ТЕПЛОАККУМУЛИРУЮЩИЙ СОСТАВ
HEAT-ACCUMULATING COMPOSITION

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к теплоаккумулирующим составам, включающим фториды, хлориды, метаванадаты и молибдаты щелочных элементов, которые применяются в тепловых аккумуляторах в качестве рабочих тел.
Известен теплоаккумулирующий состав, содержащий фторид, хлорид и молибдат лития. Рабочая температура плавления смеси в тепловом аккумуляторе равна 436°C (Теплоаккумулирующий состав АС №1274287 от 01.08.86 г.). Однако этот состав поддерживает постоянную температуру в диапазоне 436-438°C.
Известен состав, содержащий фторид, хлорид, метаванадат и молибдат лития (Журн. неорган, химии. - 2000. - 45, №12. - С.2072-2074). Однако этот состав обеспечивает работоспособность при температуре 387°C и удельной энтальпии плавления 222 Дж/г.
3
2
4
2
4
7
Наиболее близким к заявленному составу по температуре и компонентам является низкоплавкий состав системы LiF-LiCl-LiVO-LiMoO-LiSO (Теплоаккумулирующий состав: Пат. 2272823 Россия, МПК С09К 5/06 ГОУВПО «Самарский государственный технический университет», Гаркушин И.К., Губанова Т.В., Кондратюк И.М., Архипов Г.Г., Баталов Н.Н. №2004134642/04; заявл. 26.11.04; опубл. 27.03.2006 в БИ №9). Однако и приведенный состав обеспечивает работоспособность при температуре плавления 360-363°C.
Техническим результатом изобретения является возможность применения состава в качестве теплоаккумулирующего материала в диапазоне температур 336-340°C.
Технический результат достигается тем, что в теплоаккумулирующий состав в качестве щелочного элемента введен хлорид калия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
фторид лития
2,0…2,2
хлорид лития
36,2…36,6
метаванадат лития
3,1…8,7
молибдат лития
15,0…16,4
хлорид калия
37,7…42,1
Новизна заявляемого состава по сравнению с известным заключается в том, что данный состав содержит фторид, хлорид, метаванадат и молибдат лития и для достижения поставленной цели изобретения вместо сравнительно дорогостоящего сульфата лития введен хлорид калия.
Примеры конкретного исполнения.
В электропечи шахтного типа переплавляют безводные соли квалификации «хч» и рассчитывают удельную энтальпию плавления
Пример 1
0,2 г (2,0 мас.%) фторида лития + 3,66 г.(36,6 мас.%) хлорида лития + 0,87 г. (8,7 мас.%) метаванадата лития + 1,5 г (15 мас.%) молибдата лития + 3,77 (37,7 мас.%) хлорида калия.
Температура плавления смеси 338°C.
Удельная энтальпия плавления рассчитывалась по формуле:
<mrow><msub><mi>Δ</mi><mi>m</mi></msub><msub><mi>H</mi><mi>Е</mi></msub><mo>=</mo><msub><mi>Δ</mi><mi>t</mi></msub><msub><mi>Н</mi><mrow><mi>э</mi><mi>т</mi></mrow></msub><mfrac><mrow><msub><mi>S</mi><mi>E</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>S</mi><mrow><mi>э</mi><mi>т</mi></mrow></msub></mrow></mfrac><mo>⋅</mo><mfrac><mrow><msub><mi>T</mi><mi>E</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>T</mi><mrow><mi>э</mi><mi>т</mi></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow>
, Дж/г,
t
E
E
эт
e
эт
3
где ΔH - удельная энтальпия фазового перехода вещества, близкого по температуре фазового перехода к исследуемому составу, Дж/г; S, S - площади пиков дифференциальных кривых, отвечающих плавлению эвтектического состава и фазовому переходу эталонного вещества соответственно; T, Т - температуры плавления эвтектического состава и фазового перехода эталонного вещества соответственно, К. Окончательное значение энтальпии находили как среднее трех измерений. В качестве эталонного вещества взят КNO (температура плавления 338°С, удельная энтальпия плавления 115.8 Дж/г).
Удельная энтальпия состава 291 кДж/кг.
Пример 2
0,21 (2,1%) фторида лития + 3,63 г. (36,3 мас.%) хлорида лития + 0,68 г. (6,8 мас.%) метаванадата лития + 1,58 г (15,8 мас.%) молибдата лития + 3,9 г (39%) хлорида калия.
Температура плавления смеси 336°С.
Удельная энтальпия плавления 294 кДж/кг.
Пример 3.
0,22 г (2,2 мас.%) фторида лития + 36,2 г.(36,2 мас.%) хлорида лития + 0,31 г.(3,1 мас.%) метаванадата лития + 1,64 г (16,4 мас.%) молибдата лития + 4,21 г (42,1 мас.%) хлорида калия.
Температура плавления смеси 340°С.
Удельная энтальпия плавления 293 кДж/кг.
За указанными пределами соотношений компонентов нарушается однофазность состава, возрастает температура плавления, 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, Дж/г
Температура плавления, °С
LiF
LiCl
LiVO<sub>3</sub>
Li<sub>2</sub>MoO<sub>4</sub>
Li<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>
KCl
Прототип
6,1
2,42
2,50
2,74
1,73
-
284
363
Предлагаемый
1
2,0
15,0
37,7
8,7
-
36,6
291
338
2
2,1
15,8
39,0
6,8
-
36,3
294
336
3
2,2
16,4
42,1
3,1
-
36,2
293
340
Как видно из таблицы, заявляемый состав обеспечивает работоспособность в тепловом аккумуляторе при 336-340°С. Кроме того, снижение температуры плавления на 23-27°С позволяет расширить диапазон использования состава по температуре в качестве теплоносителя.