Теплоаккумулирующий состав Российский патент 2018 года по МПК C09K5/06 

Предлагаемое изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к разработке теплоаккумулирующих составов на базе фторидов, карбонатов и сульфатов лития, которые могут быть использованы для поддержания заданного интервала температур, представляющих интерес для теплотехники.

Известен теплоаккумулирующий состав содержащий: хлорид калия, фторид натрия, фторид калия, фторид лития, температура плавления соответствует 440-448°С (А.с. №1102800 Васина Н.А., Грызлова Е.С., Коробов Е.А., Кондратенков В.И. Теплоаккумулирующий состав 15.07.84 Бюл. №26);

Однако предлагаемая композиция способна аккумулировать тепловую энергию в интервале температур от 440 до 448°С.

Известен так же тепловой элемент способный аккумулировать тепловую энергию. (Патент US №4421661 А1 от 20.12.1983 г. Institute of gas Technology).

Однако в данном патенте не приводятся данные о величинах энтальпий фазовых переходов при соответствующих температурах.

Известен теплоаккумулирующий состав содержащий фторид стронция, хлорид стронция и хлорид натрия, температура кристаллизации расплава 499-502°С, удельная энтальпия плавления 315-318 Дж/г. (Патент РФ №2405019. Васильченко Л.М., Сотова Н.В. Теплоаккумулирующий состав Опубл.: 27.11.2010. Бюл. №33).

Однако предлагаемый состав способен аккумулировать тепловую энергию при 499-502°С.

Наиболее близким по составу к рассматриваемому образцу, и обладающему теплоаккумулирующими параметрами является композит, содержащий фторид, сульфат и бромид лития. Температура плавления указанной смеси 421-426°С, удельная энтальпия плавления 232-249 Дж/г.

Недостатком приведенных источников является невысокая удельная энтальпия плавления (Патент РФ №2326920. Флоров Е.И., Губанова Т.В., Гаркушин И.К., Егорцев Г.Е., Кондратюк И.М. Бюл. №17 от 20.06.2008). Этот состав поддерживает температуру при 421-426°С.

Недостатком данного состава является низкая удельная энтальпия плавления.

Задача изобретения - увеличение теплоаккумулирующей способности.

Достижение технического результата связано с увеличением удельной энтальпии плавления на 60-65 Дж/г.

Сущность изобретения в том, что в теплоаккумулирующий состав, включающий фторид, сульфат и бромид лития, качестве бромида лития взят карбонат лития, при следующем соотношении компонентов (мас. %):

LiF 11,4-12.0 Li₂SO₄ 63,3-63,8 Li₂CO₃ 24,4-25,0

Технический результат достигается тем, что при введении именно в таком соотношении компонентов в двойную смесь карбоната лития повышается энтальпия плавления до 305-315 Дж/г.

Примеры конкретного исполнения.

Температуры фазовых переходов и удельная энтальпия 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 использовался аргон. Квалификация исходных реактивов: LiF - «ос.ч.»; Li₂SO₄ и Li₂CO₃ - «ч.д.а.».

В электропечи установки синхронного термического анализа STA 449 F3 Phoenix, плавились безводные соли.

Пример 1. 0.0118 г (11,8 мас. %) LiF + 0.0638 г (63,8 мас. %) Li₂SO₄ + 0.0244 г (24,4 мас. %) Li₂CO₃. Температура плавления сплава 476°С, энтальпия плавления Δ_mH = 315 Дж/г.

Пример 2. 0.0120 г (12.0 мас. %) LiF + 0.0633 г (63.3 мас. %) Li₂SO₄ + 0.0247 г (24,7 мас. %) Li₂CO₃. Температура плавления сплава 478°С, энтальпия плавления Δ_mH = 305 Дж/г.

Пример 3. 0.0114 г (11.4 мас. %) LiF + 0.0636 г (63.6 мас. %) Li₂SO₄ + 0.0250 г (25,0 мас. %) Li₂CO₃. Температура плавления сплава 480°С, энтальпия плавления Δ_mH = 310 Дж/г.

За пределами указанных концентраций температура плавления повышается и нарушается однофазность, снижается энтальпия фазового перехода, что приводит к неравномерному тепловыделению

В таблице приведены сравнительные характеристики физико-химических свойств прототипа и предлагаемого нами состава.

Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемый состав имеет существенные преимущества: обеспечивает работоспособность теплового аккумулятора в интервале температур 476-480; на 66-83 Дж/г выше удельная энтальпия плавления.

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

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к разработке теплоаккумулирующих составов. Теплоаккумулирующий состав включает 11.4-12.0 мас.% фторида лития, 63.3-63,8 мас.% сульфата лития и 24,4-25,0 мас.% карбоната лития. Теплоаккумулирующий состав имеет работоспособность в интервале температур 476 - 480°С. Обеспечивается увеличение теплоаккумулирующей способности. 1 табл., 3 пр.

Теплоаккумулирующий состав, включающий фторид и сульфат лития, отличающийся тем, что он дополнительно включает карбонат лития при следующем соотношении составов компонентов (мас. %):

LiF 11,4-12,0 Li₂SO₄ 63,3-63,8 Li₂CO₃ 24,4-25,0

и имеет работоспособность в интервале температур 476-480°С.