Введение к работе
Актуальность. Ограниченность природных ресурсов в эпоху глобализации мировой экономики поставила перед человечеством задачу разработки ресурсосберегающих технологий. Аккумулирование энергии, позволяющее увеличить КПД использования природных источников энергии, играет все возрастающую роль в мировой энергетике. Тепловое аккумулирование (ТА) является важной и неотъемлемой составной частью для стабилизации рабочего режима тепловых сетей и позволяет регулировать в оптимальных пределах неравномерность как поступления энергии (например, при использовании нетрадиционных энергоресурсов), тах и потребления (суточные, сезонные колебания используемой пользователем энергии).
Одним из перспективных способов аккумулирования энергии является тепловое аккумулирование с использованием скрытой теплоты фазового перехода "твердое тело - жидкость" неорганических соединений и их эвтектических композиций. Теоретической основой разработки материалов с регламентируемыми свойствами является физико-химический анализ (ФХА) многокомпонентных систем (МКС), которые являются химико-технологической базой для поиска фазопереходных тегшоаккумулирующих материалов (ФПТАМ). В настоящее время создана комплексная методология исследования МКС, которая позволила їй несколько порядков сократить трудоемкость их исследований.
Однако многие проблемы ТА остаются нерешенными. Существующие алгоритмы разработки ФПТАМ не отвечают современным требованиям по экспрессностн и прецизионности. Для подавляющего большинства солевых композиций отсутствуют надежные экспериментальные данные по теплотам плавления, плотности, теплоемкости, теплопроводности и другим свойствам, что делает невозможным оценку их перспективности в практике теплового аккумулирования.
Таким образом, актуальность и перспективность исследований в области теплового аккумулирования несомненна. XXI' век требует от нас разумного и экономного потребления энергоресурсов, чему способствуют включение в энергосети аккумулирующих устройств.
Цели диссертационного исследования:
- разработка эффективной комплексной методологии поиска ФПТАМ на
основе МКС;
- реализация созданной методологии на реальной семерной взаимной системе
Li,NaJQMg//F,CI3r,S04.
Задачи исследования:
выявление основных закономерностей зависимости энтальпии плавления МКС от физико-химических характеристик исходных компонентов и типа фазовых диаграмм;
разработка алгоритма изучения МКС в целях поиска ФПТАМ;
выявление и исследование областей полиэдра составов системы Li,Na,K,Mg// F,Cl,Br,S04 - носителей перспективных в прикладном отношении солевых смесей;
исследование теплофизических свойств выявленных составов, отвечающих
нонвариаштюму равновесию в МКС.
Выбор объекта исследований - семерной взаимной системы Li,Na,K,Mg
v F,Cl,Br,S04 - обусловлен не только методологическими задачами, но
перспективностью входящих в нее солей для практического использования:
наличие солей, имеющих высокие значения энтальпии плавления LiF, LiCl, Na NaCLKF,MgF2,MgCL;,
присутствие широко распространенных солей как в лрироде, так и сре,с техногенных продуктов: NajSO^KCl, ^SO^MgSO^NaCl.MgCL/,
высокие значения энтальпии реакций обмена между бромидами Mg, Li фторидами К, Na.
Научная новизна работы:
предложена методика расчета теплоты плавления составов МКС, отвечаюнп нонвариантному равновесию, в зависимости от типа фазовых диаграмм;
разработан алгоритм выявления стабильных энергоемких элементов в МКС;
исследованы диаграммы плавкости 7«двухкомпонентных, 8-трехкомпонентны 3 ^четырехкомпонентных систем;
исследованы тешюфизические свойства 47 составов на основе системы UNaJCMg//F,CLBr,S04.
Практическая ценность работы:
- выявленные физико-химические факторы, влияющие на теплоту плавлені
неорганических солей, и предложишые методы расчета энергетическ:
характеристик солевых смесей позволяют прогнозировать тешюфизическ:
свойства составов, отвечающих нонвариантному равновесию в МКС, с точность)
достаточной для технологических целей;
разработанный алгоритм поиска ФПТАМ позволяет максимально упрости процедуру выбора систем с наибольшим теплосодержанием;
предложен экспресс-метод выявления составов, отвечающих нонвариантно: равновесию в МКС;
-выявлены75 ФПТАМ стемпературамигоіавления425-1028С;
- экспериментальные данные по составам и тешютам плавления солевых смес
на основе системы Li,Na,K,Mg//F,CLBr,S04 позволяют оценить перепекти:
практического применения изученных солевых композиций.
На защиту выносятся:
комплексная методология разработки ФПТАМ на основе МКС;
апробация методологии на семерной взаимной системе Li,Na,K,Mg//F,Cl,Br,S(
новые данные по фазовым равновесиям 7 - двухкомпонеіггньк, 8 - трехкомп нентных, 3 - четырехкомпонентных систем и по теплотам плавления 47 соста вовна основе системы Li,Na,K,Mg//F,Cl,Br,S04.
Апробация работы:
Результаты диссертационной работы докладывались на Всероссийск конференции по физико-химическому анализу МКС (Махачкала, 1997 г.), международной научной конференции, посвященной 275-летию РАН и 50-леті ДНЦ РАН «Достижения и современные проблемы развития науки в Дагестаг
(Махачкала, 1999 г.), на Всероссийской конференции с международным участием «Актуальные проблемы химической науки и образования» (Махачкала, 1999 г.), на научно-технической конференции учащихся и педагогов учреждений дополнительного образования «Совершенствование технического творчества в образовательных учреждениях республики Дагестан» (Махачкала, 1999 г.), на 3-ем Бергмановском чтении (ДПТУ, Махачкала 2000 г.), и на ежегодных научно-практических конференциях (Д111У, Махачкала, 1997-2000 гг.).
Публикации. Основное содержание работы изложено в 2 статьях и 6 тезисах докладов. 3 статьи находятся в печати.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 167 страницах печатного текста, включает 19 таблиц, 56 рисунков и состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы из 118 наименований и приложения.
