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:
2011-10-27 публикация патента:
20.10.2013 |
Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к разработке теплоаккумулирующих составов, применяемых в качестве энергоемких материалов в тепловых аккумуляторах. Теплоаккумулирующий состав содержит 3,0-3,4 мас.% фторида натрия и 96,6-97,0 мас.% вольфрамата натрия. По сравнению с известными аналогичными теплоаккумулирующими составами предложенный состав обеспечивает работоспособность в тепловом аккумуляторе на двух уровнях температур: при 632-645°C и 576-589°C с суммарной удельной энтальпией 200-207 Дж/г и повышенной на 50-57 кДж/кг удельной энтальпией фазовых переходов. 1 табл., 5 пр.
Формула изобретения
Теплоаккумулирующий состав, включающий фторид натрия и вольфрамат натрия, отличающийся тем, что для обеспечения работоспособности на двух температурных уровнях 632-645°C и 576-589°C с суммарной удельной энтальпией 200-207 Дж/г взято следующее соотношение компонентов, мас.%:
фторид натрия | 3,0-3,4 |
вольфрамат натрия | 96,6-97,0 |
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к разработке теплоаккумулирующих составов, включающих галогениды и вольфраматы щелочных элементов.
Известен теплоаккумулирующий состав, включающий индивидуальное вещество - вольфрамат натрия однако рабочая температура состава 696°C и сравнительно низкая удельная энтальпия плавления - 107 кДж/кг (Термические константы веществ. Под ред. Глушко В.П.. Вып. X, Ч.1. М.: ВИНИТИ, 1981. - 300 с.).
Известен теплоаккумулирующий состав, который включает индивидуальное вещество - фторид натрия, однако это вещество при высокой энтальпии плавления 796 кДж/кг (Термические константы веществ. Под ред. Глушко В.П.. Вып. Х, 4.1. М.: ВИНИТИ, 1981. - 300 с.) обеспечивает температуру работоспособности теплового аккумулятора при 996°C.
Известен также эвтектический состав системы NaF-Na2MoO 4 (Справочник по плавкости солевых систем. T.1 // Под ред. Воскресенской Н.К. М. - Л.: Изд-во АН СССР 1961. 708 с.). Энтальпия плавления при рабочей температуре 611°C составляет 150 кДж/кг.
Наиболее близким по составу ингредиентов является система NaF-Na2WO4 (Морозова и др. Физико-химический анализ одно- и двухкомпонентных систем из фторидов, хлоридов, вольфроматов натрия, стронция и бария. - Тезисы докладов XXXIII научной конференции. - Самара, 2007. С.162-163). Однако в тезисах докладов не приводятся теплофизические характеристики (удельная энтальпия плавления эвтектического состава и расположенных вблизи него составов, а также суммарная энтальпия полиморфных переходов и энтальпии плавления). Кроме того, нет данных о работе теплоаккумулирующего состава при температурах 632 645°C и 576 589°C.
Настоящее изобретение обеспечивает работу состава на двух температурных уровнях 632 645°C и 576 589°C.
Новизна заявляемого состава по сравнению с известным, заключается в том, что теплоаккумулирующий состав аккумулирует тепло на двух температурных уровнях с суммарной удельной энтальпией плавления и полиморфных переходов 200-207 Дж/г в следующем диапазоне концентраций компонентов, мас.%:
фторид натрия | 3.0 3.4 |
вольфрамат натрия | 96.6 97.0 |
Примеры конкретного исполнения.
Пример 1.
В электропечи шахтного типа переплавляют безводные соли квалификации «чда» (NaF, Na2WO4) фторида натрия 0.030 г (3.0 мас.%) +0.970 г (97.0 мас.%) вольфрамата натрия.
Температура плавления смеси 645°C. Температура полиморфных переходов 576 589°C.
Удельная энтальпия плавления и полиморфных переходов рассчитывалась по формуле:
, кДж/кг,
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; Те, Тэт - температуры плавления эвтектического состава и фазового перехода эталонного вещества соответственно, К. Окончательное значение энтальпии находили как среднее трех измерений. В качестве эталонного вещества взят хлорид лития (температура плавления 610°C, удельная энтальпия плавления 408.9 кДж/кг).
Суммарная удельная энтальпия плавления эвтектики и полиморфных переходов равна 200 кДж/кг (117+83 кДж/кг соответственно).
Пример 2.
В условиях примера 1 переплавляют безводные соли квалификации «чда» (NaF, Na2WO4) фторида натрия 0.032 г (3.2 мас.%) +0.968 г (96.8 мас.%) вольфрамата натрия.
Температура плавления смеси 632°C.
Суммарная удельная энтальпия плавления эвтектики и полиморфных переходов равна 207 кДж/кг (121+86 соответственно).
Пример 3.
В условиях примера 1 переплавляют безводные соли квалификации «чда» (NaF, Na2WO 4) фторида натрия 0.034 г (3.4 мас.%) +0.966 г (96.6 мас.%) вольфрамата натрия.
Температура плавления смеси 642°C. Температуры полиморфных переходов 576 589°C.
Суммарная удельная энтальпия плавления эвтектики и полиморфных переходов равна 202 кДж/кг (119+83 соответственно).
За заявляемыми пределами нарушается однофазность состава, что приводит к неравномерному тепловыделению.
Пример 4.
В условиях примера 1 переплавляют безводные соли квалификации «чда» (NaF, Na2WO4) фторида натрия 0,026 г (2.6 мас.%) +0.974 г (97.4 мас.%) вольфрамата натрия.
Температура плавления смеси 651°C.
Суммарная удельная энтальпия плавления эвтектики и полиморфных переходов равна 195 кДж/кг (115+80 соответственно).
Пример 5.
В условиях примера 1 переплавляют безводные соли квалификации «чда» (NaF, Na2WO 4) фторида натрия 0,038 г (3.8 мас.%) +0.962 г (96.2 мас.%) вольфрамата натрия.
Температура плавления смеси 646°C.
Суммарная удельная энтальпия плавления эвтектики и полиморфных переходов равна 193 кДж/кг (113+80 соответственно).
В таблице приведены сравнительные характеристики свойств заявляемого состава и состава, выбранного в качестве прототипа.
Составы | Состав смеси, мас.% | Суммарная удельная энтальпия плавления, кДж/кг | Температура фазового перехода, °C | |
NaF, | Na2WO4 | |||
Прототип | 3.2 | 96.8 | - | 632 |
Предлагаемый | ||||
1 | 3.0 | 97.0 | 200 | 645 и 589 576 |
2 | 3.2 | 96.8 | 207 | 632 и 589 576 |
3 | 3.4 | 86.6 | 202 | 642 и 589 576 |
Как видно из данных таблицы, предлагаемый состав обеспечивает работоспособность в тепловом аккумуляторе в диапазоне температур 632 645°C и 576 589°C с суммарной удельной энтальпией фазовых переходов 200 207 кДж/кг.
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 2492206 (10.09.2013) | |
холодоаккумулирующий материал - патент 2488620 (27.07.2013) | |
холодоаккумулирующий материал - патент 2485157 (20.06.2013) | |
теплоаккумулирующий состав - патент 2478115 (27.03.2013) | |
теплоаккумулирующий состав - патент 2462497 (27.09.2012) | |
теплоаккумулирующий состав - патент 2458096 (10.08.2012) | |
многокомпонентные волокна - патент 2444583 (10.03.2012) |