Фазовые равновесия в водно-солевых холодоаккумулирующих системах

• Автор: Ефимов, Олег Дмитриевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Краснодар
• Количество страниц: 135 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Аналитический обзор литературный обзор.

1.1. Соли применяемые в качестве холодоаккумулирующих материалов

1.1.1. Плавление и кристаллизация рассматриваемых солей и

их смесей с водой.

1.2. Обзор существующих математических моделей для описания равновесия кристаллическое вещество жидкость.

1.2.1. Условия равновесия.

1.2.2. Теория электролитов

1.2.3. Многокомпонентные растворы электролитов

Глава 2. Методика проведения эксперимента.

2.1. Методы физикохимического анализа систем.
2.2. Приготовление солей и водносолевых систем на их основе
2.3. Методика проведения исследований термических свойств водносолевых систем методом ДСК
2.3.1. Калибровка аппаратуры по шкалам тепловых эффектов и температур фазовых переходов
2.3.2. Измерение температуры фазового перехода
2.3.3. Измерение теплоты фазового перехода
2.3.4. Влияние условий эксперимента на погрешность
измерений величин в методе ДСК
Глава 3. Построение фазовых диаграмм методом ДСК. Исследование
энтальпий плавления эвтектических водносолевых систем
3.1. Двойные водносолевые системы
3.1.1. Система хлористый калий вода.
3.1.2. Система хлористый натрий вода
3.1.3. Система хлористый аммоний вода.
3.1.4. Система сульфат натрия вода
3.1.5. Система сульфат калия вода.
3.2. Тройная система хлорид калия хлорид аммония вода
Глава 4 Расчет фазовых равновесий кристаллическое вещество жидкость в двойных и многокомпонентных водносолевых систем
4.1. Термодинамические соотношения для расчета фазовых равновесий
4.2. Системы хлорид натрия хлорид калия вода, хлорид
аммония хлорид натрия вода
4.3. Расчет статистических характеристик модели прогноза состава
и температур плавления вводносолевых систем.
4.4. Использование ЭВМ при расчетах фазовых равновесий в водносолевых системах, для представления и хранения
данных.
Глава 5. Рекомендации по использованию результатов проведенных исследований для изготовления холодоаккумулирующих материалов и закупоривающих составов для ликвидации перетоков газа
Выводы.
Литература


Разработка методики прогнозирования диаграмм фазового равновесия бинарных и многокомпонентных водносолевых систем основанной на теории сильных электролитов. Впервые методом дифференциально сканирующей калориметрии построены диаграммы фазового равновесия твердоежидкое для двойных водносолевых систем хлорид натрия вода, хлорид калия вода, хлорид аммония вода, сульфат натрия вода, сульфат калия вода. Впервые методом дифференциальносканирующей калориметрии построена диаграмма тройной системы хлорида калия хлорида аммония воды. Были уточнены координаты эвтектик систем хлорид натрия хлорид калия вода и хлорид натрия хлорид аммония вода. Выполнен расчет фазовых равновесий в указанных системах и проведена оценка адекватности экспериментальных данных результатами расчета по различным теориям растворов электролитов. Практическая ценность заключается в получении новых экспериментальных данных для материалов, используемых в качестве аккумуляторов холода. Рекомендованы составы, применяемые в качестве аккумуляторов холода, пригодные для использования на международной космической станции. Предложен способ ликвидации межколонных перетоков газа, в котором в качестве закупоривающих составов применяются тройные водносолевые системы. Околоэвтектические участки диаграмм состояния двойных и тройных водносолевых систем, построенных методом ДСК. Результаты расчета диаграмм состояния с использованием различных моделей растворов электролитов. Глава 1. Настоящий обзор содержит информацию о свойствах солей, водные растворы которых, применяют в качестве холодоаккумулирующих материалов. Представлен сравнительный анализ известных термодинамически обоснованных моделей растворов, позволяющих описать фазовое равновесие жидкое твердое. Дается обоснование целесообразности постановки исследований диаграмм фазового равновесия двойных и тройных водносолевых систем и практического их использовании в качестве холодоаккумуляторов. Соли являются перспективным классом тепловых аккумуляторов. Свойства солей определяются ионным характером связей как в жидком так и в твердом состояниях. Известно, что многие неорганические соли с водой образуют как кристаллогидраты с температурой плавления выше 0 С, так и эвтектические растворы с температурой плавления ниже 0 С. Они могут быть использованы для создания материалов аккумулирующих холод, так как обладают высокой теплотой фазового перехода и имеют достаточно низкую стоимость 6. Чистый хлористый натрий в хорошо образованных кристаллах представляет вещество бесцветное и прозрачное, как стекло, но хрупкое и малой твердости. Кристаллизуется хлорид натрия в формах правильной системы в виде куба, с центрированными гранями. Каждый из ионов на наиболее близком к нему расстоянии окружен шестью противоположно заряженными ионами, координационное число кристаллической решетки хлорида натрия равно шести. Структура кристаллической решетки
характерна для всех галогенидов щелочных металлов за исключением низкотемпературных модификаций хлористого, бромистого и йодистого цезия, кристаллизующихся в решетке типа СзСЬ 7. Кристаллическая структура хлористого качия представляет собой кристаллическую решетку типа ЫаСЬ, в которой каждый ион К окружен шестью ионами СЬ а каждый ион СЬ окружен шестью ионами калия. Связи между ионами в таком кристалле весьма прочны. Вещества с ионной решеткой тугоплавки и матолетучи. Кристаллическая структура хлорида аммония представляет собой кристаллическую решетку типа СэСЬ, представляющая собой форму объемоцентрированного куба 8. Структура сульфатов нагрия и калия также представлена в форме объемоцентрированного куба но с ромбической сингонией. С повышение температуры до 4 С структура сульфата натрия меняется с ромбической модификации на моноклинную, структура сульфата калия с повышением температуры не меняется 8. Физикохимические свойства солей рассматриваемых в данной работе, приведены в таблице 1. Таблица I Физикохимические свойства хлоридов калия, натрия, аммония и сульфатов натрия и калия. Формула соли температура плавления, Г, С температура плавления. Т1 к Теплота плавления, ЛН кДжмолъ онгропкя плавления, А Джмоль плотность, р, кгм3 молекул.