теплоаккумулирующий состав
Классы МПК: | C09K5/06 изменение состояния происходит от жидкого к твердому или наоборот |
Автор(ы): | Гаркушин Иван Кириллович (RU), Игнатьева Елена Олеговна (RU), Дворянова Екатерина Михайловна (RU) |
Патентообладатель(и): | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2011-10-17 публикация патента:
27.03.2013 |
Изобретение относится к разработке теплоаккумулирующих составов, включающих фториды, бромиды и хроматы щелочных элементов, которые применяются в качестве теплоаккумулирующих веществ. Описан теплоаккумулирующий состав, включающий фторид, бромид и соль лития, в качестве соли лития введен его хромат при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Фторид лития | 1.0 1.4 |
Бромид лития | 42.7 44.7 |
Хромат лития | 54.3 56.3 |
Технический результат - обеспечение работоспособности состава в тепловом аккумуляторе в интервале температур 342 352°C и повышение удельной энтальпии на 136 146 кДж/кг. 1 табл., 4 пр.
Формула изобретения
Теплоаккумулирующий состав, включающий фторид, бромид и соль лития, отличающийся тем, что в качестве соли лития введен его хромат при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Фторид лития | 1,0 1,4 |
Бромид лития | 42,7 44,7 |
Хромат лития | 54,3 56,3 |
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к разработке составов, включающих фториды, бромиды и хроматы щелочных элементов, которые применяются в качестве теплоаккумулирующих веществ.
Известен теплоаккумулирующий состав, содержащий бромид, хлорид и молибдат лития с температурой плавления смеси 444°C (Фролов Е.И., Губанова Т.В., Гаркушин И.К. Модель выбора состава трехкомпонентных систем из солей лития и их исследования для дальнейшего использования эвтектических составов этих систем в качестве электролитов химических источников тока и теплоаккумулирующих материалов. В кн.: Докл. Х Межд. конф. «Физико-химические процессы в неорганических материалах» КемГУ. 10-12 октяб. в 2-х томах. Кемерово: Кузбасвузиздат, 2007. т.2, с.188-192). Недостатком данного состава является обеспечение работоспособности при температуре 444°C и невозможность эксплуатации при более низких температурах.
Наиболее близким к заявленному составу по температуре и компонентам является низкоплавкий состав системы LiF-LiBr-Li2MoO4 (И.К.Гаркушин, Т.В.Губанова, Е.И.Фролов. Фазовые равновесия в системах с участием солей лития. Екатеринбург: УрО РАН, 2010. 121 с. ISBN 978-5-7691-2059-6). Температура плавления смеси 444°C и удельной энтальпии плавления 206 кДж/кг. Недостатком данного состава также является обеспечение работоспособности при температуре 444°C и невозможность эксплуатации при более низких температурах и низкое значение удельной энтальпии плавления.
Настоящее изобретение обеспечивает работу состава в качестве теплоаккумулирующего материала в интервале температур 342 352°C.
Новизна заявляемого состава по сравнению с известными заключается в том, что теплоаккумулирующий состав содержит фторид, бромид и другую соль лития, где в качестве соединения лития, для достижения увеличения удельной энтальпии плавления, взят хромат лития в следующем соотношении компонентов, мас.%:
Фторид лития | 1.0 1.4 |
Бромид лития | 42.7 44.7 |
Хромат лития | 54.3 56.3 |
Примеры конкретного исполнения.
Пример 1.
В электропечи шахтного типа переплавляют безводные соли квалификации «хч» (LiBr, Li2CrO4), «чда» (LiF), 0.010 г (1.0 мас.%) фторида лития + 0.447 г (44.7 мас.%) бромида лития + 0.543 г (54.3 мас.%) хромата лития. Температура плавления смеси 352°C.
Удельная энтальпия плавления рассчитывалась по формуле:
где tHE - удельная энтальпия фазового перехода вещества, близкого по температуре фазового перехода к исследуемому составу, кДж/кг; SE, Sэт - площади пиков дифференциальных кривых, отвечающих плавлению эвтектического состава и фазовому переходу эталонного вещества соответственно; TE, Tэт - температуры плавления эвтектического состава и фазового перехода эталонного вещества соответственно, К. Окончательное значение энтальпии находили как среднее трех измерений. В качестве эталонного вещества взят нитрат натрия (температура плавления 306°C, удельная энтальпия плавления 150 кДж/кг).
Удельная энтальпия плавления состава 326 кДж/кг.
Пример 2.
В условиях примера 1 переплавляют безводные соли квалификации «хч» (LiBr, Li2CrO4), «чда» (LiF), 0.010 г (1.0 мас.%) фторида лития + 0.553 г (55.3 мас.%) бромида лития + 0.437 г (43.7 мас.%) хромата лития. Температура плавления смеси 342°C. Удельная энтальпия плавления 310 кДж/кг.
Пример 3.
В условиях примера 1 переплавляют безводные соли квалификации «хч» (LiBr, Li2 CrO4), «чда» (LiF), 0.014 г (1.4 мас.%) фторида лития + 0.430 г (43.0 мас.%) бромида лития + 0.556 г (55.6 мас.%) хромата лития. Температура плавления смеси 349°C. Удельная энтальпия плавления 308 кДж/кг.
Пример 4.
В условиях примера 1 переплавляют безводные соли квалификации «хч» (LiBr, Li2CrO 4), «чда» (LiF), 0.010 г (1.0 мас.%) фторида лития + 0.427 г (42.7 мас.%) бромида лития + 0.563 г (56.3 мас.%) хромата лития. Температура плавления смеси 346°C. Удельная энтальпия плавления 313 кДж/кг.
За указанными пределами концентраций наблюдается неоднофазность составов, вследствие чего тепловыделение становится неравномерным.
В таблице приведены сравнительные характеристики физико-химических свойств предлагаемого состава и состава, выбранного в качестве прототипа.
Составы | Состав смеси, мас.% | Температура плавления, °C | Удельная энтальпия плавления, Дж/г | |||
LiF | LiBr | Li2CrO4 | Li2MoO4 | |||
Прототип | 5.5 | 73 | - | 21.5 | 444 | 206 |
Предлагаемый | ||||||
1 | 1 | 44.7 | 54.3 | - | 352 | 326 |
2 | 1 | 55.3 | 43.7 | - | 342 | 310 |
3 | 1.4 | 43 | 55.6 | - | 349 | 308 |
4 | 1 | 42.7 | 56.3 | - | 346 | 313 |
Из результатов таблицы видно, что предлагаемый состав обеспечивает работоспособность в тепловом аккумуляторе в диапазоне температур 342-352°C с удельной энтальпией плавления 308 326 Дж/г, что на 136 146 кДж/кг выше по сравнению с прототипом.
Класс C09K5/06 изменение состояния происходит от жидкого к твердому или наоборот
низкоплавкая теплоаккумулирующая солевая смесь - патент 2524959 (10.08.2014) | |
теплоаккумулирующий состав - патент 2514193 (27.04.2014) | |
холодоаккумулирующий материал - патент 2500709 (10.12.2013) | |
теплоаккумулирующий состав - патент 2495900 (20.10.2013) | |
теплоаккумулирующий состав - патент 2492206 (10.09.2013) | |
холодоаккумулирующий материал - патент 2488620 (27.07.2013) | |
холодоаккумулирующий материал - патент 2485157 (20.06.2013) | |
теплоаккумулирующий состав - патент 2462497 (27.09.2012) | |
теплоаккумулирующий состав - патент 2458096 (10.08.2012) | |
многокомпонентные волокна - патент 2444583 (10.03.2012) |