ТЕПЛОАККУМУЛИРУЮЩИЙ СОСТАВ
HEAT-RETAINING COMPOSITION

Изобретение относится к разработке составов, включающих фториды, бромиды и хроматы щелочных элементов, которые применяются в качестве теплоаккумулирующих веществ.
Известен теплоаккумулирующий состав, содержащий бромид, хлорид и молибдат лития с температурой плавления смеси 444°C (Фролов Е.И., Губанова Т.В., Гаркушин И.К. Модель выбора состава трехкомпонентных систем из солей лития и их исследования для дальнейшего использования эвтектических составов этих систем в качестве электролитов химических источников тока и теплоаккумулирующих материалов. В кн.: Докл. Х Межд. конф. «Физико-химические процессы в неорганических материалах» КемГУ. 10-12 октяб. в 2-х томах. Кемерово: Кузбасвузиздат, 2007. т.2, с.188-192). Недостатком данного состава является обеспечение работоспособности при температуре 444°C и невозможность эксплуатации при более низких температурах.
2
4
Наиболее близким к заявленному составу по температуре и компонентам является низкоплавкий состав системы LiF-LiBr-LiMoO (И.К.Гаркушин, Т.В.Губанова, Е.И.Фролов. Фазовые равновесия в системах с участием солей лития. Екатеринбург: УрО РАН, 2010. 121 с. ISBN 978-5-7691-2059-6). Температура плавления смеси 444°C и удельной энтальпии плавления 206 кДж/кг. Недостатком данного состава также является обеспечение работоспособности при температуре 444°C и невозможность эксплуатации при более низких температурах и низкое значение удельной энтальпии плавления.
Настоящее изобретение обеспечивает работу состава в качестве теплоаккумулирующего материала в интервале температур 342…352°C.
Новизна заявляемого состава по сравнению с известными заключается в том, что теплоаккумулирующий состав содержит фторид, бромид и другую соль лития, где в качестве соединения лития, для достижения увеличения удельной энтальпии плавления, взят хромат лития в следующем соотношении компонентов, мас.%:
Фторид лития
1.0…1.4
Бромид лития
42.7…44.7
Хромат лития
54.3…56.3
Примеры конкретного исполнения.
Пример 1.
2
4
В электропечи шахтного типа переплавляют безводные соли квалификации «хч» (LiBr, LiCrO), «чда» (LiF), 0.010 г (1.0 мас.%) фторида лития + 0.447 г (44.7 мас.%) бромида лития + 0.543 г (54.3 мас.%) хромата лития. Температура плавления смеси 352°C.
Удельная энтальпия плавления рассчитывалась по формуле:
t
E
E
эт
E
эт
где ΔH - удельная энтальпия фазового перехода вещества, близкого по температуре фазового перехода к исследуемому составу, кДж/кг; S, S - площади пиков дифференциальных кривых, отвечающих плавлению эвтектического состава и фазовому переходу эталонного вещества соответственно; T, T - температуры плавления эвтектического состава и фазового перехода эталонного вещества соответственно, К. Окончательное значение энтальпии находили как среднее трех измерений. В качестве эталонного вещества взят нитрат натрия (температура плавления 306°C, удельная энтальпия плавления 150 кДж/кг).
Удельная энтальпия плавления состава 326 кДж/кг.
Пример 2.
2
4
В условиях примера 1 переплавляют безводные соли квалификации «хч» (LiBr, LiCrO), «чда» (LiF), 0.010 г (1.0 мас.%) фторида лития + 0.553 г (55.3 мас.%) бромида лития + 0.437 г (43.7 мас.%) хромата лития. Температура плавления смеси 342°C. Удельная энтальпия плавления 310 кДж/кг.
Пример 3.
2
4
В условиях примера 1 переплавляют безводные соли квалификации «хч» (LiBr, LiCrO), «чда» (LiF), 0.014 г (1.4 мас.%) фторида лития + 0.430 г (43.0 мас.%) бромида лития + 0.556 г (55.6 мас.%) хромата лития. Температура плавления смеси 349°C. Удельная энтальпия плавления 308 кДж/кг.
Пример 4.
2
4
В условиях примера 1 переплавляют безводные соли квалификации «хч» (LiBr, LiCrO), «чда» (LiF), 0.010 г (1.0 мас.%) фторида лития + 0.427 г (42.7 мас.%) бромида лития + 0.563 г (56.3 мас.%) хромата лития. Температура плавления смеси 346°C. Удельная энтальпия плавления 313 кДж/кг.
За указанными пределами концентраций наблюдается неоднофазность составов, вследствие чего тепловыделение становится неравномерным.
В таблице приведены сравнительные характеристики физико-химических свойств предлагаемого состава и состава, выбранного в качестве прототипа.
Составы
Состав смеси, мас.%
Температура плавления, °C
Удельная энтальпия плавления, Дж/г
LiF
LiBr
Li<sub>2</sub>CrO<sub>4</sub>
Li<sub>2</sub>MoO<sub>4</sub>
Прототип
5.5
73
-
21.5
444
206
Предлагаемый
1
1
44.7
54.3
-
352
326
2
1
55.3
43.7
-
342
310
3
1.4
43
55.6
-
349
308
4
1
42.7
56.3
-
346
313
Из результатов таблицы видно, что предлагаемый состав обеспечивает работоспособность в тепловом аккумуляторе в диапазоне температур 342-352°C с удельной энтальпией плавления 308…326 Дж/г, что на 136…146 кДж/кг выше по сравнению с прототипом.