ТЕПЛОАККУМУЛИРУЮЩИЙ СОСТАВ Российский патент 2012 года по МПК C09K5/06 

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к разработке теплоаккумулирующих составов, включающих галогениды и молибдаты щелочных элементов.

Известны теплоаккумулирующие составы: первый включает индивидуальное вещество - молибдат калия, однако рабочая температура состава 926°С и сравнительно низкая удельная энтальпия плавления - 163 кДж/кг (Термические константы веществ. Под ред. Глушко В.П. Вып.X, ч.2. М.: ВИНИТИ, 1981. - 441 с.); второй включает индивидуальное вещество - фторид лития, однако это вещество при сравнительно высокой энтальпии плавления 1043 кДж/кг (Термические константы веществ. Под ред. Глушко В.П. Вып.Х, ч.1. М.: ВИНИТИ, 1981. - 300 с.) обеспечивает температуру работоспособности при 849°С.

Известен также состав, содержащий бромид и молибдат калия (Вердиев Н.Н. и др. Вестник Московского университета. Серия 2. Химия. - 2009, т.50, вып.2, с.138-144). Однако этот состав обеспечивает работу теплового аккумулятора при 625°С и имеет удельную энтальпию плавления 90,5 кДж/кг.

Наиболее близким к заявляемому составу по температуре и компонентам является низкоплавкий состав системы LiF-Li₂MoO₄ (Справочник по плавкости солевых систем. - Под ред. Воскресенской Н.К. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1961, т.1, с.707). Энтальпия плавления при рабочей температуре 617°С составляет 238 кДж/кг.

Техническим результатом настоящего изобретения является обеспечение работоспособности состава в диапазоне температур 674-700°С и увеличение удельной энтальпии плавления.

Новизна заявляемого состава по сравнению с известным заключается в том, что теплоаккумулирующий состав, содержащий фторид лития и молибдат щелочного элемента, содержит в качестве молибдата соль калия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

фторид лития 16…18

молибдат калия 82…84

Примеры конкретного исполнения

Пример 1

В электропечи шахтного типа переплавляют безводные соли квалификации «хч» (LiF) и «чда» (K₂MoO₄) 0,16 г (16.0 мас.%) фторида лития +0.84 г (84.0 мас.%) молибдата калия.

Температура плавления смеси 695°С.

Удельная энтальпия плавления рассчитывалась по формуле:

, кДж/кг,

где Δ_tH_эт - удельная энтальпия фазового перехода вещества, близкого по температуре фазового перехода к исследуемому составу, кДж/кг; S_E, S_эт - площади пиков дифференциальных кривых, отвечающих плавлению эвтектического состава и фазовому переходу эталонного вещества соответственно; T_E, T_эт - температуры плавления эвтектического состава и фазового перехода эталонного вещества соответственно, K. Окончательное значение энтальпии находили как среднее трех измерений. В качестве эталонного вещества взят Na₂MoO₄ (температура плавления 645°С, удельная энтальпия плавления 95,5 кДж/кг).

Удельная энтальпия состава 310 кДж/кг.

Пример 2

В условиях примера 1 переплавляют безводные соли квалификации «хч» (LiF) и «чда» (K₂MoO₄) - 0,171 г (17.1 мас.%) фторида лития +0.829 г (82.9 мас.%) молибдата калия.

Температура плавления смеси 674°С. Удельная энтальпия плавления 307 кДж/кг.

Пример 3

В условиях примера 1 переплавляют безводные соли квалификации «хч» (LiF) и «чда» (K₂MoO₄) - 0,18 г (18.0 мас.%) фторида лития +0.82 г (82.0 мас.%) молибдата калия.

Температура плавления смеси 700°С. Удельная энтальпия плавления 302 кДж/кг.

Составы 1…3 с неразделяемыми термоэффектами на кривых охлаждения получены исследованием диаграммы плавкости системы методом дифференциального термического анализа (рис.1).

За заявляемыми пределами нарушается однофазность состава, 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, кДж/кг Температура плавления,°С LiF Li₂MoO₄ K₂MoO₄ Прототип 8.4 91.6 - 238 609 Предлагаемый 1 16.0 - 84.0 310 695 2 17.1 - 82.9 307 674 3 18.0 - 82.0 302 700

Как видно из данных таблицы, предлагаемый состав обеспечивает работоспособность в тепловом аккумуляторе в диапазоне температур 674-700°С с удельной энтальпией плавления 302-310 кДж/кг, что на 64-72 кДж/кг выше по сравнению с прототипом.

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к теплоаккумулирующим составам, используемым в тепловых аккумуляторах и в устройствах теплотехники. Теплоаккумулирующий состав содержит фторид лития 16-18 мас.% и молибдат калия 82-84 мас.%. Предложенный состав обеспечивает работоспособность в тепловом аккумуляторе в диапазоне температур 674-700°С с удельной энтальпией плавления 302-310 кДж/кг, что на 64-72 кДж/кг выше по сравнению с ближайшим аналогом. 1 табл., 1 ил., 3 пр.

Теплоаккумулирующий состав, включающий фторид лития и молибдат щелочного элемента, отличающийся тем, что в качестве молибдата щелочного элемента содержит молибдат калия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
фторид лития 16-18 молибдат калия 82-84