溴化鋰吸收式制冷機具有廣闊的市場前景。在吸收式制冷系統(tǒng)中，發(fā)生在吸收器中的溴化鋰濃溶液吸收水蒸氣的過程是系統(tǒng)功能實現(xiàn)的關(guān)鍵階段，而提高吸收速率一直被認為是提高系統(tǒng)效率和減少交換面積的重點。在溴化鋰水溶液中加入少量的異辛醇等表面活性劑后，可以極大地提高吸收過程的傳熱傳質(zhì)能力。表面活性劑具有顯著的強化吸收作用，國內(nèi)外的學者也在這方面做了許多研究，但尚未得到清晰的和公認的解釋。本文采用分子動力學模擬與實驗研究相結(jié)合的方法，從微觀角度研究表面活性劑的吸收促進機理，以求豐富和改進現(xiàn)有的表面活性劑強化吸收的理論。

主要研究成果歸納如下：采用分子動力學方法研究了溫度對水的氣液界面微觀結(jié)構(gòu)的影響。發(fā)現(xiàn)：液相密度是溫度的減函數(shù)，界面厚度是溫度的增函數(shù)；界面的存在對水分子局部結(jié)構(gòu)幾乎沒有影響，但對水分子的取向有影響：界面處水分子的偶極方向平行于界面，但隨著溫度的升高，界面對水分子取向的影響越來越小；溫度幾乎不改變水分子的局部結(jié)構(gòu)；液相處，平均每個水分子形成氫鍵的數(shù)目幾乎穩(wěn)定于某一數(shù)值，并且是溫度的減函數(shù)，隨著水分子到達界面處，氫鍵的數(shù)目單調(diào)減少。采用分子動力學方法研究了溫度和濃度對溴化鋰水溶液氣液界面微觀結(jié)構(gòu)的影響。

發(fā)現(xiàn)：溴化鋰水溶液的液相密度是濃度的增函數(shù)，界面厚度是濃度的減函數(shù)，而溫度對液相密度和界面厚度的影響與濃度對其的影響相反；界面的存在并未影響離子周圍水分子的局部結(jié)構(gòu)和取向有序性；隨著溫度的升高，離子周圍水分子取向的有序性不再那么明顯；溴化鋰水溶液濃度的改變對離子周圍水分子取向分布的影響不大；溫度和濃度的改變對離子周圍水分子局部結(jié)構(gòu)的影響不大。采用分子動力學方法研究了醇類添加劑的數(shù)目對醇-水的混合物氣液界面微觀結(jié)構(gòu)的影響。

模擬結(jié)果表明：醇分子吸附在氣液界面處，并在界面處優(yōu)勢取向；短鏈醇具有較強的溶解性；當正辛醇、異辛醇或正癸醇的數(shù)目較少時，醇分子在氣液界面處形成單層，隨著醇分子數(shù)目的增加，在氣液界面處形成雙層；界面厚度是醇分子數(shù)目的增函數(shù)。采用分子動力學方法研究了醇類添加劑的種類、數(shù)目及溴化鋰水溶液的質(zhì)量分數(shù)對醇-溴化鋰水溶液混合物氣液界面微觀結(jié)構(gòu)的影響。

模擬結(jié)果表明：正烷醇分子吸附在氣液界面處，并在界面處優(yōu)勢取向，并且這種優(yōu)勢取向隨著正烷醇數(shù)目的增加而更加顯著；界面厚度是正烷醇數(shù)目和烴基鏈長度的增函數(shù)；隨著正烷醇數(shù)目的增加，烴基鏈垂直于界面的方向有序性更加明顯；離子與正烷醇中羥基存在著相互作用；正丁醇或異辛醇關(guān)于溴化鋰水溶液的溶解性是溴化鋰水溶液質(zhì)量分數(shù)的減函數(shù)，符合鹽析效應理論。采用Daiguji等提出的模型，將醇分子置于吸收端溴化鋰水溶液的兩個氣液界面處，采用分子動力學方法研究非平衡條件下，醇類添加劑對溴化鋰水溶液吸收水蒸氣的影響。

模擬結(jié)果表明：正丁醇、正已醇、正辛醇、異辛醇、正癸醇均在溴化鋰水溶液吸收水分子的過程中表現(xiàn)出強化作用，與實驗趨勢是吻合的。對表面張力進行了實驗和分子動力學研究。采用表面張力儀測量了常溫下水、質(zhì)量分數(shù)為60%的溴化鋰水溶液的表面張力，與文獻中的測量值接近。測量了單獨添加正已醇、正辛醇、異辛醇、仲辛醇以及兩兩混合前述物質(zhì)后的溴化鋰水溶液的表面張力，發(fā)現(xiàn)添加兩種添加劑后溶液的表面張力與單獨添加時較低的張力值接近。采用分子動力學方法研究了溫度、濃度對水及溴化鋰水溶液表面張力的影響。

計算結(jié)果表明：水和溴化鋰水溶液表面張力的計算值小于實驗值，但隨著溫度、濃度的變化趨勢與實驗趨勢是一致的。采用分子動力學方法計算了分別加有正丁醇、正已醇、異辛醇的質(zhì)量分數(shù)為60%的溴化鋰水溶液的表面張力，發(fā)現(xiàn)添加劑都能一定程度地降低溶液的表面張力；同時計算了加有不同數(shù)目正辛醇的溴化鋰水溶液的表面張力，發(fā)現(xiàn)溴化鋰水溶液的表面張力是正辛醇數(shù)目的減函數(shù)，與實驗趨勢一致。