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高沸點(diǎn)表面活性劑對(duì)納米LiBr溶液表面張力沸騰溫度的影響（上）
來(lái)源：低溫工程 瀏覽 564 次 發(fā)布時(shí)間:2025-05-06
1、引言
能源是人類賴以生存和發(fā)展的重要基礎(chǔ)，也是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的原動(dòng)力。隨著經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)，中國(guó)的能源消費(fèi)量與日俱增，此時(shí)不得不面對(duì)的是環(huán)境污染、資源和能源短缺等硬性約束。據(jù)調(diào)查中國(guó)能源利用率僅為約30%，大量余熱以各種形式被排放到大氣中，可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中所占比例不足8%。因此，回收利用余熱在提高中國(guó)一次能源利用率方面具有舉足輕重的作用。在暖通空調(diào)領(lǐng)域，尋求能夠降低溴化鋰（LiBr）機(jī)組發(fā)生器沸騰溫度的工質(zhì)，便能降低所需熱源的溫度，此時(shí)工業(yè)余熱、廢熱等低品味熱源便可得到廣泛應(yīng)用，其對(duì)節(jié)能減排的戰(zhàn)略起到重要作用。
解國(guó)珍等通過在LiBr溶液中添加納米材料A和分散劑B的試驗(yàn)研究，得到納米LiBr溶液的發(fā)生溫度與納米顆粒的關(guān)系，隨著納米顆粒添加量在LiBr溶液中的增加，發(fā)生溫度呈現(xiàn)出先降低后增高的趨勢(shì)。王莉等通過研究在LiBr溶液中添加單一型分散劑和復(fù)合型分散劑，發(fā)現(xiàn)在研究的納米顆粒質(zhì)量組分變化的范圍內(nèi)，納米顆粒會(huì)降低溶液的發(fā)生溫度。
本文則是通過在納米LiBr溶液中添加3種不同的高沸點(diǎn)表面活性劑，試圖通過改變表面張力而降低溶液沸騰溫度。此外對(duì)比了3種表面活性劑對(duì)納米LiBr溶液的表面張力和沸騰溫度的影響，并從機(jī)理角度做了深入分析。
2實(shí)驗(yàn)材料、儀器及測(cè)量原理
2.1試驗(yàn)材料
本實(shí)驗(yàn)所用LiBr的純度為99.9%;氧化銅（CuO），平均粒徑30nm;檸檬酸銨（C6H5O7（NH4）3）；阿拉伯樹膠（E414）；異辛醇（C8H18O）；壬醇（C9H20O）；癸醇（C10H22O）。
其中C8H18O、C9H20O和C10H22O是表面活性劑，C6H5O7（NH4）3是分散劑，E414既屬于表面活性劑也屬于分散劑。表面活性劑，是指具有固定的親水親油基團(tuán)，在溶液的表面能定向排列，并能使表面張力顯著下降的物質(zhì)。分散劑是指吸附于液固界面并能顯著降低界面自由能，使固體粉末均勻的分散在液體或熔體中，并使之不再聚集的一類物質(zhì)。
2.2實(shí)驗(yàn)儀器及其原理
本試驗(yàn)表面張力值采用吊板法測(cè)量，如圖1所示：白金板因被測(cè)溶液的表面張力而將其向下拉，當(dāng)總表面張力與液體的重量平衡時(shí)，通過測(cè)量白金板浸入待測(cè)溶液的深度，便可知溶液的表面張力值，其原理見式（1）。
式中：F為平衡力，N;m為感測(cè)白金板的重量，kg;s為感測(cè)白金板橫截面面積，m2;h為浸入待測(cè)溶液的深度，m;L為感測(cè)白金板周長(zhǎng)，m;σ為待測(cè)溶液的表面張力，mN/m;g為重力加速度，N/kg;θ為待測(cè)溶液和白金板的接觸角，°;ρ為待測(cè)溶液的密度，kg/m3。
圖1表面張力測(cè)量原理圖
溶液沸騰溫度測(cè)試原理如圖2所示，在試管中放入一定量的待測(cè)溶液，用溫度逐漸升高的油浴來(lái)加熱試管使溶液沸騰，采用攪拌裝置使油浴溫度均勻，由熱電偶測(cè)倆溶液的起泡溫度。
圖2溶液沸騰特性測(cè)試原理示意圖