ХОЛОДОАККУМУЛИРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 2013 года по МПК C09K5/06 

Изобретение относится к разработке холодоаккумулирующих материалов, применяемых в термостабилизирующих устройствах, например в оптоэлектронике, в термоконтейнерах для транспортировки медицинских, биологических препаратов и пищевых продуктов.

Известен водный раствор NaCl с температурой плавления минус 21°С (Киргинцев А.Н., Трушникова Л.Н., Лаврентьев В.Г. Растворимость неорганических веществ в воде. Справочник. Изд-во «Химия», Л., 1972), который может быть использован в качестве холодоаккумулирующего материала.

Недостатком этого материала является большая величина переохлаждения (более 10°С).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является холодоаккумулирующий материал с температурой плавления минус 21,2°С (а. с.1272688, С09К 5/06, СССР), состоящий из NaCl, CaSO₄ или CaSO₄·2Н₂О, агар-агар и воды. В этом материале CaSO₄ или CaSO₄·2Н₂О служит инициатором кристаллизации, а агар-агар - загустителем.

Недостатком указанного материала является то, что CaSO₄ или СаSO₄·2Н₂О выпадает в осадок вследствие высокой плотности и для равномерного распределения в растворе требуется введение большого количества агар-агара, а для его растворения требуется длительная выдержка при температуре 80-90°С, что усложняет технологию получения материала.

Задача - разработка состава холодоаккумулирующего материала, соответствующего необходимым требованиям.

Техническим результатом изобретения является получение стабильного холодоаккумулирующего материала с простой технологией изготовления, обеспечивающего поддержание температуры минус 21±0,5°С, этот материал сохраняет свои свойства при неограниченном количестве циклов плавления-кристаллизации и времени.

Технический результат достигается тем, что холодоаккумулирующий материал, включающий в себя NaCl и воду, дополнительно содержит KC1 при следующем соотношении компонентов, масс.%:

NaCl 21,0÷23,5 KCl 0,1÷3,0 H₂O остальное

Экспериментально установлено, что данный материал плавится и кристаллизуется при температуре минус 21±0,5°С, имеет величину переохлаждения не более 5°С, теплоту плавления 215±10 кДж/кг.

Холодоаккумулирующий материал готовят следующим образом, необходимые количества NaCl (марки ХЧ или ЧДА), KCl (марки ХЧ или ЧДА), дистиллированную воду помещают в посуду и перемешивают до полного растворения солей в воде, в результате чего получается гомогенный раствор. Затем его заливают в соответствующую емкость и герметично закрывают. При этих условиях свойства данного материала не изменяются при многократных циклах плавления и кристаллизации (более 1000) и при длительной эксплуатации и хранении.

Пример 1.

Для приготовления 100 г материала на технических весах (с точностью±0,1 г) взвешивают 21 г NaCl, 3 г KCl, 76 г воды, помещают в емкость, затем перемешивают до полного растворения солей в воде.

Пример 2.

Для приготовления 100 г материала на технических весах взвешивают 22 г NaCl, 1 г KCl, 77 г воды, помещают в емкость, затем перемешивают до полного растворения солей в воде.

Пример 3.

Для приготовления 100 г материала на технических весах взвешивают 23,5 г NaCl, 0,1 г KCl, 76,4 г воды, помещают в емкость, затем перемешивают до полного растворения солей в воде.

Свойства материалов (1, 2, 3) приведены в таблице 1.

Таблица 1. Составы и свойства материалов № п/п Состав, масс.% Тпл.,°С Теплота плавл., кДж/кг Величина переохл. ∆Т,°С NaCl KCl H₂O 1 21 3 76 -16 - -21 210 <7 2 22 1 77 -20,5 - -21,5 220 >5 3 23,5 0,1 76,4 -19 - -21 205 <7 Примечания: расхождение температуры плавления материала зависит от количества эвтектики.

Приведенный в таблице 1 образец №2 является относительно оптимальным, имеет большое количество эвтектики, минимальную величину переохлаждения.

Изобретение относится к холодоаккумулирующему материалу, который может быть использован в термостабилизирующих устройствах в приборостроении и оптоэлектронике, в термоконтейнерах для транспортировки медицинских, биологических препаратов, пищевых продуктов. Холодоаккумулирующий материал включает, мас.%: NaCl - 21,0-23,5; KCl - 0,1-3,0 и остальное воду. Предложенный холодоаккумулирующий материал обеспечивает стабилизацию температуры минус 21±0,5°С при сохранении своих свойств при неограниченном количестве циклов плавления-кристаллизации (более 1000) и времени. 1 табл., 3 пр.

Холодоаккумулирующий материал, содержащий NaCl и воду, отличающийся тем, что дополнительно содержит KCl при следующем соотношении компонентов, мас.%:
NaCl 21,0-23,5 KCl 0,1-3,0 H₂O Остальное