X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

В настоящее время в связи со стремительным ростом спроса на возобновляемые источники энергии не только в России, но и в странах Европы, Азии и Америки, идёт бурное развитие самого продуктивного метода добычи неисчерпаемого и бесплатного источника тепла – энергии Солнца. Главной проблемой использования такого источника энергии в качестве основного является хранение данной энергии, поскольку как в течение суток, так и в различные сезоны года происходит неравномерное его поступление. В связи с этим фактом мировым сообществом уже свыше 50 лет ведутся исследования по разработке систем хранения тепловой энергии (ТЕЗТ). Такие системы интересны тем, что в них аккумулируется именно тепло, на которое в основном затрачивается энергия с целью обогрева помещений и нагрева воды. Поэтому ТЭЗТ является важной технологией при использовании возобновляемых источников энергии, поскольку решает задачи энергоэффективности и теплосбережения. В такой системе используют теплоаккумулирующие материалы (ТАМ), исследованием которых занимаются уже с середины прошлого века, в следствие чего информация в литературе количественно огромна и ее невозможно найти в систематизированном виде. Но несмотря на данные исследования, некоторые параметры, такие как теплота плавления, удельная теплоемкость, возможных кандидатов в использовании их в ТЭЗТ изучены не полностью.

2. Критерии выбора теплоаккумулирующих материалов

ТАМ должны удовлетворять следующим критериям [1-3]:

высокая удельная (на единицу массы или объема) теплота перехода и теплоемкость;

температура перехода, отвечающая требованиям конкретного приложения;

высокая теплопроводность;

высокая плотность;

низкая вязкость в жидкой фазе;

низкий коэффициент теплового расширения;

негигроскопичность;

малая упругость паров;

химическая и термодинамическая стабильность в рабочем диапазоне температур;

стабильность теплофизических свойств при многократном повторении рабочих циклов;

минимальное изменение объема при фазовом переходе;

конгруэнтное плавление во избежание разделения фаз;

минимальный перегрев (переохлаждение) при переходе;

коррозионная неактивность и экологическая безопасность;

безвредность (нетоксичность, негорючесть);

низкая стоимость материала и его доступность в промышленных масштабах.

Разработка ТАМ заключается в поиске индивидуальных соединений или смесей, в которых оптимально сочетались бы перечисленные выше свойства. Это чрезвычайно сложно, поскольку не все из этих свойств можно совместить в одном материале. Поэтому предварительная оценка теплофизических свойств известных ТАМ и выбор физико-химических систем для экспериментального выявления новых материалов должны быть осуществлены с учетом наиболее важных параметров: рабочая температура, удельная энтальпия и плотность [4].

Стоимость ТЕЗТ складывается в основном из стоимости ТАМ. Поэтому актуальна задача поиска ТАМ с низкой стоимостью с заданными свойствами [1].

По уровню температуры аккумулирования ТАМ подразделяются на три группы: низкотемпературные (35°С