Теплоаккумулирующий материал
Владельцы патента RU 2567921:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") (RU)
Изобретение относится к теплоаккумулирующим материалам, широко применяемым в электронной и холодильной технике, в термостабилизирующих устройствах, в быту. Теплоаккумулирующий материал включает 4,5-6,5 мас.% кристаллогидрата азотнокислого цинка, 10,5-14,5 мас.% кристаллогидрата азотнокислого никеля, 16,5-18,5 мас.% кристаллогидрата азотнокислого магния и до 100 мас.% кристаллогидрата азотнокислого лития. Указанный теплоаккумулирующий материал имеет работоспособность в интервале температур +25,5±0,5°C. Технический результат изобретения - уменьшение величины переохлаждения кристаллогидратной эвтектической системы. 1 табл., 3 пр.
Изобретение относится к разработке теплоаккумулирующих материалов, применяемых для обеспечения рабочих режимов эксплуатации электронных элементов, приборов и приводов, в термостабилизирующих устройствах, а также для стабилизации положительной температуры при перевозке объектов логистическими компаниями и в быту.
Известны теплоаккумулирующие материалы с температурами плавления +24,2±0,1°C (а.с. 812821, C09K 5/06, СССР) и +25,8°C (а.с. 842094, C09K 5/06, СССР).
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является теплоаккумулирующий материал с температурой плавления +25,8°C (а.с. 842094, C09K 5/06, СССР), состоящий из кристаллогидрата азотнокислого марганца и кристаллогидрата азотнокислого цинка.
Недостатком данного теплоаккумулирующего состава является увеличение температуры переохлаждения, которая может достигать более 20°C уже на 5 цикле плавления и кристаллизации. Увеличение величины переохлаждения может негативно повлиять на устойчивую работу термостабилизирующих устройств. Для поддержания постоянной температуры в различных электронных устройствах требуется комплект теплоаккумулирующих составов с различной температурой плавления, отличающей на 0,1°C и 0,01°C.
Задачей изобретения является разработка состава теплоаккумулирующего материала и обеспечение возможности его стабильной работы при температуре +25,5±0,5°C.
Техническим результатом изобретения является уменьшение величины переохлаждения кристаллогидратной эвтектической системы.
Поставленный технический результат достигается тем, что теплоаккумулирующий материал, включающий кристаллогидрат азотнокислого цинка, дополнительно содержит кристаллогидрат азотнокислого никеля, кристаллогидрат азотнокислого лития и кристаллогидрата азотнокислого магния, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Zn(NO3)2·6H2O | 4,5÷6,5 |
| Ni(NO3)2·6H2O | 10,5÷14,5 |
| Mg(NO3)2·6H2O | 16,5÷18,5 |
| LiNO3·3H2O | остальное |
и имеет работоспособность в интервале температур +25,5±0,5°C.
При введении в смесь, состоящую из кристаллогидрата азотнокислого цинка, дополнительных компонентов в виде кристаллогидрата азотнокислого никеля и кристаллогидрата азотнокислого лития и кристаллогидрата азотнокислого магния достигается стабильная работа теплоаккумулирующего материала без увеличения температуры переохлаждения при циклах плавления и кристаллизации.
Экспериментально установлено, что данный материал плавится и кристаллизуется при температуре +25,5±0,5°C, имеет величину переохлаждения от 3 до 4°C, теплоту плавления 220±10 кДж/кг. Этот материал не изменяет свои теплофизические свойства при неограниченном количестве циклов плавления-кристаллизации и неограниченном сроком эксплуатации.
Теплоаккумулирующий материал готовят следующим образом, необходимые количества LiNO3·3H2O (марки ХЧ или ЧДА), Ni(NO3)2·6H2O (марки ХЧ или ЧДА), Zn(NO3)2·6H2O (марки ХЧ или ЧДА), Mg(NO3)2·6H2O (марки ХЧ или ЧДА) помещают в стеклянную пробирку и аккуратно нагревают при температуре свыше 50°C до полного расплавления компонентов, в результате чего получается гомогенный раствор. Если соли сильно обводнены, необходимо произвести удаление лишней некристаллизационной воды известным способом. Затем гомогенный раствор заливают в соответствующую емкость и герметично закрывают. При этих условиях свойства данного материала не изменяются при неограниченных циклах плавления и кристаллизации и при длительной эксплуатации и хранении.
Пример 1.
Для приготовления 100 г состава на технических весах (с точностью ±0,01 г) взвешивают - 10,5 г Ni(NO3)2·6H2O, 4,5 г Zn(NO3)2·6H2O, 16,5 г Mg(NO3)2·6H2O и 68,5 г LiNO3·3H2O, помещают в стеклянную пробирку и термостатируют при температуре свыше 50°C до полного расплавления компонентов.
Пример 2.
Для приготовления 100 г состава на технических весах (с точностью ±0,01 г) взвешивают - 12,25 г Ni(NO3)2·6H2O, 5,25 г Zn(NO3)2·6H2O, 17,25 г Mg(NO3)2·6H2O и 65,25 г LiNO3·3H2O, помещают в стеклянную пробирку и термостатируют при температуре свыше 50°C до полного расплавления компонентов.
Пример 3.
Для приготовления 100 г состава на технических весах (с точностью ±0,01 г) взвешивают - 14,5 г Ni(NO3)2·6H2O, 6,5 г Zn(NO3)2·6H2O, 18,5 г Mg(NO3)2·6H2O и 60,5 г LiNO3·3H2O, помещают в стеклянную пробирку и термостатируют при температуре свыше 50°C до полного смешения компонентов.
Свойства материалов (1, 2, 3) приведены в таблице 1.
Приведенный в таблице 1 образец №2 является относительно оптимальным, имеет большое количество эвтектики и минимальную величину переохлаждения.
Теплоаккумулирующий материал, включающий кристаллогидрат азотнокислого цинка, отличающийся тем, что дополнительно содержит кристаллогидрат азотнокислого никеля, кристаллогидрат азотнокислого лития и кристаллогидрат азотнокислого магния, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Zn(NO3)2·6H2O | 4,5-6,5 |
| Ni(NO3)2·6H2O | 10,5-14,5 |
| Mg(NO3)2·6H2O | 16,5-18,5 |
| LiNO3·3H2O | остальное |
и имеет работоспособность в интервале температур +25,5±0,5°C.
