RU2799874C1 - Low-melting heat storage salt mixture - Google Patents
Low-melting heat storage salt mixture Download PDFInfo
- Publication number
- RU2799874C1 RU2799874C1 RU2022114743A RU2022114743A RU2799874C1 RU 2799874 C1 RU2799874 C1 RU 2799874C1 RU 2022114743 A RU2022114743 A RU 2022114743A RU 2022114743 A RU2022114743 A RU 2022114743A RU 2799874 C1 RU2799874 C1 RU 2799874C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lead
- chloride
- composition
- heat storage
- melting
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к разработке теплоаккумулирующих составов, включающих хлорид лития, хлорид свинца и вольфрамат свинца.The invention relates to the field of thermal power engineering, in particular to the development of heat-storage compositions, including lithium chloride, lead chloride and lead tungstate.
Известен теплоаккумулирующий состав, включающий индивидуальное вещество - вольфрамат лития, однако рабочая температура состава составляет 740°С и сравнительно низкая удельная энтальпия плавления - 210 кДж/кг (Термические константы веществ. Под ред. Глушко В.П. Вып. X, Ч. 1. М.: ВИНИТИ, 1981. - 300 с.).Known heat storage composition, including an individual substance - lithium tungstate, however, the operating temperature of the composition is 740 ° C and a relatively low specific enthalpy of fusion - 210 kJ / kg (Thermal constants of substances. Edited by Glushko V.P. Issue X, Part 1. M .: VINITI, 1981. - 300 C.).
Известен теплоаккумулирующий состав, который включает индивидуальное вещество - хлорид лития, однако это вещество при высокой энтальпии плавления 408.9 кДж/кг (Термические константы веществ. Под ред. Глушко В.П. Вып. X, 4.1. М.: ВИНИТИ, 1981. - 300 с.) обеспечивает температуру работоспособности теплового аккумулятора при 610°С.Known heat storage composition, which includes an individual substance - lithium chloride, however, this substance at a high melting enthalpy of 408.9 kJ / kg (Thermal constants of substances. Ed.
Известен также эвтектический состав системы LiCl-PbCl2 (Справочник по плавкости солевых систем. Т.1 //Под ред. Воскресенской Н.К. М. - Л.: Изд-во АН СССР 1961. 708 с.). Энтальпия плавления при рабочей температуре 410°С составляют 310 кДж/кг.The eutectic composition of the LiCl-PbCl 2 system is also known (Handbook of the fusibility of salt systems. Vol. 1 //Edited by Voskresenskaya N.K. M. - L.: Publishing House of the Academy of Sciences of the USSR 1961. 708 p.). The enthalpy of melting at a working temperature of 410°C is 310 kJ/kg.
Известен теплоаккумулирующий состав, содержащий фторид и вольфрамат натрия. Температура плавления смеси происходят при температурах 632-645 и 576-589°С [Гаркушин И.К., Игнатьева Е.О., Дворянова Е.М. Теплоаккумулирующий состав. А.С. №2495900 от 27.10.2001]. Однако этот состав не поддерживает постоянную температуру в диапазоне 575-600°С.Known heat storage composition containing fluoride and sodium tungstate. The melting point of the mixture occurs at temperatures of 632-645 and 576-589°C [Garkushin I.K., Ignatieva E.O., Dvoryanova E.M. heat storage composition. A.S. No. 2495900 dated October 27, 2001]. However, this composition does not maintain a constant temperature in the range of 575-600°C.
Известен теплоаккумулирующий состав, содержащий фторид, хлорид, метаванадат, молибдат лития и хлорид калия. Температура плавления смеси 336-340°С, удельная энтальпия плавления 222 кДж/кг [Гаркушин И.К., Губанова Т.В., Малышева Е.И. Теплоаккумулирующий состав. А.С. №2492206 от 11.03.2012]. Однако этот состав не поддерживает постоянную температуру в диапазоне 336-340°С.Known heat storage composition containing fluoride, chloride, metavanadate, lithium molybdate and potassium chloride. The melting point of the mixture is 336-340°C, the specific enthalpy of melting is 222 kJ/kg [Garkushin I.K., Gubanova T.V., Malysheva E.I. heat storage composition. A.S. No. 2492206 dated 03/11/2012]. However, this composition does not maintain a constant temperature in the range of 336-340°C.
Известен теплоаккумулирующий состав, содержащий фторид лития и молибдат калия. Температура плавления смеси 674-700°С, удельная энтальпия плавления 302-310 кДж/кг [Гаркушин И.К., Губанова Т.В., Малышева Е.И. Теплоаккумулирующий состав. А.С. №2462497 от 08.11.2010]. В аналогах и прототипе используются щелочные металлы, в частности хлорид лития, в предлагаемом техническом решении его заменяем хлоридом натрия, т.к. белые гигроскопические кристаллы хлорида лития забирают влагу из воздуха. Этот состав не поддерживает постоянную температуру в диапазоне 575-600°СKnown heat storage composition containing lithium fluoride and potassium molybdate. The melting point of the mixture is 674-700°C, the specific enthalpy of melting is 302-310 kJ/kg [Garkushin I.K., Gubanova T.V., Malysheva E.I. heat storage composition. A.S. No. 2462497 dated 11/08/2010]. In analogues and the prototype uses alkali metals, in particular lithium chloride, in the proposed technical solution we replace it with sodium chloride, because white hygroscopic crystals of lithium chloride take moisture from the air. This composition does not maintain a constant temperature in the range of 575-600 ° C
Наиболее близким по составу ингредиентов является система LiCl-PbCl2 (Справочник по плавкости солевых систем. Т. 1 //Под ред. Воскресенской Н.К. М. - Л.: Изд-во АН СССР 1961. 708 с.). Энтальпия плавления при рабочей температуре 410°С составляют 310 кДж/кг.The closest in composition of ingredients is the LiCl-PbCl 2 system (Handbook of the fusibility of salt systems. T. 1 //Edited by Voskresenskaya N.K. M. - L.: Publishing House of the Academy of Sciences of the USSR 1961. 708 p.). The enthalpy of melting at a working temperature of 410°C is 310 kJ/kg.
Настоящее изобретение обеспечивает работу теплоаккумулятора в температурном диапазоне 396-400°С с удельной энтальпией плавления 365-375 кДж/г (табл.). Новизна заявляемого состава по сравнению с известным, заключается в том, что для обеспечения работоспособности в температурном интервале 396-400°С с удельной энтальпией плавления 365-375 кДж/г, дополнительно содержит вольфрамат свинца при следующем соотношении компонентов, мас. %: 35-36 мас. % хлорида лития, 57-58 мас. % хлорид свинца и 7 -7,5 мас. % вольфрамата свинца.The present invention ensures the operation of the heat accumulator in the temperature range of 396-400°C with a specific melting enthalpy of 365-375 kJ/g (table). The novelty of the proposed composition in comparison with the known one lies in the fact that, in order to ensure performance in the temperature range of 396-400°C with a specific melting enthalpy of 365-375 kJ/g, it additionally contains lead tungstate in the following ratio of components, wt. %: 35-36 wt. % lithium chloride, 57-58 wt. % lead chloride and 7 -7.5 wt. % lead tungstate.
Задача изобретения - обеспечение работоспособности теплоаккумулирующей смеси на температурных уровнях 396-400°С. Поставленная задача достигается тем, что теплоаккумулирующая смесь, включает хлорид лития, хлорид свинца и вольфрамат свинца при следующем соотношении компонентов, мас. %: хлорид лития - 35-36; хлорид свинца -57-58; вольфрамат свинца - 7 -7,5.The objective of the invention is to ensure the efficiency of the heat storage mixture at temperature levels of 396-400°C. This task is achieved in that the heat storage mixture includes lithium chloride, lead chloride and lead tungstate in the following ratio, wt. %: lithium chloride - 35-36; lead chloride -57-58; lead tungstate - 7 -7.5.
Предлагаемая солевая смесь исследована дифференциальным термическим анализом (ДТА). Квалификация исходных солей не ниже "х.ч.". Все составы выражены в массовых процентах, а температура - в градусах Цельсия.The proposed salt mixture was investigated by differential thermal analysis (DTA). Qualification of initial salts is not lower than chemically pure. All compositions are expressed in mass percent, and the temperature is in degrees Celsius.
Удельную энтальпию плавления образца эвтектического состава определяли методом количественного ДТА:The specific enthalpy of melting of the eutectic sample was determined by quantitative DTA:
ΔmHE=Δ1Hэт (SEtE/Sэтtэт), кДж/г,Δ m H E \u003d Δ 1 H floor (S E t E /S floor t floor ), kJ / g,
где Δ1Hэт - удельная энтальпия фазового перехода эталонного вещества, близкого по температуре фазового перехода к образцу исследуемого состава, Дж/г; SЕ, Sэт - площади пиков дифференциальных кривых эвтектического состава и эталонного вещества соответственно; tE, tэт - температуры кристаллизации (плавления) эвтектики и эталонного вещества соответственно.where Δ 1 H et - specific enthalpy of phase transition of the reference substance, close in phase transition temperature to the sample of the composition under study, J/g; S E , S et - the area of the peaks of the differential curves of the eutectic composition and the reference substance, respectively; t E , t et are the crystallization (melting) temperatures of the eutectic and the reference substance, respectively.
Предлагаемая нами солевая композиция отличается тем, что, данная теплоаккумулирующая смесь по сравнению с прототипом обладает меньшей коррозионной активностью, высокой плотностью и имеет повышенную удельную теплоту плавления на 55-65 кДж/г, по сравнению с аналогом, что приводит к снижению энергетических затрат и повышению тепловыделения.The salt composition proposed by us differs in that this heat-storage mixture, in comparison with the prototype, has less corrosiveness, high density and has an increased specific heat of fusion by 55-65 kJ/g, compared with its analogue, which leads to a decrease in energy costs and an increase in heat generation.
Для подтверждения температуры и энтальпии плавления данной теплоаккумулирующей смеси применили установку синхронного термического анализатора, модификации STA 409РС (термоанализатор), выпущенного германской фирмой «NETZSCH», и предназначенного для измерения термодинамических характеристик (температура и энтальпия фазовых переходов, теплоемкость) и регистрации изменения массы твердых и порошкообразных материалов в широком диапазоне температур от +25°С до +1500°С.To confirm the temperature and enthalpy of melting of this heat-storing mixture, we used the installation of a synchronous thermal analyzer, modification STA 409RS (thermal analyzer), manufactured by the German company NETZSCH, and designed to measure thermodynamic characteristics (temperature and enthalpy of phase transitions, heat capacity) and register changes in the mass of solid and powder materials in a wide temperature range from +25°C to +1500°C.
Настоящее изобретение обеспечивает работу в качестве теплоаккумулирующего материала на температурных уровнях 396-400°С.The present invention provides operation as a heat storage material at temperature levels of 396-400°C.
Технический результат достигается тем, что теплоаккумулирующий состав, содержит хлорид лития, хлорид свинца и вольфрамат свинца при следующем соотношении компонентов, мас. %: хлорид лития - 35-36; хлорид свинца - 57-58; вольфрамат свинца - 7 -7,5 (табл.).The technical result is achieved by the fact that the heat storage composition contains lithium chloride, lead chloride and lead tungstate in the following ratio, wt. %: lithium chloride - 35-36; lead chloride - 57-58; lead tungstate - 7 -7.5 (table).
Пример 1. В электропечи шахтного типа переплавляют безводные соли квалификации «чда» (LiCl, PbCl2 и PbWO4) 0,35 г (35 мас. %) хлорида лития + 0,58 г (58 мас. %) хлорида свинца + 0,07 г (7 мас. %) вольфрамата свинца. Температура плавления смеси 396°С, удельная энтальпия плавления 375 кДж/г.Example 1. In a shaft-type electric furnace, anhydrous salts of the "analytical grade" (LiCl, PbCl 2 and PbWO 4 ) are remelted 0.35 g (35 wt.%) lithium chloride + 0.58 g (58 wt.%) lead chloride + 0.07 g (7 wt.%) lead tungstate. The melting point of the mixture is 396°C, the specific enthalpy of melting is 375 kJ/g.
Удельная энтальпия плавления рассчитывалась по формуле:The specific enthalpy of melting was calculated by the formula:
, кДж/кг, , kJ/kg,
где ΔtHE - удельная энтальпия фазового перехода вещества, близкого по температуре фазового перехода к исследуемому составу, кДж/кг; SЕ, Sэт - площади пиков дифференциальных кривых, отвечающих плавлению эвтектического состава и фазовому переходу эталонного вещества соответственно; ТЕ, Тэт - температуры плавления эвтектического состава и фазового перехода эталонного вещества соответственно, К. Окончательное значение энтальпии находили как среднее трех измерений. В качестве эталонного вещества взят хлорид лития (температура плавления 610°С, удельная энтальпия плавления 408.9 кДж/кг). Удельная энтальпия плавления эвтектики предлагаемого состава равна 375 кДж/кг.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, kJ/kg; S E , S et - areas of the peaks of the differential curves corresponding to the melting of the eutectic composition and the phase transition of the reference substance, respectively; T E , T et - the melting temperature of the eutectic composition and the phase transition of the reference substance, respectively, K. The final value of the enthalpy was found as the average of three measurements. Lithium chloride was taken as a reference substance (melting point 610°C, specific enthalpy of melting 408.9 kJ/kg). The specific enthalpy of melting of the eutectic of the proposed composition is equal to 375 kJ/kg.
Пример 2. В условиях примера 1 переплавляют безводные соли квалификации «чда» (LiCl, PbCl2 и PbWO4) 0,355 г (35,5 мас. %) хлорида лития + 0,575 г (57,5 мас. %) хлорида свинца + 0,07 г (7 мас. %) вольфрамата свинца. Температура плавления смеси 398°С, удельная энтальпия плавления 373 кДж/г.Example 2. Under the conditions of example 1, anhydrous salts of the analytical grade (LiCl, PbCl 2 and PbWO 4 ) are remelted 0.355 g (35.5 wt.%) lithium chloride + 0.575 g (57.5 wt.%) lead chloride + 0.07 g (7 wt.%) lead tungstate. The melting point of the mixture is 398°C, the specific enthalpy of melting is 373 kJ/g.
Пример 3. В условиях примера 1 переплавляют безводные соли квалификации «чда» (LiCl, PbCl2 и PbWO4) 0,357 г (35,7 мас. %) хлорида лития + 0,573 г (57,3 мас. %) хлорида свинца + 0,07 г (7 мас. %) вольфрамата свинца. Температура плавления смеси 399°С, удельная энтальпия плавления 370 кДж/г.Example 3. Under the conditions of example 1, anhydrous salts of the analytical grade (LiCl, PbCl 2 and PbWO 4 ) are remelted 0.357 g (35.7 wt.%) lithium chloride + 0.573 g (57.3 wt.%) lead chloride + 0.07 g (7 wt.%) lead tungstate. The melting point of the mixture is 399°C, the specific enthalpy of melting is 370 kJ/g.
Пример 4. В условиях примера 1 переплавляют безводные соли квалификации «чда» (LiCl, PbCl2 и PbWO4) 0,36 г (36 мас. %) хлорида лития + 0,57 г (57 мас. %) хлорида свинца + 0,07 г (7 мас. %) вольфрамата свинца. Температура плавления смеси 400°С, удельная энтальпия плавления 365 кДж/г.Example 4. Under the conditions of example 1, anhydrous salts of analytical grade (LiCl, PbCl 2 and PbWO 4 ) are remelted with 0.36 g (36 wt.%) lithium chloride + 0.57 g (57 wt.%) lead chloride + 0.07 g (7 wt.%) lead tungstate. The melting point of the mixture is 400°C, the specific enthalpy of melting is 365 kJ/g.
За пределами указанных конструктивных интервалов повышается температура плавления и нарушается однофазность, т.е. тепловыделение становится неравномерным.Outside the specified design intervals, the melting temperature rises and the single-phase structure is disturbed, i.e. heat dissipation becomes uneven.
В таблице приведены сравнительные характеристики физико-химических свойств прототипа и предлагаемого состава и состава, выбранного в качестве прототипа.The table shows the comparative characteristics of the physico-chemical properties of the prototype and the proposed composition and the composition selected as a prototype.
Из таблицы видно, что предлагаемый состав обеспечивает работоспособность теплового аккумулятора в диапазоне температур 396-400°С с удельной энтальпией плавления 365-375 кДж/г, что на 55-65 кДж/кг выше по сравнению с прототипом.The table shows that the proposed composition ensures the performance of the heat accumulator in the temperature range of 396-400°C with a specific melting enthalpy of 365-375 kJ/g, which is 55-65 kJ/kg higher compared to the prototype.
Claims (2)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2799874C1 true RU2799874C1 (en) | 2023-07-13 |
Family
ID=
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1079545A (en) * | 1963-12-09 | 1967-08-16 | Hooker Chemical Corp | Composition for and method of storing heat |
| SU1800835A1 (en) * | 1990-02-28 | 1996-09-10 | Куйбышевский институт инженеров железнодорожного транспорта им.М.Т.Елизарова | Heat accumulating composition |
| RU2405019C1 (en) * | 2009-04-13 | 2010-11-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный университет путей сообщения" (СамГУПС) | Heat-retaining composition |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1079545A (en) * | 1963-12-09 | 1967-08-16 | Hooker Chemical Corp | Composition for and method of storing heat |
| SU1800835A1 (en) * | 1990-02-28 | 1996-09-10 | Куйбышевский институт инженеров железнодорожного транспорта им.М.Т.Елизарова | Heat accumulating composition |
| RU2405019C1 (en) * | 2009-04-13 | 2010-11-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный университет путей сообщения" (СамГУПС) | Heat-retaining composition |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Бисергаева Р.А., Кочкаров Ж.А., Аутлова Х.А., "Фазовые равновесия и синтез в расплавах системы Li,Pb//Cl,WO4", Известия ДГПУ, т.13, номер 3, 2019, стр.14-24. Zh A Kochkarov, A.A. Baysangurova, Z.S. Khasbulatova, M.V.Khubaeva, Z. Sh. Abubakarova, D.Z. Maglaev "Quaternary reciprocal system Li,K,Pb//Cl,WO4" IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 905 (2020)012009, doi:10.1088/1757-899X/905/1/012009. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Masset et al. | Thermal activated (thermal) battery technology: Part II. Molten salt electrolytes | |
| US4637888A (en) | Reversible phase change composition for storing energy | |
| US4287271A (en) | Electrolyte for an electrochemical cell, and an electrochemical cell including the electrolyte | |
| Hirschey et al. | Review of inorganic salt hydrates with phase change temperature in range of 5 to 60° C and material cost comparison with common waxes | |
| RU2799874C1 (en) | Low-melting heat storage salt mixture | |
| US20130284970A1 (en) | Heat transfer medium for solar thermal systems | |
| US20170283676A1 (en) | Composition for thermal storage and heat transfer applications | |
| RU2326920C2 (en) | Heat-retaining composition | |
| EP0255928B1 (en) | Hydrated calcium bromide reversible phase change composition | |
| RU2813183C1 (en) | Low-melting heat storage salt mixture | |
| EP0139829B1 (en) | Reversible phase change composition for storing energy | |
| Mitra et al. | Ternary chlorides in the systems ACl/TbCl3 (A= K, Rb, Cs) | |
| RU2817998C2 (en) | Heat carrier from halides of alkali metals | |
| JPH08218063A (en) | Latent heat-storing material composition | |
| RU2819041C1 (en) | Heat-accumulating mixture of lithium, sodium and calcium halides | |
| RU2272822C1 (en) | Heat-storage composition | |
| RU2478115C1 (en) | Heat-retaining composition | |
| RU2778349C1 (en) | Molten electrolyte for a chemical current source | |
| RU2462497C2 (en) | Heat-retaining composition | |
| Akamo et al. | Salt Hydrate Eutectic Mixtures for Near Ambient Thermal Energy Storage Applications | |
| RU2495900C2 (en) | Heat-accumulating composition | |
| RU2714512C1 (en) | Melted electrolyte for chemical current source | |
| RU2272823C1 (en) | Heat-storage composition | |
| RU2410799C1 (en) | Electrolyte for chemical source of current | |
| Seifert et al. | Na3GdCl0-A compound with uncommon phase transitions |