Теплоаккумулирующий состав Российский патент 2017 года по МПК C09K5/06 

Предлагаемое изобретение посвящено разработке теплоаккумулирующих составов на основе галогенидов щелочных металлов, которые могут быть использованы для поддержания определенного заданного интервала температур, представляющих интерес для теплотехники.

Известен теплоаккумулирующий состав, содержащий фторид лития и молибдат калия, для которого температура плавления соответствует 674-700°С. (Гаркушин И.К., Губанова Т.В., Малышева Е.И. Теплоаккумулирующий состав. Патент №2462497 от 27.09.2012 г.).

Однако этот состав можно использовать для поддержания постоянной температуры при 674-700°С.

В источнике US 4421661, 20.12.1983 заявлено устройство и в нем не приведены значения о величинах энтальпий фазовых переходов.

В источнике RU 2006119416, 20.12.2007 приведены вещества с высокими значениями скрытых теплот фазовых переходов, в частности и хлорид калия, однако и здесь не указан их количественный состав компонентов и не приведены данные по величинам энтальпий фазовых переходов.

В источнике RU 2011107916 А одним из компонентов теплоаккумулирующей смеси является хлорид калия. Введение хлорида калия в солевую эвтектическую смесь не дает гарантии повышения скрытой теплоты фазового перехода разрабатываемой солевой композиции. Введение хлорида калия в определенную солевую смесь может привести как к повышению значения энтальпии фазового перехода, так и к его понижению.

Наиболее близким по составу к рассматриваемому образцу и обладающему теплоаккумулирующими параметрами является композит, содержащий фториды лития, натрия, кальция и магния. Температура плавления указанной смеси 593°С, а удельная энтальпия плавления - 515 Дж/г (Гаркушин И.К., Трунин А.С., Воронин К.Ю., Дибиров М.А., Гниломедов А.А. Теплоаккумулирующая фторидная смесь А.с. СССР №1018957 от 11.02.1982 г.). Этот состав поддерживает температуру при 593-595°С. Недостатком вышеуказанных источников является невысокая удельная энтальпия плавления.

Задача изобретения - увеличение теплоаккумулирующей способности.

Достижение технического результата связано с увеличением удельной энтальпии плавления на 85-105 Дж/г.

Сущность изобретения в том, что в теплоаккумулирующий состав, включающий фториды лития, натрия и галогениды, в качестве галогенида взят хлорид калия, при следующем соотношении компонентов (мас.%):

LiF - (27,4÷28,0)

NaF - (38,5÷38,8)

KCl - (33,7÷34,0)

Технический результат достигается тем, что при введении именно при таком соотношении компонентов в двойную смесь хлорида калия повышается энтальпия фазового перехода до 600-620 Дж/г.

Примеры конкретного исполнения

Температуры фазовых переходов и удельные энтальпии плавления определялись на установке синхронного термического анализа STA 449 F3 Phoenix, фирмы Netzsch, предназначенный для работы в интервале температур от комнатной до 1500°С, в атмосфере инертных газов. В качестве инертного газа использован гелий. Квалификации исходных солей LiF - «х.ч.»; NaF - «х.ч.»; KCl - «х.ч.».

Пример 1. 0,0274 г (27,4 мас.%) LiF+0,0388 г (38,8 мас.%) NaF+0,0338 г (33,8 мас.%) KCl. Температура плавления сплава 591°С, энтальпия плавления 620 Дж/г.

Пример 2. 0,0278 г (27,8 мас.%) LiF+0,0385 г (38,5 мас.%) NaF+0,0337 г (33,7 мас.%) KCl. Температура плавления сплава 593°С, энтальпия плавления 610 Дж/г.

Пример 3. 0,0280 г (28,0 мас.%) LiF+0,0380 г (38,0 мас.%) NaF+0,034 г (34,0 мас.%) KCl. Температура плавления сплава 595°С, энтальпия плавления 600 Дж/г.

За пределами указанных концентраций температура плавления возрастает и снижается удельная энтальпия плавления, нарушается однофазность, что приводит к неравномерному тепловыделению.

Данные по сравнению некоторых теплофизических свойств прототипа и предлагаемого состава приведены в таблице.

Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемый состав имеет существенные преимущества: обеспечивает работоспособность теплового аккумулятора в интервале температур 591-595°С; на 85-105 Дж/г выше удельной энтальпии плавления.

Предлагаемый состав может быть использован в качестве теплоносителя и низкоплавкого, флюса при сварке легких и цветных металлов.

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к разработке теплоаккумулирующих составов, включающих галогениды щелочных металлов, которые применяются в качестве теплоаккумулирующих, фазопереходных материалов. Состав содержит мас.%: LiF - (27,4÷28,0); NaF – (38,0÷38,8); KCl - (33,8÷34,0). Состав обеспечивает работоспособность теплового аккумулятора в интервале температур 591-595°C, на 85-105 Дж/г выше удельная энтальпия плавления. 1 табл., 3 пр.

Теплоаккумулирующий состав, включающий фториды лития, натрия и галогениды, отличающийся тем, что в качестве галогенида взят хлорид калия при следующем соотношении состава компонентов (мас.%):

LiF - (27,4÷28,0);

NaF - (38,0÷38,8);

KCl - (33,8÷34,0), и имеет работоспособность в интервале температур 591-595°С.