Теплоаккумулирующие материалы на основе пятерной взаимной системы Li, Na, K, Sr, // Cl, NO8 тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.04 ВАК РФ

РГ6

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ ОБЩЕЙ И НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ им. Н. С. КУРНАКОВА

На правах рукописи

ГАМАТАЕВА Барият Юнусовна ТЕПЛОАККУМУЛИРУЮЩИЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ПЯТЕРНОЙ ВЗАИМНОЙ СИСТЕМЫ и, N3, К, Бг, // С!, N0*

02.00.04 — физическая химия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Москва — 1995

Работа выполнена на кафедре химии Дагестанского государственного педагогического университета

Научные руководители:'

доктор химических наук, профессор Гасаналиев А. М. кандидат химических наук, стар. науч. сотр. Диблроа М. А.

Официальные оппоненты:

доктор химических наук Данилов В. П. кандидат химических наук Грызлова Е. С.

Ведущая организация Самарский политехнический институт

Защита состоится « ___ 1995 г.

в час. на заседании специализированного совета К.002.37.02

по защите кандидатских диссертаций в Институте общей и неорганической химии нм 11. С. Курнакова РАН по адресу: 117907, ГСП-1, г. Москва, Ленинский проспект, 31.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ИОНХ РАН.

Автореферат разослан « ^ __ 19Э5 г.

Ученый секретарь специализированного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Актуальность' проблемы. Основным направлением исследований в области хпмяи яеляєтся создание но*-'.-еых материалов с заданными свойствами на основе многокомпонентных систем, что дает возможность для комплексного использования , скрья и побочных продуктов, сберегающих энергетические 2 ТРУДОВЕЄ ресурсы. К числу важных процессов с „участием расплавов солей отно^іся. аккумулирование я перенос тепловой энергии..

Аккумулирование - это дополнительный источник получения энергии, позволяющий уменьшить потребность в первичных енергоресурсах. .

Одно из ведущих мест е практическом использовании пзинад-лежит ионным расплавам из сыесеЛ галогенидов и нитратов щелочных и щелочноземельных металлов, обладающих термической устойчивостью, високими значениями плотности и^тегуюты (разового перехода, низкими температурами кристаллизации.'

Би бор объектов исследования сиотемы, вклшащэй хлориды

и нитрата лития, натрия, калия, стронция, обусловлен тем, что

бинарные и более сложные расплавы:с их участием ’ ., об-.

ладают комплексом окзико-химических свойств,перспективных в при

. с?#

кла-дном отношении, і? частности для аккумулирования среднепотен циалькоЛ тепловоз энергии (' Ю0-*600*С ). ■

ЦйЧЬ РАБОТЫ . ' ' .

1. Разработка алгоритма оозданвя тедлоаккумуляруших материалов на основе солевых систем.

2. Теоретический анализ и экспериментальное изучение пя--

терной взаимной системы ІІ) /¡сс, К, 5і"Ц№, . пврспектгвноа

для поиска энергоемких солевых композиции с г*ылературами

-к- .

плавления е интервале 100т6Ш°£.

3. Экспериментальное изучение ТеПЛОфаЗИЧвСКИХ СВОЙСТВ ЕЫЯВ-леннкх эЕтетических смесей и оценка их пригодности дал аккумулирования тепловой энергии. ' • ’

НАУЧНАЯ КОИЛЗНА • РАЮТЬ' .

1. Разработан алгоритм создания теплового аккумулятора с £,азопзреходнъ'м рабочим материалом на основе солевых расплавов.

2. С применением ■ комплекса методов физико-химического анализа изучена пятерная взаимная система У#) из

восьми соле»;: . . .

- проведена дифференциация; • " .

- описаны химические реакции "'бмена;

- осуществлен ЕьЗор энергоемких стабильных севших элементов;

- влрррче исследованы диаграммы плавкости двух тройных систем

(Ьщ -уУйл^ ,

одной четверной системы (1/!Щ - г/аУС>2 -к//£>*- . ) »тРех

стабильных секулих треугольников. . '

3. Экспериментально определены теплоты фазовых переходов, плотность и температура разложения 20 солевых сыесой на основе, хлоридов и нитратов лития, натрия," калия, стронция.

рс

ПРАКТИЧЕСКАЯ' ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ. •

На основании данных полученных при исследовании системы с участием хлоридов и нитратоЕ щелочных и щелочноземельных метал;, ^в, разработаны низкоплавкие тешюаккумулирувдве материалы, которые прлии успешные испытания на экспериментальном полигоне Объединенного научно-исследовательсхяго центра научного объединение " ИВТАН " Российской Академии наук. .

-.г-

ПУЫШКАЦИИ. По содержанию диссертация опублккошнн 4 научные работы.

АПР0БАЦ/1Я РАБОТЫ. Основные результаты работа докладывались на научно-практической конференции ( г. Севастополь, 1950 г.) и егегодных сессиях научно-исследовательских работ в Даггоспедуни-верситете ( г.Махачкала, Іі92-І904г.).

ОЕЬІі.і И СОДЕРЖАНИЕ РДЕСТЫ, Диссертация изложена на ... страницах машинописного гэкста, гклвчает таблиц, Ж рисун- . кое и состоит из введения, 4 глав, В1.ВОДОЕ, списка литературы из 65 наименований. '

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ■ ■ •

Зо введении дан ;.ра»кий обзор состояния проблемы, обоснована её актуальность. ■

Б первой главе дан литературный обзор, рассмот рени способы аккумулирования, критерии выбора и принципы разработки ..изопсроходных материалов. Приеден квитический анализ физико-химических свойств безводных $азопереходпых материалов на основе хлоридов и нитратов щелочных и щелочноземельных металлов Отмечены достоинства аккумуляторов розового перехода. Описан алгоритм создания теплового аккумулятора с £азопереходным рабоЧі чим телом из безводных соединений ( Рис. I.) Обоснован Еі:бор объкта и поставлены задачи исследований. •

Бо г і о р о главе излагаются методики исследования многокомпонентных систем. ■

Дано краткое описание методик: ' • '

- дифференциального термического анализа ( ДТЛ ); ’

- визуально- политериического метода ( Е1Л ); .

- дифференциальной сьакирушеЯ і.аллориметрии ( ДСК-9І0с ТА-І090

Іирки " Дшон "); •

-6-

ґисЛ Алгоритм разработка теплового аккуму^тора с $азопереходнш рабочем телом из безводных соединений.

- терногравимЕтрического анализа ( ТРА-951 с ТА-1090 г^ирмн

" Дшон "); ■ ■

- исследования плотности методом гидростатического взвешивания платинового парика.

В третьей главе предстаЕлены результате экспериментального изучения диаграмм плавкости огранящкх элементов пятерной взаимной системы из хлоридов и нитратов лития, натрия, калия и стронция.

' ^ ДВОЙНЫЕ СИСТЕМЫ •• •

• По диаграммам’плавкости двойных систем имеется обширная информация. Анализ данных литературы, е сочетании с нашими экспериментальными. исследованиями этих систем, показывает сооте^т-. ствйе их следующим основном группам: . .

• I. Простые эвтектические системы ( ¡11$ '

-УаУ/3, /-;а^ ~^/Щ)х> -Зг/Щ)л, ^-ЩЩд,

Ш-Шъ, Уа££-МРь, ); ■

■ 2. Системы с образованием соединений конгруэнтного

(1//Щ-М0) , КМ. - ) И инконгруэнтного ( Ь'1Р -

К12 - ¡С /VС3 ) плавления;

3. Системы с образованием непрерывных рядов твердых растворов ( ~ )-

Для аккумулирования тепла в интервале температур Ю0+ 600 *С могуа быть использовали 15 из 16 соловых смесей двойных систем.

ТРВЙНЫЕ СИСТЕМЫ ' • ,

. Из б тройных систем огранения ЕперЕые нлми изучены системы

ЪЩ -ЯаЩ - и ш/М>з - $г/Щ)л.,

поскольку е данные системы входит нитрат лития, обладания вы* сокой теплотой разового перехода ( 370 к£г/$г), термически ста бальный до 500*£ при температуре плавления 256*С и не оказы-

•вашвй корродирующего действия на многие металлы и их сплавь и относительно дешеви": среди литиевых соединений. Вследствие указанных причин, нитрат лития и смеси на его основе представляют большой практический интерес с точки зрения аккумулирования тепла. . _

системы -$ґ[гіРА )д, и ~ ~^г/^з)л-

Для ЕЫЯЕленил точек нонваркантного равирЕе-тш ( табл. I.) в системах изучены политермическпе разрезы ШУ и ¿В соответственно, выбранные на основе правил проекционно-термографического метода (' рис. 2,4^).

Мь

Рис.2. Располоха нле ■ политеркдческого . разреза на треутог

N -/¡ушке составов сис

-ТЄШ ЫЩ-МОЛ0/-

Р ис.З. Диаграмма со-

с.ояняя поли- ¿00 термического разреза МУУ системы

-9-

Sr(*% 645 ¿

мол#

MX

.336

клюл

Рис. .4.•і’^сшсио.лиїліе ііо.»;.тиі'Гл.чесі.ого }:;ізрозй Àà па . їрсії'а.ьіші.-е состуі-си’ с;:сїє!.:н ИЩ’ЛУС}^г(Щ]л.

ЬХ

9м

■4ÙO

fi.

г"\

■ V

» Пі

■ N, ^ >/32

О О——о-go-o— Ш

і : і

fi АО [ЩИ ^ -j

[i^Sr(^o})L J

4o

ПОЛ-Х

60

t,f>C

ô.

,'04-Srf^

J

3i:c. u. A-ai'pavua состЬяіхя пол;;те;рл5ческогэ разроза Аіі систеїїЬ'

"ІО- .

« >

. На диаграммах состояния разрезов МУ в АЕ получены проекций тройных точек нонвариантного равновесия ^ и ¿-( рис. о,5 ). .

Для нахождения состава тройных эвтевтик изучены такке политерми-ческие разряды, проведенные из полюса кристализации нитрата стронция через точки £ и і к системам -/іаґ/Р^ нЬіМІ)д 'ІСА/Р^

( рис. 2,4 ). По данным этих разрядов выявлены низкоплавкие об-

• ласти вблизи тройных эвтектик ( 6-9 и 12-16 масс. % нитрата стронция соответственно), смеси котррых кристаллизуются в интервале 200 и 120-125 і бея разделения термоэффектов. ■

. ТР0Л-2Й БЗАШНЬЕ' СИ0М.Ш ' ’ .

Анализ систем с участием нитратов и хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов показывает, что взашшая система из нитратов и хлоридов литая, калия, является носителем наиболее энер- ' гоемкой смеси. ,

Исходя из этого нами Ехшрвые методом ДТА исследована стабяль-нал диагональ //Л^ - £££- тройной взаимной системы

Ь;,£Ци,щ

Систем ък//А-ХМ. ЛикЕНцус диаграммы состояния представлен еєтеями кристаллизации нитрата лития, хлорида‘лития и хлорид калия. Образование хлорида лития в системе происходит пс перитектической реакции пги 212 £. Наиболее низкоплавкой в ■ системе является смесь, состав и температура которой дакы е таб-

■ лице I. Поскольку хяорид калия, как и нитрат лития, обладает высокой тртлото": фазового перехода ( 353 кДд/кг), то на кривой ох лаадения выявленной смеси такяе проявляется термоэффект интенсивного тепловыделения. ■

■ чьгы;рпьз исистал ' . .

Р состав огранякшх элементов изучаемой системы входят две четверные системі- 1)Сі 'ЛгЩі И ~ІЇХ//03~

— у {

ЬпррЕые экспериментально изучена четверная система ІЩ 'МЩ - ХЩ )х ( Г-ЕС. 6 ). В результате прове-

денных исследований выявлена нгзкоплаЕная область ( 1,5-о,5 мол.# нитрата странция), составы которой кристаллизуются при температуре 105 °С без разделения термоэффектов ( рис. 7). Следовательно, для аккумулирования тепла при указанной температуре могут быть использованы смеси, содержащие:

кол'.# ' ■ масс.%

1:^3 36,15-36,34 27,25-23,0 ' '

. У/ЯУД; 17,37-17,73 16,12-17,0

' \LH0i 43,54-43,83 48,53-49,4

1,5 - 3,5 3,6 - 8,1

■ ЧііїЕЕРКЬЕ •- ЪЗыЗлБЫЕ СИОТаш ' .

Наибольшими теплотами плавления обладают эвтектические смеси, в состав которых входят соли стабильных секуцих элементов взаимных систем. Б четверных взаимных системах таковыми являются соли стабильных секущих треугольников. .

- - Система 1;,Уа,К

1ройные взаимные системы огранения связаны мегду собоЛ следующими термохимическими уравнениями реакций: . .

Іііб ікщ +Ш - М,

<=£НМ+МРі - Ы х9)г*/^£

. 1,;££ +#а^Ол+=£.Ц*£>1+УАСе —• /1.04 *%>*/)£А .

Три пара солаЯ, расположенные а правых ча.стях уравнений, образуют стабильные диагонали соответствующих троіїшх взаимных систем, которыми определяются стабильные секущие и ІІ^С^ - л/а ££г-Кл/Рд Енутри призмы состав. Носителем энергоемкой солевой композиции является сечение ІіЩ -Уа&-хс£.

1Щ .

t.eC,

/20,

■ico

C, i г s н Sr(/va3^ з М0А.Г

Рис. ?•. Диаграмм состояния дсштермического разреза

£,- системы hЩ -Ь'аУЦ -хщ -Sr/ЩJA.

Жи^киЯ- vfa-£<

JítpffO-Z- среуо.

55~6

с\э

НОЛ.%.

$0! лксг

ес. '-6. Расположение полктермического разреза СД на

треугольнике составов система 1Ш -УайР- .

.' '7. Диаграмма состояния политериичаского разреза СД системы ЬШ -У&№-5г///^л .

' Система LlrfPj - ~~ #££- . Состав и температу-

ра плавления эвтектики дани в таблице I. Ка термограмме эвтекти-46скол смеси только один термоэффект, сЕидетельс^Еующий О раЕНО-еєсш жидкой и твердой £аз. В результате исследования выявлена низкоплавкая область Еблизи тройной эвтектики ( 4-5 касс./? хлорида натрия), смеси,которой кристаллизуются при температуре 160 £ без разделения термоэффектов. В целях аккумулирования могут . быть использованы смеси следующих составов: .

' мол»% масо.$ .

L/Щ 54 - 55 55,0 - 56,0

J\>aȣ 3,0 -4,0 . ' 4,0 -5,0

■ £££. 42 - 43 40,0 - 41,0 ’

Система Jjî, rftlj . . ‘

Тройные вэаишше системы связаны меаду собой следующими термохимическими уравнениями реакций: ■ \

- +-іг£г/Щ)л-

■ ¿} il + ІЇйЩ ¿¡Щ +J/O.U.

• Носителем наиболее энергоёмкой смеси солен является секущий треугольник Ь'М-М££ Jjt •

Система li>№ ££ ~ &/Мі /д, ■

Для определения исходных компонентов в эвтектической смеси, исследован одномерный политермический разр.е,з СД, где С~

35% &/Мз)л. > Я) - JXJŸaU + 3S^L;C£ -

£ рле о). Диаграмма состой ия этого разряда характеризуется пересечением шний Пі-рьичноіі (Stf/V^ ¿;1£)и вторичной кристаллизаций Е точке В, которая яеляєгся отображением пересечения есслє-.. емых разрезом линий моковарнантного равновесия (рис.9.)

'Линии вторичной кристаллизащ:и 1ё> Ь'М -гУа.{-^пе~

.ресехаются с эвтектической прямой в точках йиС, котог^е определяют направление на эвтектику с полюсов кристаллизаций нитрата стронцяя. п хлорида лития. Состав и температура эвтектики дани в таблице 1. '

На термограмме эвтектической смеси отмечен; только одни термоэффект, свидетельствующий о равновесии ашдкой £азы с тр-эь',.7. твердыми фазами: /¡^ 1)Ц£. +Л/р-1£г + ^ •

Система I», /С, Ц£¿,¿№3

Тройные взаимные системы связаны мевду собой следующими термохимическими уравнениями реакции:

+Ш<=±Ла.И -¿зк%х/з*£

• /У4 к££ +£&?Мк)1-/£,**£Ъгх/**£

+±£г££ь МСг +£ ¿г/щ)л - /I

Стабильным-; агональным сечением системы является треугольник

!>гщ-£и^м%)а» ■- , ; •

Система .Л&, /Г, №//££, ■

. Тройные взаимные системы связаны между собо^ следующими термохимическими уравнениями реакций:

^аЩ '+££1

МО* ^ /*«£ .

<//а//Рл ^ Ж № ^£'/Уфл - /4 ¿/#/>**/¿*4

Стабильными сечениями системы являются

/&££ ’Ш- И •/*,й£г ~ил/% ~ З'/'ЩЛ •

1ами изучен впервые с: бмьнкй секущий треугольник^#

■ с »секс ми-га-*г/щм

Для определения концентраций исходных ¿.оппонентов з нонвариант-

f/аЄЄ . ОШЬ% ш ¿ I?/

. • . /\С£,

Рис. 'ІО, Расположение лолитермического разреза ICI на .

’ треугольнике составов системы J^clLI - ■

Рис. П. Диаграмма состояния долитерыичаского разреза Kh . систеїік

' -п- _

«

■ ной точке экспериментально изучен одномерш,:2 полатермическкй , разрез Й I}, где К - 1Ъ% - 85$ и Ь-1Ь% 65$

5г(Щ)$, ( рис.10).

- На рисунке II приведена диаграмма состояния полатзркическо-го разреза и. .

Линии первичной и вторичной кристаллизация пересеваются с эвтектической прямой В одной точке вследствие того,'что изучаемый разрез паресэкает нонвариантную точку. На терг\:огра:л:е этой смеси отмччен только один ~зрноэ£Сект, свидетельствующий о наступлении эвтектического равновесия:

Состав и температура пкаЕленпя вь-я&декно2 тройной эвтектики праве-дены в таблице I.

ПЯТЕРНАЯ ЬЗАЫЛАЯ С-ОПЫЛ //а, К, &}/М,

я -* ■>»

■ ' Анализ ограняющих элементов исследуемой системы свидетельст-

вует об устойчивости бинарных твердых растЕоров Енутри трех а более компонентная систем. В результате этого система $г!/ее, Щ ( рис. 12) представлена полями кристаллизации исходных компонентов, твердых растворов ^/ох 1С^.Х)С2) ^1-х)) и соединении конгруэнтного плавленая

(Ык/^)х, кА$гсг>) . Наибольшую область кристаллизаций занимает хлориды а нитрат стронция. •

Для разбиения её диаграммы составов на (¡азэвце ячеЛки использован метод основанный на теории градов. Бее вершины политопа условно обозначены Х^Хз, и ?-Д- С таблица Ниже). Разбиение про: -де;.о с учетом соединена конгруэнтного плавления и получены 6 £азо вые ячеГжи - соответствующие пентатопам плтерно;! взаимно« систег.'.ь’

I. -мм -т -ь',мг

2 • ЫМ-л/аМ.- -$4Щ)ь - Гл ЗгЦ,

- п

Рис. 12. •

Проекция ЕОСЫИЕЗРЕШННОД ПЕИЗМИ СОСТаЕОЕ Сйотеки

Рациональная матрица инвдценций пятерной взаимной системы

]г!,л/а, V, ¿г//сг,М%-.

к, Ъо ** *9 •* •3 •*8

£г*л. 1 0 О 0 У 0 О / /

%(*лЫЦ) 0 0 0 / 0 / 1 /

** ЖЩ 1 0 / О i /

¡СЩ 1 0 О / / /

*3 О 4 / / /

*1 ыа \ 1 / / /

*г \ / /

МП \ / /

Г/а-М. \ /

*3 \

. .

0. ¿'Л? се - &£*<,

л-Лее'№ -1;У03 -Sr/м4Jtl -/;х/Щ '5 • М Се -¿;Уа -у/аУА - Зг/УРэь -¿У/У#ь *-Ме- *се-#Щ - !г^Л

Все выделенные яёнтатопы имеют характер пятерных систем из шести ионов. При дифференциации выявлен дополнительны,“ внутренний секущий £е - черверной Еза;и.;кон системы.

рис. 52). Описание химических р^н.цпц в потерной Езаимноц системе 1/1, Уа, А", •Г/* //¿¿у Уг^ проведено на основе алгоритма описания химических риакци»” в миогококпо-нентннх римеуйх на базе матриц ионных индексов исходных солей

Ниже приведены модели уравнения. химических реакций соответствующие пятеркой взаимной системе. //', М}; К^Г'Ц^, •

1. 3$гЫл +#аЩ

2.0+Щ+АшА!/Л%£ =1/ее+Ше+Уаге+Л&/щ^

з. +лг/лл]% +щ г ¿¡Щ +лге +лУаге ^¿уу^

4 -1Лех +МаУ% +МЩ Ч/Щ =вйй*/4 +Ш+М*е+£5г1'У4,}1

5.$гС£Л +УйМА-г1Х//% +1;Щ =&К/М3)Л +£Г£ гУаСС

6. *лУаЩ *кЩ +¿;У % -¿/к/У^ +/Уасг * ¿г/У%

7. 5Щ+А//аУ% +Л&Щ - ¿¿/ее +ЛМ£г+ЛлЬее

8. Иг£р^ +ЛаУ% +М/Н(Щ)1+&Щ = М>'Се +ЛЬ ее +34г/У0^

з. ХЬ-Щ' +^лУо6 +щщ)^1;щ - л&ее+^е+ме ^леущ^

=/¿^4 +&се +лль'ее+ля?мц1

и. ЗЬЪ+ЛбМГлЛЬк+АлЬЩ -+1;££ +лЖи + А$г/У4^

12. зщ +<'ЖУ% =£Ысг +лксг +лмгее+ззущ)^

13. вгХх / +уо^/оь = ¿>У% у +Уа ¿г * ¿ул//>3^

I +Щ+М/Мь)гШ*Уаег+£м+лфУЩа,

15. АК^гС^ +МУ% = МЩ -+ёксе +Уа£С+ЛЗг/т/л

-С10- . '

16.=l;K/fi'%)j?Mc£r£Miâé>rSr/A'4jZ'

17. HiSrte^ + МаУР3+#Щ +31Щ ^¿¿'/е/У/Ц^^УаИ * Sr'/A'ûj^ ï'à.AKtf-Sr&i +/*ЬЩ +Л*У% +&Щ =jJ,M +//qJ£ *?a'££ +4Sr/*tQ

у-ЛУалЦ +LtKftftfa+Jto/№i-3l/ce+AA6£e+y*£ê+3Srp!>.)) 23. âKi Srià +АУаУ% +ШЩ)А ~ +ЛУа&* же *Л&/*Ъм. ~

21 • НьМ£н +У&У*з tlfK/ЩJA= ¿,Щ +2Kce +Mttf + ¿f'/y^i .

¿г.М^гЩ +ЗУаУ% +J///Q =Ь‘У/УД,)Л .

2w. RtîrlSf + 4Уй.У% +jü;yp3 - +Meê + Sr/*4л

2i. KxSrüBf -+М1УО3 -»-¿¡урз -¿;n +лш * $r/y£ •

2;. KlSrfy + М&Щ tl;yoi =мщ + мм+&/у% а

Соеокупность урьгьешь: химических реа; цш“ (25) показывает возмолность синтеза различных солених композиций из одних и тех хе ингредиентов и наоборот.

. Ан-лпз диаграмм состояния пятерной взаимной системы к, у», у, >/ ¿г;.щ показывает, что с увеличением числа компонентов системы температура плавления эвтектических смесей постепенно нивелируется. Разность температур уке между двойными и тройными эвтектиками не превышает 4-15"С, и при переходе к чет-вернш и пятерным следует ожидать их дальнейшее вырождение.

’ Аналогично температурам плавления, с увеличением числа компонентов наблюдается снижение растворимости сравнительно тугоплавких хлоридов и нитрата стронция е нитратах щелочных металлов ( от 19 до 1,5 мол.$), что позволяет сделать вкеод о нецелесооб- ’ разности изучения четырех-и более компонентных составов для разработки энергоёмких солевых композиций.

В четвертой главе приведена результаты экспериментального изучения теплое изических СЕОЙСТВ и опенки теп-лоаккумулирушей способности наиболее перспективных солевых сме-сеЛ на основе хлоридов и нятратоЕ лития, калия, стронция. Наи-

более важными теплофизкческимп сеойствшлй тел«аккумулирующего материала ( ТАМ ) являются теплота фазового перехода, платность теплоемкость и теплопроводность.

Для установления предельно допустимой температуры аккумулятора необходимо знать температуру разложения ТА].!, а такг.е её устойчивость ( стабильность ) при многократном повторении цикла " плавление ^кристаллизация".

Экспериментально изучены плотность, теплота Сэзоекх переходов и температуры р.г:злоазнп^ 20 наиболее перспективных для теплового аккумулирования смесей на осноге пятерно"; взаимной системы Уа, //££, . Результаты исследований приведены

Л ж

в таблице I. Плотность изучена при температуре на 10 £ Енше температуры плавления солевых смесей. Рабочая температура аккумулятора, в случае использования смесей данных в таблице I, не долж-

. ч ' •- в

на превышать предела 50 с до температуры разложения. .

Как изЕестло, при конструировании тепловых аккумуляторов необходимым условием яелястся сохранение теплсхТизических свойств вещества в течение длительного периода термоциклирования. С этой целью нами проведены лабораторные и натурные пспытвния Ь смесей из таблицы I ( Х,2,Ь,4,5,7,11,15 ). Н;,ту.ральнке испытания проведет на экспериментальной установке теплового аккумулятора при полигоне Объединенного научно-исследовательского и прочзнодствец-ного центра научного объединения "¡ЕЬТАК" Российской А*адемш! наук. Как показали испытания, смеси химически и термически устойчивы ь интервале рабочих температур, о чем говорит неизменность температур плавления (разложения) и теплот фазоЕых переходов после многократного прохождения циклов "плавление ристал низания".

-м- .

«

Таблица I. Тедлофазические свойства п рспективнкх теплоаккумулирущвх ^аТбрпалов на основе пятеркой ЕЗийшюй системы

п/д! Система состав, в 1.;ОЛ./§ ■ массД ¿/м> С£ ¿"“•А л 55 тгг- ! ■

I ! 2 3 4 5 6 ! 7

I. йыоь-шц-щ ЗС ,94—27,70—*3,6о-—1,0 17—*9 ,*г—о ,6 105 оз.:; НО ! 2087 !

2. ! ¡¡Щ-ХЩ- -' &/щи - Ь-54_-8 26,8-55,9-17,3 120 ООО 106 Т2140 !

3. ! 1//УР6 - Уа/#-¿се. 54.3-3,4-42,3 • 55.4-4,5-40,1 160 510 266 ! 1905

4. ! - кеь 60-40 ' 58,1-41,9 - 166+2 458 272 ! 1918

5. ! Ь.^-ИЩтг 5-80-15 3,03-78,76-16,2 174+1 446 212 ! 1961 !

6. ! Ми/03 2,5-52,5-45 ' . 1,4-47,9-10,7 163+1 16С~ 464 ' 267 ! 1986

7. ! ЬМО^-МЩ-¿Г/Щк 52,5-44,5-3,0 45-47-8 . 2^! ! 347 ! 193 ! 1993 !

6. \А)/Щ-лбле 65-15 . 87-13 ' . 2С8 325 ;63 !1689

9. , /;У^-лй££. 92.5-7,5 . 93.6-6,4 220 330 36^ !18о0 т

Ю. \№-Ы&- 8г/Щ& 13,7-72,-14,3 9-6-1,3-26,7 259 о37 96,3 !3040 • 1

ц* » МЯ'&и- 2Г/Г/03)^ 15,3-51,4-03,3 7,6-32^51 -59,65 271,8 548 153,5 !2'31 !

12. ! кЩ -Яг/Щ)^ 65,6-14,4 74-26 . 272 о25 66,7 1 2049 !

13. хМи-ЛЬЩ- 5.4-88-£, С 3.4-61,4-15 ,С 289,5 405 163 12016 . !

« Продол:- :екие т а б л :: и І.

14. \1,',и-Ш£- 66-7-27 31,36—і ,59-о-х ,05 ЗІи 485 ! 231 і 2211

15. \Ь;а-м#-мс& ЗгСРь 43-5-¿8-6 . 32,4—і ,5—±4,1-19 320 320 !324 і 1263

16. №-$г&л 56,1-16,5-27,4 29,9-і:- ,5-54 ,6 328 526 !оІ8! ,3 і 1573

17 63—37 37,5-6« ,5 ооГ+ 467 ♦ *^С * 1 2І5і_

к. : 71-23 32,9-67,1 ’ 344 5і: !20С і 2178

із. ! 51,9—10-6,1 34-46,1-19,9 402 600 !264 і Г'Г* ¿ООО

20. ! №№- 57,1-12,9 А Г> * 570 • о • * \ -о-і** 2152

«• _ • 26,9-73,1 т;

+ в хлорлдных системах идет си.ъноо испарение при £/2у+2С0 С

. Масса нитратных смесей не изменилась, а б смесях с содержанием хлоридов уменьшение масса с повышением температури е преде,-лах 0,1-0,2% , что связано с испарением хлоридов. ' .

’ ОЩЕ ЫЛЩ1: . ‘ .

і. Дп:і крптлчсо.пй анализ способов аккумулирования тепловой

энергии, критерий выбора и принципов разработки перспективних

фазопореходнкх материалов на основе многокомпонентных систем.

2.Предложен алгоритм разработки тепло аккумулирующих материалов из безводных солей, представляющее собоіі совокупность взаимосвязанных задач от Еыбора компонентов по определенном критериям дая формирования физико-химических систем до разработки конструкция теплового аккумулятора.

3. Дан литературный обзор и сделаны обоыеная даннкх по ди-агр-.ммам состояния, термодинамическим и тепло£изическпд сеоГіст-

■ -З.Ч- .

вам »індивідуальних солей к і:х смесей на основе хлоридов :¡ нитрат toe щелочных пделочноземе.шшх м^тамос, что позволило сделай ЕЫбор пятерной взаимной системи ¡/1, //о, Л', Sr//№, Л7/?; Е качестве объекта исследования. '

4. Впервые изучены диаграммы плавкости двух тройных (іїщ-мнОі 1г/Щ)А ) f одаоа чаг_

Еерно:: (¿} Г/0% -/VuS/O^ — )л J $ трех ста-

і ‘

бильных секуапх треугольников и £L -¿¡tí (¿/’/^^ ~£C£J .

5. На осноЕе "алгоритма описания химических реакций в много

компонентных системах описаны характерные химические реакции пятерной взаимной системы L¡, л/о, К, ІГ //№, У/%. .

6. Изучены теплсЛизические свойства ( плотность, теплота, фазоЕого перехода) 20 наиболее перспективных дш теплового аккуыу-

’* -• *' • лирования материалов, а также термограЕкк'Л-рическик анализом установлены температуры разложения этих смесей. . '

7. дана оценка наиболее важных технологических характерис-

тик 20 ТА1Л на основе хлоридоь и нитратов щелочных и щелочноземельных Маллое. Экспериментально установлена относительная термическая устойчивость и химическая стабильность при многократном повторении цикла "плавление-^ кристаллизация". Лс::одя из этого сделан еыеод смесей Е качестве рабочих материалов тсплоеых аккумуляторов. ’ -

S. ДроЕедекы лабораторные и натурные исга тония рекомендуемых солевых КОМПОЗИЦИИ, которне ЕОДТЕЗРЛПЛ!! ИХ ПС^СПеКТНЗШОСТЬ

как та:.;.