RU2492206C1

RU2492206C1 - Heat-accumulating composition

Info

Publication number: RU2492206C1
Application number: RU2012109157/05A
Authority: RU
Inventors: Иван Кириллович Гаркушин; Татьяна Валерьевна Губанова; Елена Игоревна Малышева
Priority date: 2012-03-11
Filing date: 2012-03-11
Publication date: 2013-09-10

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: composition contains lithium fluoride, chloride, metavanadate, molybdate and potassium chloride at the following ratio of components, wt %: lithium fluoride 2.0…2.2; lithium chloride 36.2…36.6; lithium metavanadate 3.1…8.7; lithium molybdate 15.0…16.4; potassium chloride 37.7…42.1.

EFFECT: provision of mixture operability in a heat accumulator, possibility to use the proposed mixture as coolant with temperature range expansion in comparison with the available ones.

3 ex

Description

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.The invention relates to the field of power engineering, in particular to heat storage compositions, including fluorides, chlorides, metavanadates and molybdates of alkaline elements, which are used in heat accumulators as working bodies.

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.Known heat storage composition containing fluoride, chloride and lithium molybdate. The working melting temperature of the mixture in the heat accumulator is 436 ° C (Heat storage composition of AC No. 1274287 of 08/01/86). However, this composition maintains a constant temperature in the range 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.A known composition containing fluoride, chloride, metavanadate and lithium molybdate (Zhurn. Inorgan, chemistry. - 2000. - 45, No. 12. - S.2072-2074). However, this composition ensures operability at a temperature of 387 ° C and a specific melting enthalpy of 222 J / g.

Наиболее близким к заявленному составу по температуре и компонентам является низкоплавкий состав системы LiF-LiCl-LiVO₃-Li₂MoO₄-Li₂SO₄ (Теплоаккумулирующий состав: Пат. 2272823 Россия, МПК⁷ 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.The closest to the claimed composition in temperature and components is the low-melting composition of the LiF-LiCl-LiVO _3- Li ₂ MoO ₄ -Li ₂ SO _{4 system} (Heat storage composition: Pat. 2272823 Russia, IPC ⁷ S09K 5/06 GOUVPO Samara State Technical University ", Garkushin I.K., Gubanova T.V., Kondratyuk I.M., Arkhipov G.G., Batalov N.N. No. 2004134642/04; declared. 26.11.04; published. 9). However, the above composition ensures operability at a melting temperature of 360-363 ° C.

Техническим результатом изобретения является возможность применения состава в качестве теплоаккумулирующего материала в диапазоне температур 336-340°C.The technical result of the invention is the possibility of using the composition as a heat-storage material in the temperature range 336-340 ° C.

Технический результат достигается тем, что в теплоаккумулирующий состав в качестве щелочного элемента введен хлорид калия при следующем соотношении компонентов, мас.%:The technical result is achieved by the fact that in the heat storage composition as an alkaline element introduced potassium chloride in the following ratio of components, wt.%:

фторид литияlithium fluoride 2,0…2,22.0 ... 2.2 хлорид литияlithium chloride 36,2…36,636.2 ... 36.6 метаванадат литияlithium metavanadate 3,1…8,73.1 ... 8.7 молибдат литияlithium molybdate 15,0…16,415.0 ... 16.4 хлорид калияpotassium chloride 37,7…42,137.7 ... 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.The novelty of the claimed composition compared to the known one lies in the fact that this composition contains lithium fluoride, chloride, metavanadate and molybdate and potassium chloride is introduced instead of the relatively expensive lithium sulfate to achieve the stated objective.

Примеры конкретного исполнения.Examples of specific performance.

В электропечи шахтного типа переплавляют безводные соли квалификации «хч» и рассчитывают удельную энтальпию плавленияIn a shaft-type electric furnace, anhydrous salts of the “hch” qualification are re-melted and the specific melting enthalpy is calculated

Пример 1Example 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.0.2 g (2.0 wt.%) Lithium fluoride + 3.66 g. (36.6 wt.%) Lithium chloride + 0.87 g. (8.7 wt.%) Lithium metavanadate + 1.5 g (15 wt.%) lithium molybdate + 3.77 (37.7 wt.%) potassium chloride.

Температура плавления смеси 338°C.The melting point of the mixture is 338 ° C.

Удельная энтальпия плавления рассчитывалась по формуле:The specific melting enthalpy was calculated by the formula:

$Δ_{m} H_{Е} = Δ_{t} Н_{э т} \frac{S_{E}}{S_{э т}} \cdot \frac{T_{E}}{T_{э т}}$

, Дж/г,

Δ_{m} H_{E} = Δ_{t} N_{uh t} \frac{S_{E}}{S_{uh t}} \cdot \frac{T_{E}}{T_{uh t}}

J / g

где Δ_tH_E - удельная энтальпия фазового перехода вещества, близкого по температуре фазового перехода к исследуемому составу, Дж/г; S_E, S_эт - площади пиков дифференциальных кривых, отвечающих плавлению эвтектического состава и фазовому переходу эталонного вещества соответственно; T_e, Т_эт - температуры плавления эвтектического состава и фазового перехода эталонного вещества соответственно, К. Окончательное значение энтальпии находили как среднее трех измерений. В качестве эталонного вещества взят КNO₃ (температура плавления 338°С, удельная энтальпия плавления 115.8 Дж/г).where Δ _t H _E is the specific enthalpy of the phase transition of a substance close in phase transition temperature to the composition under study, J / g; S _E , S _et - peak areas of the differential curves corresponding to the melting of the eutectic composition and phase transition of the reference substance, respectively; T _e , T _et are the melting points of the eutectic composition and phase transition of the reference substance, respectively, K. The final enthalpy was found as the average of three measurements. KNO _{3 was} taken as a reference substance (melting point 338 ° С, specific enthalpy of melting 115.8 J / g).

Удельная энтальпия состава 291 кДж/кг.The specific enthalpy of the composition is 291 kJ / kg.

Пример 2Example 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.0.21 (2.1%) lithium fluoride + 3.63 g (36.3 wt.%) Lithium chloride + 0.68 g (6.8 wt.%) Lithium metavanadate + 1.58 g (15 , 8 wt.%) Lithium molybdate + 3.9 g (39%) of potassium chloride.

Температура плавления смеси 336°С.The melting point of the mixture is 336 ° C.

Удельная энтальпия плавления 294 кДж/кг.The specific enthalpy of melting is 294 kJ / kg.

Пример 3.Example 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.0.22 g (2.2 wt.%) Lithium fluoride + 36.2 g (36.2 wt.%) Lithium chloride + 0.31 g (3.1 wt.%) Lithium metavanadate + 1.64 g (16.4 wt.%) lithium molybdate + 4.21 g (42.1 wt.%) potassium chloride.

Температура плавления смеси 340°С.The melting point of the mixture is 340 ° C.

Удельная энтальпия плавления 293 кДж/кг.The specific enthalpy of melting is 293 kJ / kg.

За указанными пределами соотношений компонентов нарушается однофазность состава, возрастает температура плавления, что приводит к неравномерному тепловыделению.Beyond the indicated limits of the ratios of the components, the single-phase composition is violated, the melting temperature increases, which leads to uneven heat generation.

В таблице приведены сравнительные характеристики свойств заявляемого состава и состава, выбранного в качестве прототипа.The table shows the comparative characteristics of the properties of the claimed composition and composition, selected as a prototype.

СоставыCompositions Состав смеси, мас.%The composition of the mixture, wt.% Удельная энтальпия плавления, Дж/гSpecific enthalpy of melting, J / g Температура плавления, °СMelting point, ° С LiFLiF LiClLiCl LiVO₃ LiVO ₃ Li₂MoO₄ Li ₂ MoO ₄ Li₂SO₄ Li ₂ SO ₄ KClKcl ПрототипPrototype 6,16.1 2,422.42 2,502,50 2,742.74 1,731.73 -- 284284 363363 ПредлагаемыйProposed 1one 2,02.0 15,015.0 37,737.7 8,78.7 -- 36,636.6 291291 338338 22 2,12.1 15,815.8 39,039.0 6,86.8 -- 36,336.3 294294 336336 33 2,22.2 16,416,4 42,142.1 3,13,1 -- 36,236,2 293293 340340

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.As can be seen from the table, the inventive composition ensures operability in a thermal battery at 336-340 ° C. In addition, reducing the melting point by 23-27 ° C allows you to expand the range of use of the composition in temperature as a coolant.

Claims

A heat storage composition including fluoride, chloride, metavanadate and lithium molybdate and a salt of another alkaline element, characterized in that potassium chloride is introduced as the salt of another alkaline element in the following ratio of components, wt.%:
lithium fluoride 2.0 ... 2.2 lithium chloride 36.2 ... 36.6 lithium metavanadate 3.1 ... 8.7 lithium molybdate 15.0 ... 16.4 potassium chloride 37.7 ... 42.1