RU2246521C2 - Применение солей карбоновых кислот для аккумулирования тепла - Google Patents
Применение солей карбоновых кислот для аккумулирования тепла Download PDFInfo
- Publication number
- RU2246521C2 RU2246521C2 RU2002134494/04A RU2002134494A RU2246521C2 RU 2246521 C2 RU2246521 C2 RU 2246521C2 RU 2002134494/04 A RU2002134494/04 A RU 2002134494/04A RU 2002134494 A RU2002134494 A RU 2002134494A RU 2246521 C2 RU2246521 C2 RU 2246521C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat
- salts
- carboxylic acids
- heat storage
- accumulation
- Prior art date
Links
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 title claims abstract 5
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 title claims description 19
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 68
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 17
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 5
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 claims 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 231100001231 less toxic Toxicity 0.000 abstract description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract description 3
- 239000003513 alkali Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 description 43
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 21
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 21
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 16
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- YOSXTSJZQNTKKX-UHFFFAOYSA-M potassium;heptanoate Chemical compound [K+].CCCCCCC([O-])=O YOSXTSJZQNTKKX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 12
- 150000007942 carboxylates Chemical class 0.000 description 11
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 10
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- -1 alkali metal salts Chemical class 0.000 description 9
- 150000001734 carboxylic acid salts Chemical class 0.000 description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 9
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 9
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 9
- RLEFZEWKMQQZOA-UHFFFAOYSA-M potassium;octanoate Chemical compound [K+].CCCCCCCC([O-])=O RLEFZEWKMQQZOA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 5
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 5
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 5
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 5
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 4
- 239000003925 fat Substances 0.000 description 4
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 4
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 4
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 4
- MFUVDXOKPBAHMC-UHFFFAOYSA-N magnesium;dinitrate;hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Mg+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O MFUVDXOKPBAHMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 4
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 4
- WFIZEGIEIOHZCP-UHFFFAOYSA-M potassium formate Chemical compound [K+].[O-]C=O WFIZEGIEIOHZCP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- BWILYWWHXDGKQA-UHFFFAOYSA-M potassium propanoate Chemical compound [K+].CCC([O-])=O BWILYWWHXDGKQA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 235000010332 potassium propionate Nutrition 0.000 description 4
- 239000004331 potassium propionate Substances 0.000 description 4
- 239000000344 soap Substances 0.000 description 4
- JXKPEJDQGNYQSM-UHFFFAOYSA-M sodium propionate Chemical compound [Na+].CCC([O-])=O JXKPEJDQGNYQSM-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 235000010334 sodium propionate Nutrition 0.000 description 4
- 239000004324 sodium propionate Substances 0.000 description 4
- 229960003212 sodium propionate Drugs 0.000 description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000003841 chloride salts Chemical class 0.000 description 3
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 3
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 3
- 150000004673 fluoride salts Chemical class 0.000 description 3
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 3
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 3
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- SRDBTVMAHGZQGD-UHFFFAOYSA-N O.O.O.O.O.O.O Chemical compound O.O.O.O.O.O.O SRDBTVMAHGZQGD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001242 acetic acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 150000001721 carbon Chemical class 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 150000004675 formic acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 2
- 239000013529 heat transfer fluid Substances 0.000 description 2
- IIPYXGDZVMZOAP-UHFFFAOYSA-N lithium nitrate Chemical compound [Li+].[O-][N+]([O-])=O IIPYXGDZVMZOAP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229940050906 magnesium chloride hexahydrate Drugs 0.000 description 2
- DHRRIBDTHFBPNG-UHFFFAOYSA-L magnesium dichloride hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Mg+2].[Cl-].[Cl-] DHRRIBDTHFBPNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- YIXJRHPUWRPCBB-UHFFFAOYSA-N magnesium nitrate Chemical compound [Mg+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O YIXJRHPUWRPCBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- NROKBHXJSPEDAR-UHFFFAOYSA-M potassium fluoride Chemical compound [F-].[K+] NROKBHXJSPEDAR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 2
- JHJLBTNAGRQEKS-UHFFFAOYSA-M sodium bromide Chemical compound [Na+].[Br-] JHJLBTNAGRQEKS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 description 1
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 230000002528 anti-freeze Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 description 1
- MNWFXJYAOYHMED-UHFFFAOYSA-N heptanoic acid Chemical compound CCCCCCC(O)=O MNWFXJYAOYHMED-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000053 low toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 229960002337 magnesium chloride Drugs 0.000 description 1
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- RWBHLAOTRLVCPT-UHFFFAOYSA-L magnesium dihydroxide hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[OH-].[Mg+2].[OH-] RWBHLAOTRLVCPT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 239000011698 potassium fluoride Substances 0.000 description 1
- 235000003270 potassium fluoride Nutrition 0.000 description 1
- 229920002545 silicone oil Polymers 0.000 description 1
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M sodium hydroxide Substances [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000011232 storage material Substances 0.000 description 1
- 239000003981 vehicle Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
- C09K5/02—Materials undergoing a change of physical state when used
- C09K5/06—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to solid or vice versa
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
- C09K5/02—Materials undergoing a change of physical state when used
- C09K5/06—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to solid or vice versa
- C09K5/063—Materials absorbing or liberating heat during crystallisation; Heat storage materials
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Lubricants (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Detergent Compositions (AREA)
Abstract
Изобретение относится к применению карбоксилатов для аккумулирования тепловой энергии. Применение одной безводной соли или смеси безводных солей щелочных металлов или щелочно-земельных металлов C1-C18 карбоновых кислот в качестве среды для аккумулирования и использования тепловой энергии. Изобретение описывает способ улучшения теплообменных свойств и теплоемкости жидкости путем диспергирования в этой жидкости карбоксильных солей. Изобретение позволяет обеспечить комбинацию теплоаккумулирующих солей, которые являются менее токсичными, менее вредными для окружающей среды и вызывают меньшую коррозию металлов и материалов, использующихся в оборудовании для аккумулирования тепла и теплопередачи. 2 c. и 5 з.п. ф-лы, 17 ил.
Description
Это изобретение относится к применению карбоксилатов для аккумулирования тепловой энергии. Расплавленные соли используются для аккумулирования тепла, поскольку соли абсорбируют тепло в течение перехода из твердой в жидкую фазу. Это тепло находится в латентной (скрытой) форме до тех пор, пока соли находятся в жидкой фазе, и выделяется вновь в течение перехода жидкой фазы в твердую, когда жидкая соль затвердевает.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Тепловая энергия, создаваемая любым источником энергии, пригодна для многократного использования, если она может быть аккумулирована. Примерами многократно используемой энергии могут служить: избыточное тепло от стационарных и автомобильных двигателей внутреннего сгорания, тепло, выделяемое электрическими двигателями и электрогенераторами, тепло, воспроизводимое фотомеханическим способом, и теплота конденсации (например, на нефтеперерабатывающих заводах и паросиловых установках). Энергия, генерированная при предельной нагрузке, может контролироваться и храниться для более позднего использования. Примерами служат солнечное отопление и электрообогрев при низких тарифных часах.
Проблема запуска холодного автомобильного двигателя в зимнее время хорошо известна. Изморозь и влага на ветровом стекле и окнах, затрудненный запуск двигателя, холод в пассажирском салоне. Автопроизводители знают эту проблему и делают все возможное, чтобы создать более комфортабельные условия для водителя при таких обстоятельствах. Электрообогрев ветрового стекла, задних окон, рулевого колеса и мест пассажира предлагаются как возможные удобства. Однако эти решения накладывают дополнительную нагрузку на электросистему транспортного средства. Фирмы, производящие двигатели, ищут решения, которые предпочтительно использовали бы избыточное тепло, выделяемое двигателем, которое может быть контролируемо высвобождено в окружающую среду. Теплоаккумулирующие соли или функциональные жидкости, содержащие теплоаккумулирующие соли, могут находить новые применения в технологиях, находящихся на стадии становления. Теплоаккумулирующие соли могли бы, например, быть применены для поддержания постоянных температур в топливных баках.
Одним из аспектов изобретения является то, что в автомобильных и высокомощных двигателях избыточное тепло может быть аккумулировано в солях карбоновых кислот или в растворах солей карбоновых кислот, интегрированных в систему теплообмена двигателя. Накопленное тепло может использоваться для быстрого нагрева наиболее важных компонентов двигателя, моторных жидкостей и катализатора выхлопного газа. Нагревание этих наиболее важных компонентов перед запуском двигателя поможет избежать дискомфорта, высокого расхода топлива, высоких выбросов выхлопных газов и увеличенного износа двигателя, сопряженного c его холодным запуском. Тепло, аккумулированное в солях карбоновых кислот или в растворах солей карбоновых кислот, может также использоваться для обогрева пассажирского салона, для улучшения комфорта водителя и пассажира в холодных климатических условиях.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Гидратированные фториды, хлориды, сульфаты и нитраты или комбинации этих солей были описаны как средства аккумулирования тепла. Патент США 4104185 описывает аккумулятор тепла, в котором среда для аккумулирования тепловой энергии состоит в основном из водного раствора фтористого калия, с содержанием фтора в интервале между 44 и 48 мас.%. Патент США 5567346 относится к составу аккумулирующего скрытую теплоту материала, включающего от 65 до 85 мас.% десятиводного гидрата сульфата натрия, от 1 до 20 мас.% хлорида аммония и от 1 до 20 мас.% бромида натрия, и, необязательно, от 1 до 20 мас.% сульфата аммония. Патент США 5728316 относится к теплоаккумулирующим смесям солей, составленным из шестиводного гидрата азотнокислого магния и азотнокислого лития в отношении масс 86-81:14-19. Патент США 5755988 относится к способу снижения тепловой энергии в закрытом контейнере, содержащем смеси органических кислот.
Принадлежащие одному патентовладельцу EP 0229440, EP 0251480, EP 0308037 и EP 0564721 описывают применение карбоксилатов в качестве ингибиторов коррозии в водных теплообменных жидкостях или ингибирующих коррозию рецептурах антифриза. ЕРА №99930566.1 описывает водные растворы карбоксилатов, которые обеспечивают защиту от коррозии и изморози. Было обнаружено, что водные растворы низкоуглеродных солей карбоновой кислоты (C1-C2) в комбинации с более высокоуглеродными солями карбоновой кислоты (C3-C5) обеспечивают защиту от эвтектического вымораживания. Улучшенная защита от коррозии была достигнута путем добавления одной или более чем одной C6-C16 карбоновой кислоты. Преимуществом этих охлаждающих жидкостей на основе солей карбоновых кислот по сравнению с охлаждающими жидкостями на основе этиленгликоля или пропиленгликоля является улучшенная теплопередача благодаря более высокой удельной теплоемкости и улучшенной текучести вследствие более высокого содержания воды при одинаковой теплоизоляции. Другой задачей этого изобретения является увеличение емкости теплоаккумулятора по сравнению с теплообменными жидкостями и другими функциональными жидкостями и мылоподобными смазочными материалами и жирами.
Целью настоящего изобретения является обеспечение комбинации теплоаккумулирующих солей, которые являются менее токсичными и менее вредными для окружающей среды, чем фториды, хлориды, сульфаты и нитраты или комбинации солей кислот, использованных в предшествующем уровне техники. Другой целью изобретения является обеспечение комбинации теплоаккумулирующих солей, которые вызывают меньшую коррозию металлов и материалов, использующихся в оборудовании для аккумулирования тепла и теплопередачи.
ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Один аспект изобретения относится к применению солей щелочных металлов или солей щелочноземельных металлов карбоновых кислот и комбинаций таких солей в качестве средств для аккумулирования скрытого тепла. Теплоаккумулирующие карбоксилаты по данному изобретению менее токсичны и более благоприятны для окружающей среды, чем фториды, хлориды, сульфаты и нитраты или комбинации этих солей, применяемые в предшествующем уровне техники. Они также менее коррозийны в отношении металлов и материалов, используемых при теплопередаче и в оборудовании для хранения тепла. Они подобны карбоксилатам, использующимся в качестве ингибиторов коррозии в теплообменных жидкостях на основе воды и гликоля. Они также аналогичны карбоксилатам (формиатами и/или ацетатами), которые используются для снижения температуры замерзания водных теплообменных жидкостей.
При решении задачи аккумулирования тепла важно найти среды с температурами плавления, которые находятся на уровне диапазона действующих температур источника тепла, и которые имеют высокую скрытую теплоемкость. Другим аспектом этого изобретения является то, что смеси карбоксилатов могут быть подобраны так, чтобы обеспечить такие температуры плавления, которые соответствуют таким действующим температурам. Точно также комбинации с высокой теплоемкостью могут быть выбраны для оптимизации емкости теплоаккумулятора. Это может быть достигнуто путем смешения различных солей общей карбоновой кислоты (например, солей калия, лития и/или натрия одной карбоновой кислоты) или путем смешения солей различных карбоновых кислот.
При решении задачи аккумулирования тепла также важно, что теплоаккумулирующие соли могут выдерживать неизменяемые и неограниченные циклы аккумулирования тепла и высвобождения тепла. Особенно восприимчивы гидратированные теплоаккумулирующие соли. Потеря воды из гидролизованных кристаллов приводит к образованию безводных кристаллических структур с различными температурами плавления и различными скрытыми теплоемкостями, которые далее не могут быть пригодными для применения. Дегидратации при температурах выше температуры плавления гидратированной соли можно избежать, если использовать герметично закрываемые контейнеры и ограничивать свободное пространство, в котором вода может конденсироваться без контакта с теплоаккумулирующими солями. Эти условия ограничивают до некоторой степени применение гидратированных солей для использования в качестве аккумуляторов тепла.
Другим аспектом этого изобретения является диспергирование карбоксилатов в емкости теплоаккумулятора в жидком теплоносителе. Теплоаккумулирующие соли могут быть выбраны таким образом, чтобы иметь ограниченную растворимость в выбранном жидком теплоносителе. Общее количество теплоаккумулирующих солей, добавляемых к раствору, может быть определено, исходя из теплоемкости, заданной для определенной системы. Как только достигается температура плавления диспергированных теплоаккумулирующих солей, соли начинают плавиться и извлекать теплоту из жидкости посредством фазовой передачи. Температура жидкости может снова повышаться только тогда, когда все теплоаккумулирующие соли находятся в расплавленном состоянии. В том случае, когда используются гидратированные теплоаккумулирующие соли, использование водной теплообменной жидкости, в которой диспергированы теплоаккумулирующие соли, обеспечивает гидратацию.
Теплоаккумулирующие соли могут быть выбраны таким образом, чтобы они имели плотности, близкие в твердой и жидкой фазе для того, чтобы не существовало никакого риска повреждения контейнера или системы из-за расширения во время фазового перехода. Во многих системах теплообмена, однако, жидкая фаза, которая позволяет просто транспортировать тепло, является более предпочтительной. Конечно, могут использоваться двойные системы теплообмена, в которых основной контур содержит теплоаккумулирующие соли, а вспомогательный контур содержит жидкость для передачи тепла.
Другим аспектом изобретения является улучшение теплоемкости теплообменной жидкости путем рассредоточения частиц теплоаккумулирующих солей в существующих теплообменных жидкостях или других функциональных жидкостях или мылах.
Примеры:
1 Теплообменные жидкости, основанные на спиртовых растворимых в воде средствах для понижения температуры замерзания, таких как этиленгликоль, пропиленгликоль, этанол или метанол.
2 Теплообменные жидкости, основанные на водных растворах низкоуглеродных солей карбоновых кислот (C1-C2), (формиаты, ацетаты) или их смеси.
3 Теплообменные жидкости, смазочные материалы или гидравлические жидкости, основанные на минеральном или синтетическом масле, минеральных и синтетических мылах или жирах.
Емкость теплоаккумулирующего хранилища в большей части существующих обменных сред, смазочных материалов или жиров обеспечивают взвешенные частицы.
Соли щелочных металлов карбоновых кислот имеют низкую токсичность, биоразлагаемы и не являются коррозийными в отношении многих материалов. Дополнительное преимущество карбоксилатов щелочных металлов - то, что они являются подобными и/или совместимыми с карбоксилатами, используемыми в качестве средства для понижения температуры замерзания и с карбоксилатами, используемыми в качестве ингибиторов коррозии в теплообменных жидкостях на основе воды и гликоля.
ПРИМЕРЫ
Изобретение будет более конкретно описано посредством отсылки к следующим примерам. Ряд рецептур был оценен с помощью контролируемых циклов нагревания и охлаждения между 20°C и 180°C, которым подвергались известные количества солей.
| ПРИМЕР | КОМПОЗИЦИЯ |
| Сравнительный А | Шестиводный гидрат хлорида магния |
| Сравнительный В | Шестиводный гидрат нитрата магния |
| Пр. Изобретение 1 | Октаноат калия |
| Пр. Изобретение 2 | Гептаноат калия |
| Пр. Изобретение 3 | Октаноат калия (90%)/Гептаноат калия (10%) |
| Пр. Изобретение 4 | Пропионат калия |
| Пр. Изобретение 5 | Пропионат натрия (30%)/Формиат калия (70%) |
| Пр. Изобретение 6 | Октаноат калия (70%)/Гептаноат калия (30%) |
| Пр. Изобретение 7 | Концентрированный 80 мас.% раствор пропионата калия |
| Пр. Изобретение 8 | Пропионат натрия (20%)/Формиат калия (20%)/Гептаноат калия (10%)/Вода (50%) |
ФИГУРЫ
Фигуры показывают кривые преобразования теплоты для рецептур примеров. Более точно они описаны далее.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Применение солей карбоновых кислот для аккумулирования тепла
Одним из аспектов изобретения является то, что соли щелочных и щелочноземельных металлов карбоновых кислот имеют способности к аккумулированию тепла, что позволяет этим солям использоваться для решения задачи аккумулирования тепла. Чтобы оценить емкость аккумулирования тепла, соли были подвергнуты контролируемым циклам нагревания и охлаждения в представленном диапазоне температур. Например, чтобы оценить возможное применение в автомобиле, известные количества солей были подвергнуты контролируемым циклам нагревания и охлаждения в интервале между 20°C и 180°C. При достижении точки плавления после нагревания температура, измеренная внутри соли, будет иметь тенденцию оставаться постоянной, пока вся соль не будет расплавлена. Разница между температурой соли и температурой эталонного приемника, подвергнутого таким же температурным циклам, позволяет определить точку плавления. Путем интегрирования перепада температур во времени может быть измерена скрытая теплоемкость образца. Точно так же, когда при охлаждении достигается точка отвердевания, температура, измеренная внутри соли, будет иметь тенденцию оставаться постоянной, пока вся соль не станет твердой. Снова, путем интегрирования перепада температур во времени может быть оценена скрытая теплоемкость образца (дифференциальная развертка калориметрическим методом). При повторении температурных циклов может быть оценена стабильность теплоаккумулирующих солей.
Литература дает информацию относительно точки плавления и теплоемкости некоторых известных теплоаккумулирующих солей. Например, шестиводный гидрат хлорида магния (сравнительный пример A), как сообщается, имеет точку плавления 117°C и скрытую теплоемкость 165 кДж/кг. На фиг.1 приведены экспериментальные кривые для шестиводного гидрата хлорида магния. Температурный цикл был повторен пять раз. Фиг.2 показывает разность температур во времени. На фиг.3 разности температур изображены как функции температуры. Из этих кривых можно заключить, что точкой плавления действительно является 117°C. Показано неполное охлаждение после затвердевания. Заметна хорошая повторяемость точки плавления в последовательных температурных циклах или сериях. Однако отмечено некоторое снижение теплоемкости, вероятно, в результате частичной дегидратации соли. Более сильные сдвиги в точке(точках) плавления и теплоемкости теплоаккумуляторах показываются на фиг.4 для шестиводного гидрата азотнокислого магния (сравнительный пример B). В этом эксперименте теплоемкость теплоаккумулятора теряется во втором и третьем температурном цикле (серия 2 и 3). Дополнительные температурные циклы для образца шестиводного гидрата азотнокислого магния показываются на фиг.5. Очевидно, дегидратация соли вызывает дальнейшие изменения и сдвиги в точках плавления и затвердевания по отношению к более высоким температурам.
Соли карбоновых кислот обеспечивают устойчивые свойства теплоаккумуляторов.
Намного более стабильные свойства неожиданно были обнаружены у солей щелочных металлов карбоновых кислот, которые также используются как ингибиторы коррозии. Например, фиг.6 показывает пять последовательных температурных циклов для октаноата калия (пример изобретения 1). Точка плавления соли - 57°C. Дополнительный пример использования гептаноата калия показан на фиг.7 (пример изобретения 2). Точка плавления для гептаноата калия - 61°C.
Точка плавления солей карбоновых кислот может быть настроена для специфических целей тепловой аккумуляции.
Точка плавления может быть настроена для специфического применения путем отбора и соотношения смешиваемых карбоксилатов щелочных металлов. Например, было обнаружено, что смесь октаноата калия (90%) и гептаноата калия (10%) (пример изобретения 3, показанный на фиг.8) имеет температуру плавления приблизительно 48°C, особенно пригодна для аккумулирования тепла при более низких температурах. В водных растворах эти соли карбоновых кислот или комбинации этих солей показывают превосходные антикоррозионные свойства. Кроме того, они подобны и также полностью совместимы с карбоксилатами, использующимися в качестве ингибиторов коррозии в теплообменных жидкостях на основе этиленгликоля и пропиленгликоля и химикалиях для очистки воды. Соли щелочных металлов низкоуглеродных карбоновых кислот (C1-C2) и соли щелочных металлов карбоновых кислот со средней длиной цепи (C3-C5) или комбинации из двух этих солей могут быть использованы как теплоаккумулирующие соли. Например, на фиг.9 (пример изобретения 4) показаны последовательные циклы нагревания и охлаждения для пропионата калия с температурой плавления 79°C. Было обнаружено, что смесь пропионата натрия 30% и формиата калия 70% - фиг.10 (пример изобретения 5) - имеет температуру плавления 167°C.
Свойства увлажненных или гидратированных теплоаккумулирующих солей карбоновых кислот легко восстанавливаются.
Было обнаружено, что, начиная с гидратированных или увлажненных солей карбоновых кислот, устойчивые теплоаккумулирующие свойства могут быть легко получены одним или большим количеством температурных циклов, в которых вода испаряется. Это иллюстрируется на фиг.11 (пример изобретения 6) для смеси октаноата калия (70%) и гептаноата калия (30%), с температурой плавления приблизительно 42°C - вода выпаривается из влажного образца в первом цикле нагревания, и скрытая теплота может уже быть возвращена в первом цикле охлаждения при температуре отвердевания приблизительно 45°C. Это позволяет применять теплообмен, в котором вода испаряется или добавляется к теплоаккумулирующим солям, например, для эффективного удаления избыточного тепла.
Концентрированные растворы солей карбоновых кислот имеют теплоаккумулирующую емкость.
Концентрированные растворы солей карбоновых кислот могут также использоваться как среда аккумулирования тепла. Например, фиг.12-14 (пример изобретения 7) показывают различные кривые последовательных циклов нагревания и охлаждения для концентрированного 80 мас.% соляного раствора пропионата калия. В отличие от солей водный концентрированный раствор содержался в закрытом контейнере, не допускающем испарения воды. При проведении эксперимента фазовый переход на более низкий температурный диапазон, очевидно, не был завершен, когда цикл нагревания был возобновлен, из-за высокой теплоемкости среды. Силиконовое масло использовалось в качестве эталонной среды.
Диспергированные соли карбоновых кислот обеспечивают теплоаккумулирующую емкость жидкостей или мыл.
В другом аспекте этого изобретения описаны гидратированные соли с теплоаккумулирующей емкостью, диспергированные в жидком теплоносителе. Например, на фиг.15 (пример изобретения 8) показаны последовательные циклы нагревания и охлаждения смеси пропионата натрия 20% и формиата калия 20% и гептаноата калия 10% с 50% воды в сравнении с концентрированным раствором без добавления гептаноата калия. Эффект от добавления гептаноата ясно виден. Это еще более очевидно из кривых на фиг.16, показывающих перепад температур как функцию времени. Фиг.17 показывает эффект добавления гептаноата калия. В результате ясно просматривается затвердевание, происходящее при 73°C, которое также наблюдается для чистого гептаноата калия (фиг.7). Дисперсия теплоаккумулирующих солей карбоновых кислот в других жидкостях будет иметь подобные результаты. Это особенно будет иметь место для теплообменных жидкостей на основе гликоля. Многие соли карбоновых кислот имеют ограниченную растворимость в гликоле и воде и могут, таким образом, быть диспергированы в таких жидкостях для увеличения теплоаккумулирующей емкости. Точно также это возможно в других функциональных продуктах, таких как смазочные материалы или жидкости для гидросистемы на основе минеральных или синтетических масел, и в минеральных и синтетических мылах или жирах.
Claims (7)
1. Применение одной безводной соли или смеси безводных солей щелочных металлов или щелочноземельных металлов C1-C18 карбоновых кислот в качестве среды для аккумулирования и использования тепловой энергии.
2. Применение по п.1, где смесь представляет собой комбинацию безводной соли одной или нескольких С3-С5 карбоновых кислот.
3. Применение по п.1, где смесь представляет собой комбинацию безводной соли одной или нескольких С6-C18 карбоновых кислот.
4. Применение по п.1, где смесь представляет собой комбинацию безводной соли одной или нескольких С3-C5 карбоновых кислот и безводной соли одной или нескольких С6-C18 карбоновых кислот.
5. Применение по п.1 в диапазоне температур от 20°С до 180°С.
6. Применение по любому из пп.1-5, где смесь дополнительно включает соль С1 карбоновой кислоты или ее концентрированный раствор.
7. Способ улучшения теплообменных свойств и теплоемкости жидкости путем диспергирования в этой жидкости карбоксильных солей, как определено в любом из пп.1-4.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP00304376A EP1158036A1 (en) | 2000-05-24 | 2000-05-24 | Carboxylate salts in heat-storage applications |
| EP00304376.7 | 2000-05-24 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002134494A RU2002134494A (ru) | 2004-07-10 |
| RU2246521C2 true RU2246521C2 (ru) | 2005-02-20 |
Family
ID=8173017
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002134494/04A RU2246521C2 (ru) | 2000-05-24 | 2001-05-17 | Применение солей карбоновых кислот для аккумулирования тепла |
Country Status (18)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7306750B2 (ru) |
| EP (2) | EP1158036A1 (ru) |
| JP (1) | JP2003534441A (ru) |
| KR (1) | KR100873712B1 (ru) |
| CN (1) | CN1430659A (ru) |
| AT (1) | ATE463550T1 (ru) |
| AU (2) | AU6901601A (ru) |
| BG (1) | BG107307A (ru) |
| BR (1) | BR0111088A (ru) |
| CA (1) | CA2409266C (ru) |
| CZ (1) | CZ20023783A3 (ru) |
| DE (1) | DE60141749D1 (ru) |
| ES (1) | ES2343306T3 (ru) |
| MX (1) | MXPA02011460A (ru) |
| PL (1) | PL360252A1 (ru) |
| RU (1) | RU2246521C2 (ru) |
| WO (1) | WO2001090273A2 (ru) |
| ZA (1) | ZA200209523B (ru) |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7028899B2 (en) | 1999-06-07 | 2006-04-18 | Metrologic Instruments, Inc. | Method of speckle-noise pattern reduction and apparatus therefore based on reducing the temporal-coherence of the planar laser illumination beam before it illuminates the target object by applying temporal phase modulation techniques during the transmission of the plib towards the target |
| DE10065304A1 (de) * | 2000-12-29 | 2002-07-11 | Siemens Ag | Verfahren zur Wärmeisolierung bei einer für den mobilen Einsatz vorgesehenen Brennstoffzellenanlage und zugehörige Brennstoffzellenanlage |
| JP2009040803A (ja) * | 2007-08-06 | 2009-02-26 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 伝熱媒体 |
| FR2925163B1 (fr) * | 2007-12-12 | 2010-02-26 | Centre Nat Rech Scient | Procede et appareil d'analyse thermique |
| US8633141B2 (en) | 2008-07-15 | 2014-01-21 | Ian D. Smith | Thermally stable subsea control hydraulic fluid compositions |
| US9096812B2 (en) | 2008-07-15 | 2015-08-04 | Macdermid Offshore Solutions, Llc | Environmental subsea control hydraulic fluid compositions |
| US8759265B2 (en) * | 2008-07-15 | 2014-06-24 | Ian D. Smith | Thermally stable subsea control hydraulic fluid compositions |
| US8575077B2 (en) * | 2008-07-15 | 2013-11-05 | Ian D. Smith | Environmental subsea control hydraulic fluid compositions |
| CN102127757A (zh) * | 2011-01-14 | 2011-07-20 | 映瑞光电科技(上海)有限公司 | Mocvd反应系统 |
| CN102634323A (zh) * | 2012-04-16 | 2012-08-15 | 贾振勇 | 一种采暖防冻剂 |
| WO2014161065A1 (en) | 2013-04-03 | 2014-10-09 | Sigma Energy Storage Inc. | Compressed air energy storage and recovery |
| CA2942593C (en) * | 2014-03-24 | 2018-04-10 | Sigma Energy Storage Inc. | Heat transfer fluids compositions |
| JP6535504B2 (ja) * | 2014-04-22 | 2019-06-26 | 株式会社デンソー | 蓄熱システムおよび蓄熱材 |
| DE102014219808A1 (de) * | 2014-09-30 | 2016-03-31 | Siemens Aktiengesellschaft | Energiespeicher für Kraftwerk auf Basis eines Phasenwechselmaterials (PCM) |
| JP2018016691A (ja) * | 2016-07-26 | 2018-02-01 | Jsr株式会社 | 組成物、成形体及び建築材料 |
| JP2018016690A (ja) * | 2016-07-26 | 2018-02-01 | Jsr株式会社 | 組成物、成形体及び建築材料 |
| EP3561022A4 (en) * | 2016-12-22 | 2020-01-08 | Nissan Chemical Corporation | HEAT ACCUMULATOR MATERIAL |
| WO2019146390A1 (ja) * | 2018-01-29 | 2019-08-01 | パナソニック株式会社 | 蓄冷材 |
| US20210265684A1 (en) * | 2018-07-25 | 2021-08-26 | The Lubrizol Corporation | Aqueous heat transfer system, method and fluid |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2118586A (en) * | 1936-12-18 | 1938-05-24 | United Drug Company | Thermophoric composition |
| JPS5314173A (en) * | 1976-07-26 | 1978-02-08 | Mitsubishi Electric Corp | Heat regenerating material |
| US4109702A (en) * | 1976-08-06 | 1978-08-29 | Greene Norman Donald | Energy storage and retrieval as heat |
| NL191418C (nl) * | 1981-03-09 | 1995-07-17 | Mitsubishi Electric Corp | Materiaal voor het opslaan van warmte; werkwijze voor het bereiden van dit materiaal. |
| JPS5879081A (ja) * | 1981-11-05 | 1983-05-12 | Nippon Synthetic Chem Ind Co Ltd:The | 蓄熱材組成物 |
| US4949549A (en) * | 1987-07-07 | 1990-08-21 | International Thermal Packaging, Inc. | Cooling device with improved waste-heat handling capability |
| FR2733510B1 (fr) * | 1995-04-28 | 1997-07-04 | Bp Chemicals Snc | Composition d'antigel et fluide aqueux comprenant la composition |
| JP2934721B2 (ja) * | 1995-08-30 | 1999-08-16 | 株式会社フタバ化学 | 蓄冷蓄熱媒体組成物 |
| JP3114113B2 (ja) * | 1996-10-16 | 2000-12-04 | 株式会社フタバ化学 | 蓄熱槽 |
| CA2220315A1 (en) * | 1996-12-17 | 1998-06-17 | Abel Mendoza | Heat transfer fluids containing potassium carboxylates |
| EP1087004A1 (en) * | 1999-07-16 | 2001-03-28 | Texaco Development Corporation | Synergistic combinations of carboxylates for use as freezing point depressants and corrosion inhibitors in heat transfer fluids |
-
2000
- 2000-05-24 EP EP00304376A patent/EP1158036A1/en not_active Withdrawn
-
2001
- 2001-05-17 DE DE60141749T patent/DE60141749D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-05-17 KR KR1020027015902A patent/KR100873712B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2001-05-17 CA CA002409266A patent/CA2409266C/en not_active Expired - Fee Related
- 2001-05-17 CZ CZ20023783A patent/CZ20023783A3/cs unknown
- 2001-05-17 WO PCT/EP2001/005623 patent/WO2001090273A2/en active IP Right Grant
- 2001-05-17 JP JP2001587073A patent/JP2003534441A/ja active Pending
- 2001-05-17 EP EP01947287A patent/EP1285039B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-05-17 MX MXPA02011460A patent/MXPA02011460A/es active IP Right Grant
- 2001-05-17 AU AU6901601A patent/AU6901601A/xx active Pending
- 2001-05-17 AT AT01947287T patent/ATE463550T1/de not_active IP Right Cessation
- 2001-05-17 CN CN01809969A patent/CN1430659A/zh active Pending
- 2001-05-17 AU AU2001269016A patent/AU2001269016B2/en not_active Ceased
- 2001-05-17 PL PL36025201A patent/PL360252A1/xx not_active IP Right Cessation
- 2001-05-17 BR BR0111088-8A patent/BR0111088A/pt not_active IP Right Cessation
- 2001-05-17 ES ES01947287T patent/ES2343306T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2001-05-17 US US10/296,826 patent/US7306750B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2001-05-17 RU RU2002134494/04A patent/RU2246521C2/ru active
-
2002
- 2002-11-22 ZA ZA200209523A patent/ZA200209523B/en unknown
- 2002-11-22 BG BG107307A patent/BG107307A/bg unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU6901601A (en) | 2001-12-03 |
| KR100873712B1 (ko) | 2008-12-12 |
| DE60141749D1 (de) | 2010-05-20 |
| CN1430659A (zh) | 2003-07-16 |
| BR0111088A (pt) | 2003-04-08 |
| EP1285039B1 (en) | 2010-04-07 |
| JP2003534441A (ja) | 2003-11-18 |
| WO2001090273A2 (en) | 2001-11-29 |
| US20050139802A1 (en) | 2005-06-30 |
| US7306750B2 (en) | 2007-12-11 |
| CZ20023783A3 (cs) | 2003-05-14 |
| PL360252A1 (en) | 2004-09-06 |
| ZA200209523B (en) | 2003-11-24 |
| ATE463550T1 (de) | 2010-04-15 |
| CA2409266C (en) | 2007-09-11 |
| EP1285039A2 (en) | 2003-02-26 |
| BG107307A (bg) | 2003-07-31 |
| AU2001269016B2 (en) | 2005-09-22 |
| EP1158036A1 (en) | 2001-11-28 |
| ES2343306T3 (es) | 2010-07-28 |
| CA2409266A1 (en) | 2001-11-29 |
| KR20030019395A (ko) | 2003-03-06 |
| WO2001090273A3 (en) | 2002-05-10 |
| MXPA02011460A (es) | 2003-04-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2246521C2 (ru) | Применение солей карбоновых кислот для аккумулирования тепла | |
| AU2001269016A1 (en) | Carboxylate salts in heat-storage applications | |
| Jankowski et al. | A review of phase change materials for vehicle component thermal buffering | |
| US5104562A (en) | Coolant composition containing potassium formate and potassium acetate and method of use | |
| KR101620112B1 (ko) | 열 에너지 저장 물질 | |
| KR100218038B1 (ko) | 상 변환열 형태로 열에너지를 저장하기 위한 염 혼합물 | |
| US6627106B1 (en) | Salt mixtures for storing thermal energy in the form of heat of phase transformation | |
| HU203778B (en) | Glycol-free anti-freeze solution | |
| EP3292098B1 (en) | Method for cooling an internal combustion engine using a very low water heat transfer fluid with reduced low temperature viscosity | |
| US3030308A (en) | Antifreeze composition | |
| JP4835909B2 (ja) | 熱交換用液媒体組成物 | |
| RU2748914C2 (ru) | Рецептура автомобильной охлаждающей жидкости с увеличенным сроком службы | |
| JPH0726252A (ja) | 蓄冷材 | |
| JPH09241624A (ja) | 蓄冷熱用材料とその製造方法 | |
| AU2015240897B2 (en) | Non-aqueous heat transfer fluid with reduced low temperature viscosity | |
| JP2000008027A (ja) | ブライン組成物 | |
| US10876023B2 (en) | Head gasket correction coagulation | |
| CA2482752A1 (en) | Windshield washer and deicer | |
| CN108148562A (zh) | 一种液化天然气汽车防冻液 | |
| CN104673203A (zh) | 机动车长效防冻液 | |
| Jordan | US army antifreeze after 50 years | |
| JPH07118629A (ja) | 蓄熱材 | |
| CN102851001A (zh) | 长效防腐、除垢的汽车防冻液及制备方法 | |
| CN103666398A (zh) | 一种环保型车辆通用防冻液 |