Universitat Rovira i Virgili
Larrechi García, Maria Soledad
Salavera Muñoz, Daniel
2024-10-18
226 p.
Universitat Rovira i Virgili. Departament de Química Analítica i Química Orgànica
Aquesta tesi doctoral aborda la millora dels sistemes de refrigeració i bomba de calor per absorció que utilitzen aigua i bromur de liti com a fluid de treball mitjançant la incorporació dels següents líquids iònics (ILs) com a additius: nitrat de etilamoni, nitrat de propilamoni, clorur de etilamoni, bromur de 1-butil-3-metilimidazoli i clorur de 1,3-dimetilimidazoli. Aquests sistemes d'absorció, que ofereixen una alternativa més sostenible a les tecnologies de compressió de vapor utilitzades en sistemes HVAC (calefacció, ventilació i aire condicionat), presenten el desavantatge principal de la cristal·lització del bromur de liti. La recerca se centra en quantificar el contingut d'aigua lliure en les mescles H2O/LiBr amb líquids iònics com a additius i analitzar la seva influència en les propietats termofísicas, utilitzant espectroscopía d'infraroig pròxim i resolució multivariant de corbes. Els resultats indiquen que els ILs augmenten la quantitat d'aigua que manté les seves propietats estructurals a causa de les interaccions entre el bromur de liti i els líquids iònics. La cristal·lització del bromur de liti es retarda en utilitzar els líquids iònics seleccionats com a additius, ampliant el rang d'operació dels sistemes que usen aquest fluid de treball. A més, els resultats mostren que els ILs poden tant augmentar com disminuir la pressió de vapor, en funció de composició i temperatura. En general, els resultats mostren que la densitat, velocitat del so, entalpia de dilució i conductivitat elèctrica i conductivitat tèrmica disminueixen en presència d'aquests líquids iònics, mentre que la viscositat dinàmica augmenta en condicions típiques d'operació de l'aplicació. Les interaccions solut-dissolvent també s'analitzen comparativament des d'una perspectiva termodinàmica mitjançant propietats derivades del volum molar aparent i de la compressibilitat isoentròpica.
Esta tesis doctoral aborda la mejora de los sistemas de refrigeración y bomba de calor por absorción que utilizan agua y bromuro de litio como fluido de trabajo mediante la incorporación de los siguientes líquidos iónicos (ILs) como aditivos: nitrato de etilamonio, nitrato de propilamonio, cloruro de etilamonio, bromuro de 1-butil-3-metilimidazolio y cloruro de 1,3-dimetilimidazolio. Estos sistemas de absorción, que ofrecen una alternativa más sostenible a las tecnologías de compresión de vapor utilizadas en sistemas HVAC (calefacción, ventilación y aire acondicionado), presentan la desventaja principal de la cristalización del bromuro de litio. La investigación se centra en cuantificar el contenido de agua libre en las mezclas H2O/LiBr con líquidos iónicos como aditivos y analizar su influencia en las propiedades termofísicas, utilizando espectroscopía de infrarrojo cercano y resolución multivariante de curvas. Los resultados indican que los ILs aumentan la cantidad de agua que mantiene sus propiedades estructurales debido a las interacciones entre el bromuro de litio y los líquidos iónicos. La cristalización del bromuro de litio se retarda al utilizar los líquidos iónicos seleccionados como aditivos, ampliando el rango de operación de los sistemas que usan este fluido de trabajo. Además, los resultados muestran que los ILs pueden tanto aumentar como disminuir la presión de vapor, en función de composición y temperatura. En general, los resultados muestran que la densidad, velocidad del sonido, entalpía de dilución y conductividad eléctrica y conductividad térmica disminuyen en presencia de estos líquidos iónicos, mientras que la viscosidad dinámica aumenta en condiciones típicas de operación de la aplicación. Las interacciones soluto-disolvente también se analizan comparativamente desde una perspectiva termodinámica mediante propiedades derivadas del volumen molar aparente y de la compresibilidad isoentrópica.
This doctoral thesis addresses the improvement of absorption refrigeration and heat pump systems using water and lithium bromide as working fluid by incorporating the following ionic liquids (ILs) as additives: ethylammonium nitrate, propylammonium nitrate, ethylammonium chloride, 1-butyl-3-methylimidazolium bromide and 1,3-dimethylimidazolium chloride. These absorption systems, which offer a more sustainable alternative to the vapour compression technologies used in HVAC (heating, ventilation and air conditioning) systems, have the major disadvantage of lithium bromide crystallisation. The research focuses on quantifying the free water content in H2O/LiBr mixtures with ionic liquids as additives and analysing their influence on thermophysical properties, using near-infrared spectroscopy and multivariate curve resolution. The results indicate that ILs increase the amount of water that maintains their structural properties due to interactions between lithium bromide and ionic liquids. The crystallisation of lithium bromide is effectively delayed by using the selected ionic liquids as additives, extending the operation range of the systems using this working fluid. In addition, the results show that ILs can both increase and decrease the vapour pressure, depending on composition and temperature. In general, the results show that density, sound velocity, dilution enthalpy, electrical conductivity and thermal conductivity decrease in the presence of these ionic liquids, while dynamic viscosity increases under typical operating conditions of the application. The solute-solvent interactions are also analyzed comparatively from a thermodynamic point of view by means of properties derived from the apparent molar volume and isentropic compressibility.
Aigua; Líquids iònics; Propietats termofísiques; Bromuro de litio; Líquidos iónicos; Propiedades termofísicas; Lithium bromide; Ionic liquids; Thermophysical properties
00 - Ciencia y conocimiento. Investigación. Cultura. Humanidades; 536 - Calor. Termodinámica; 544 - Química física; 621 - Ingeniería mecánica en general. Tecnología nuclear. Electrotecnia. Maquinaria
Enginyeria i arquitectura
ADVERTIMENT. Tots els drets reservats. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs.
