，可以通过增加添加剂拓展传统工质对的种类[3]，也可以开发新型工质对，例如醇系、氟利昂系等制冷剂工质对[4]。然而，目前大部分工质对的开发均以实验为基础。以醇类为代表的有机物制冷剂为例，Park 等[5]对20 多种三元体系有机添加剂（如胺化物、醇类及酯类等）进行了实验，发现丁内酯具有最好的效果。Coronas等[6]研究了三氟乙醇-水（TFE-H2O）取代纯TFE 作为工质的热泵系统，并对整个系统性能进行了实验。近年来，依托于计算机辅助分子设计（computer-aided molecular design，CAMD）对制冷剂和吸收剂分子进行设计与性能预测已开始受到学者的关注[7-11]。Louaer 等[8]率先以基团贡献法（group contribution methods，GC）为基础，对吸收式循环中的制冷剂进行了设计和性能测试，并依据性能系数（coefficient of performance，COP）的表现初步设计得到了10 种氢氟烃制冷剂。Khetib 等[10]利用基团贡献法对部分可应用于吸收式循环的氢氟烃制冷剂的物性进行了预测，并依据实验数据回归了部分基团的相互作用参数，预测了混合制冷剂的物性；……