Теплоаккумулирующий состав
Патент 2492206
Авторы
Правообладатели
Классы МПК
Теплоаккумулирующий состав
Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к разработке теплоаккумулирующих составов. Согласно изобретению состав содержит фторид, хлорид, метаванадат, молибдат лития и хлорид калия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Техническим результатом изобретения является обеспечение работоспособности смеси в тепловом аккумуляторе при 336-340°C. Кроме того, возможно использование заявленной смеси в качестве теплоносителя при расширении диапазона по температуре по сравнению с известными. 3 пр.
Реферат
Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к теплоаккумулирующим составам, включающим фториды, хлориды, метаванадаты и молибдаты щелочных элементов, которые применяются в тепловых аккумуляторах в качестве рабочих тел.
Известен теплоаккумулирующий состав, содержащий фторид, хлорид и молибдат лития. Рабочая температура плавления смеси в тепловом аккумуляторе равна 436°C (Теплоаккумулирующий состав АС №1274287 от 01.08.86 г.). Однако этот состав поддерживает постоянную температуру в диапазоне 436-438°C.
Известен состав, содержащий фторид, хлорид, метаванадат и молибдат лития (Журн. неорган, химии. - 2000. - 45, №12. - С.2072-2074). Однако этот состав обеспечивает работоспособность при температуре 387°C и удельной энтальпии плавления 222 Дж/г.
Наиболее близким к заявленному составу по температуре и компонентам является низкоплавкий состав системы LiF-LiCl-LiVO3-Li2MoO4-Li2SO4 (Теплоаккумулирующий состав: Пат. 2272823 Россия, МПК7 С09К 5/06 ГОУВПО «Самарский государственный технический университет», Гаркушин И.К., Губанова Т.В., Кондратюк И.М., Архипов Г.Г., Баталов Н.Н. №2004134642/04; заявл. 26.11.04; опубл. 27.03.2006 в БИ №9). Однако и приведенный состав обеспечивает работоспособность при температуре плавления 360-363°C.
Техническим результатом изобретения является возможность применения состава в качестве теплоаккумулирующего материала в диапазоне температур 336-340°C.
Технический результат достигается тем, что в теплоаккумулирующий состав в качестве щелочного элемента введен хлорид калия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| фторид лития | 2,0…2,2 |
| хлорид лития | 36,2…36,6 |
| метаванадат лития | 3,1…8,7 |
| молибдат лития | 15,0…16,4 |
| хлорид калия | 37,7…42,1 |
Новизна заявляемого состава по сравнению с известным заключается в том, что данный состав содержит фторид, хлорид, метаванадат и молибдат лития и для достижения поставленной цели изобретения вместо сравнительно дорогостоящего сульфата лития введен хлорид калия.
Примеры конкретного исполнения.
В электропечи шахтного типа переплавляют безводные соли квалификации «хч» и рассчитывают удельную энтальпию плавления
Пример 1
0,2 г (2,0 мас.%) фторида лития + 3,66 г.(36,6 мас.%) хлорида лития + 0,87 г. (8,7 мас.%) метаванадата лития + 1,5 г (15 мас.%) молибдата лития + 3,77 (37,7 мас.%) хлорида калия.
Температура плавления смеси 338°C.
Удельная энтальпия плавления рассчитывалась по формуле:
Δ m H Е = Δ t Н э т S E S э т ⋅ T E T э т , Дж/г,
где ΔtHE - удельная энтальпия фазового перехода вещества, близкого по температуре фазового перехода к исследуемому составу, Дж/г; SE, Sэт - площади пиков дифференциальных кривых, отвечающих плавлению эвтектического состава и фазовому переходу эталонного вещества соответственно; Te, 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 КNO3 (температура плавления 338°С, удельная энтальпия плавления 115.8 Дж/г).
Удельная энтальпия состава 291 кДж/кг.
Пример 2
0,21 (2,1%) фторида лития + 3,63 г. (36,3 мас.%) хлорида лития + 0,68 г. (6,8 мас.%) метаванадата лития + 1,58 г (15,8 мас.%) молибдата лития + 3,9 г (39%) хлорида калия.
Температура плавления смеси 336°С.
Удельная энтальпия плавления 294 кДж/кг.
Пример 3.
0,22 г (2,2 мас.%) фторида лития + 36,2 г.(36,2 мас.%) хлорида лития + 0,31 г.(3,1 мас.%) метаванадата лития + 1,64 г (16,4 мас.%) молибдата лития + 4,21 г (42,1 мас.%) хлорида калия.
Температура плавления смеси 340°С.
Удельная энтальпия плавления 293 кДж/кг.
За указанными пределами соотношений компонентов нарушается однофазность состава, возрастает температура плавления, что приводит к неравномерному тепловыделению.
В таблице приведены сравнительные характеристики свойств заявляемого состава и состава, выбранного в качестве прототипа.
| Составы | Состав смеси, мас.% | Удельная энтальпия плавления, Дж/г | Температура плавления, °С | |||||
| LiF | LiCl | LiVO3 | Li2MoO4 | Li2SO4 | KCl | |||
| Прототип | 6,1 | 2,42 | 2,50 | 2,74 | 1,73 | - | 284 | 363 |
| Предлагаемый | ||||||||
| 1 | 2,0 | 15,0 | 37,7 | 8,7 | - | 36,6 | 291 | 338 |
| 2 | 2,1 | 15,8 | 39,0 | 6,8 | - | 36,3 | 294 | 336 |
| 3 | 2,2 | 16,4 | 42,1 | 3,1 | - | 36,2 | 293 | 340 |
Как видно из таблицы, заявляемый состав обеспечивает работоспособность в тепловом аккумуляторе при 336-340°С. Кроме того, снижение температуры плавления на 23-27°С позволяет расширить диапазон использования состава по температуре в качестве теплоносителя.
Теплоаккумулирующий состав, включающий фторид, хлорид, метаванадат и молибдат лития и соль другого щелочного элемента, отличающийся тем, что в качестве соли другого щелочного элемента введен хлорид калия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| фторид лития | 2,0…2,2 |
| хлорид лития | 36,2…36,6 |
| метаванадат лития | 3,1…8,7 |
| молибдат лития | 15,0…16,4 |
| хлорид калия | 37,7…42,1 |