RU2817998C2

RU2817998C2 - Heat carrier from halides of alkali metals

Info

Publication number: RU2817998C2
Application number: RU2022104569A
Authority: RU
Inventors: Заира Надинбеговна Вердиева; Алибек Басирович Алхасов; Надинбег Надинбегович Вердиев; Ахмед Магомедрасулович Амиров
Filing date: 2022-02-18
Publication date: 2024-04-23

Abstract

FIELD: nuclear chemistry.

SUBSTANCE: invention relates to heat engineering and can be used for making heat accumulators. Heat-accumulating composition contains lithium fluoride in amount of 25.3÷27.3 wt.%, sodium fluoride 37.7÷38.7 wt.% and sodium chloride 35.0÷36.0 wt.%. Heat-accumulating composition is an alloy having a melting point of 602-606 °C and specific enthalpy of fusion 766–771.4 J/g.

EFFECT: invention makes it possible to increase temperature of phase transition and specific enthalpy of melting of heat-accumulating material.

1 cl, 1 tbl, 3 ex

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к разработке составов, которые могут быть использованы в устройствах для поддержания заданного температурного интервала.The invention relates to thermal power engineering, in particular to the development of compositions that can be used in devices to maintain a given temperature range.

Известен состав содержащий бромид лития, бромид калия, фторид лития и молибдат лития, температура плавления 318°С. Патент на изобретение RU 2514193. М.А. Радзиховская, И.К. Гаркушин, Е.Г. Данилушкина. Теплоаккумулирующий состав. Опубл. 10.04.2014 Бюл. №10.A known composition contains lithium bromide, potassium bromide, lithium fluoride and lithium molybdate, melting point 318°C. Patent for invention RU 2514193. M.A. Radzikhovskaya, I.K. Garkushin, E.G. Danilushkina. Heat-storing composition. Publ. 04/10/2014 Bulletin. No. 10.

Однако предлагаемый состав способен аккумулировать тепловую энергию при 318°С.However, the proposed composition is capable of accumulating thermal energy at 318°C.

Известен состав, содержащий фторида натрия и вольфрамата натрия, поддерживающий работоспособность теплового аккумулятора на двух рабочих уровнях температур: 632-645°С и 576-589°С, с суммарной удельной энтальпией 200-207 Дж/г. Патент на изобретение RU 2495900. И.К. Гаркушин, Е.О. Игнатьева, Е.М. Дворянова. Теплоаккумулирующий состав. Опубл. 10.05.2013 Бюл. №13.A known composition containing sodium fluoride and sodium tungstate supports the performance of a thermal accumulator at two operating temperature levels: 632-645°C and 576-589°C, with a total specific enthalpy of 200-207 J/g. Patent for invention RU 2495900. I.K. Garkushin, E.O. Ignatieva, E.M. Dvoryanova. Heat-storing composition. Publ. 05/10/2013 Bulletin. No. 13.

Однако предлагаемый состав способен аккумулировать тепловую энергию при 632-645°С и 576-589°С.However, the proposed composition is capable of accumulating thermal energy at 632-645°C and 576-589°C.

Известен теплоаккумулирующий состав, содержащий фторид лития и сульфат-фторид натрия, содержащий фторид лития и сульфат-фторид натрия, температура плавления 590-602°С, удельная энтальпия плавления 640-650 Дж/г. Патент на изобретение RU 2655002. Н.Н. Вердиев, З.Н. Вердиева, М.И. Гаджиев, С.М. Омарова, А.Б. Алхасов, У.Г. Магомедбеков, П.А. Мусаева, В.И. Дворянчиков. Теплоаккумулирующий состав. Опубл. 23.05.2018. Бюл. №15.A heat-storing composition is known, containing lithium fluoride and sodium sulfate fluoride, containing lithium fluoride and sodium sulfate fluoride, melting point 590-602°C, specific enthalpy of melting 640-650 J/g. Patent for invention RU 2655002. N.N. Verdiev, Z.N. Verdieva, M.I. Gadzhiev, S.M. Omarova, A.B. Alkhasov, U.G. Magomedbekov, P.A. Musaeva, V.I. Dvoryanchikov. Heat-storing composition. Publ. 05/23/2018. Bull. No. 15.

Однако предлагаемый состав способен аккумулировать тепловую энергию при 590 - 602°С.However, the proposed composition is capable of accumulating thermal energy at 590 - 602°C.

Наиболее близким к заявляемому составу по температуре и компонентам является теплоаккумулирующий состав содержащий фторид лития, фторид натрия, фторид натрия, магния и фторид стронция с температурой плавления 600-605°С. Н.Н. Вердиев, З.Н. Вердиева, Н.А. Мустафаев, Х.Г. Магомедова. Теплоаккумулирующий состав. Патент РФ №2458096. Опубл.: 10.08.2012 Бюл. №22. Недостатком этого теплоаккумулирующего состава является невысокая удельная энтальпия плавления.The closest to the claimed composition in temperature and components is a heat-storing composition containing lithium fluoride, sodium fluoride, sodium fluoride, magnesium and strontium fluoride with a melting point of 600-605°C. N.N. Verdiev, Z.N. Verdieva, N.A. Mustafaev, Kh.G. Magomedova. Heat-storing composition. RF patent No. 2458096. Published: 08/10/2012 Bulletin. No. 22. The disadvantage of this heat-storing composition is the low specific enthalpy of fusion.

Недостатком всех вышеуказанных источников является невысокая энтальпия плавления.The disadvantage of all the above sources is the low enthalpy of fusion.

Задачей изобретения является увеличение удельной энтальпии плавления до 766-771,4 Дж/г и обеспечение работоспособности теплового аккумулятора в интервале температур 602-606°С.The objective of the invention is to increase the specific enthalpy of melting to 766-771.4 J/g and ensure the operability of the heat accumulator in the temperature range of 602-606°C.

Новизна изобретения заключается в том, что в теплоаккумулирующий состав содержащий фторид лития, фторид натрия и другие галогениды, отличающийся тем, что с целью повышения теплоты плавления до 766-771,4 Дж/г и обеспечения работоспособности теплового аккумулятора в интервале температур 602-606°С, вместо других галогенидов в состав введен хлорид натрия при следующих соотношениях компонентов (мас. %): LiF - 25,3 -27,3; NaF - 37,7-38,7; NaCl - 35,0-36,0.The novelty of the invention lies in the fact that the heat-storing composition contains lithium fluoride, sodium fluoride and other halides, characterized in that in order to increase the heat of fusion to 766-771.4 J/g and ensure the operability of the heat accumulator in the temperature range 602-606° C, instead of other halides, sodium chloride was added to the composition at the following component ratios (wt.%): LiF - 25.3 -27.3; NaF - 37.7-38.7; NaCl - 35.0-36.0.

Примеры конкретного исполнения:Examples of specific execution:

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 аргон. Квалификации исходных солей: LiF -«х.ч.»; NaF - «х.ч.»; NaCl - «х.ч.». Скорость нагревания и охлаждения образцов составляла 10 град./мин. Точность измерения температур ±1,5°С, энтальпий фазовых переходов ±3%, масса навесок 0,1 г.Phase transition temperatures and specific melting enthalpies were determined using a simultaneous thermal analysis unit STA 449 F3 Phoenix, Netzsch, designed to operate in the temperature range from room temperature to 1500°C, in an atmosphere of inert gases. Argon was used as an inert gas. Qualifications of the starting salts: LiF - “reagent grade”; NaF - “reagent grade”; NaCl - “reagent grade”. The rate of heating and cooling of the samples was 10 degrees/min. Accuracy of temperature measurement ±1.5°С, enthalpies of phase transitions ±3%, sample weight 0.1 g.

Пример 1. 0,0263 г (26,3 мас. %) LiF+0,0382 г (38,2 мас. %) NaF+0,0355 г (35,5 мас. %) NaCl. Температура плавления сплава 602°С, энтальпия плавления 771,4 Дж/г.Example 1. 0.0263 g (26.3 wt.%) LiF + 0.0382 g (38.2 wt.%) NaF + 0.0355 g (35.5 wt.%) NaCl. The melting point of the alloy is 602°C, the enthalpy of melting is 771.4 J/g.

Пример 2. 0,0253 г (25,3 мас. %) LiF+0,0387 г (38,7 мас. %) NaF+0,0360 г (36,0 мас. %) NaCl. Температура плавления сплава 604°С, энтальпия плавления 768 Дж/г.Example 2. 0.0253 g (25.3 wt.%) LiF + 0.0387 g (38.7 wt.%) NaF + 0.0360 g (36.0 wt.%) NaCl. The melting point of the alloy is 604°C, the enthalpy of melting is 768 J/g.

Пример 3. 0,0273 г (27,3 мас. %) LiF+0,0377 г (37,7 мас. %) NaF+0,0350 г (35,0 мас. %) NaCl. Температура плавления сплава 606°С, энтальпия плавления 766 Дж/г.Example 3. 0.0273 g (27.3 wt.%) LiF + 0.0377 g (37.7 wt.%) NaF + 0.0350 g (35.0 wt.%) NaCl. The melting point of the alloy is 606°C, the enthalpy of melting is 766 J/g.

За пределами указанных концентраций температура плавления возрастает и снижается удельная энтальпия плавления. В таблице приведены сравнительные характеристики свойств заявляемого состава и состава, выбранного в качестве прототипа.Beyond these concentrations, the melting temperature increases and the specific enthalpy of fusion decreases. The table shows comparative characteristics of the properties of the proposed composition and the composition chosen as a prototype.

По сравнению с прототипом предлагаемый состав имеет существенные преимущества: обеспечивает работоспособность теплового аккумулятора в интервале температур 602-606°С; энтальпии плавления выше на 176-181,4 Дж/г.Compared to the prototype, the proposed composition has significant advantages: it ensures the operability of the heat accumulator in the temperature range of 602-606°C; melting enthalpy is higher by 176-181.4 J/g.

Claims

A heat-storing composition containing lithium fluorides, sodium fluorides and sodium chloride in the following component ratios (wt.%):

LiF 25.3÷27.3 NaF 37.7÷38.7 NaCl 35.0÷36.0,

which is an alloy having a melting point of 602-606°C and a specific enthalpy of melting of 766-771.4 J/g.