KNO3-NaNO2系熔盐的物理化学性质研究

论文摘要

能源是人类赖以生存的基础,随着人类技术的进步,经济的发展,人类对能源的需求量越来越大。对于有限的能源,开发和利用好的换热、储热设施来节约且合理利用能源是解决能源问题的一个关键部分。而其中传热蓄热介质对于系统的效率提高和成本降低有很大作用。硝酸钾-亚硝酸钠熔盐是一种重要的传热蓄热介质,对其物理化学性质和结构的研究具有重要的意义。本文对9种不同比例的硝酸钾-亚硝酸钠熔盐进行了TG-DTA分析,从经济性和传热蓄热性能方面对不同材料进行了评价。观察到不同比例混合共晶盐的熔点基本分布在130℃和265℃之间；质量比为1：1时熔点最低,仅为132.68℃。随着温度的不断升高熔盐质量不断减少,记录了从200～550℃不同比例熔盐的质量减少百分比（%）,其中硝酸钾质量百分比含量为90%的混合熔盐失重最小,仅为0.8779%。而含量为50%的混合熔盐失重最大,达到5.3158%。综合熔点以及升温过程的质减,认为在硝酸钾和亚硝酸钠的质量比为6：4时,熔盐使用的实用性能和经济性能最好。使用旋转法测量了不同组成的硝酸钾-亚硝酸钠熔盐在不同温度下的粘度。可以看出不同组分的样品的粘度均随着温度的升高而降低。认为这些数据,符合安德雷德（Andrade）式η=Aexp（E/KT）,虽然仍旧求不出粘流活化能E,但是可以利用它通过两个已知温度下的粘度,求未知温度下的粘度。利用阿基米德原理,通过测量铂球浮力测量了混合熔盐在不同比例,不同温度下的密度发现,混合熔体的密度均随着温度的升高而降低,且呈单调线性变化趋势,认为熔体密度满足方程ρ=a+bT,采用最小二乘法拟合了不同比例下方程中的a和b值。使用CVCC法测量了混合熔盐在不同比例,不同温度下的电导率。认为,随着温度的升高,熔盐体系的电导率也不断升高；低温区间内,熔盐的电导率变化较小,但是温度超过450℃以后,熔盐电导率变化开始增大。而且同样的温度下硝酸钾含量为60%的熔盐电导率最大,其次是50%,40%,30%,含量为80%的熔盐最小。使用Boltzmann进行拟合得到经验公式：y=A2+（A1-A2）/[1+exp（（x-x0）/dx）]。y为电导率（S·cm-1）,x为温度（℃）。不同温度不同熔盐组分的A1,A2,x0,dx值各不相同。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 当今社会能源利用的现状和前景
• 1.2 铝行业的发展对节能的迫切需求
• 1.3 铝电解槽的热量合理利用
• 1.4 传热介质的简单介绍
• 1.5 国内外传热储热介质技术的现状
• 1.6 熔融盐的结构和物性
• 1.6.1 熔融盐的结构
• 1.6.2 盐的熔点与结构特点的关系
• 1.6.3 熔融盐的密度
• 1.7 本课题的主要研究内容
• 第二章 换热介质的热力学研究
• 2.1 前言
• 2.2 热分析概况
• 2.2.1 热分析定义
• 2.2.2 热分析技术的分类
• 2.2.2.1 热重法
• 2.2.2.2 差热分析法
• 2.2.2.3 差示扫描量热分析法
• 2.2.2.4 同步热分析方法
• 2.3 热分析技术的特点
• 2.4 热分析技术在科研中的应用
• 2.5 本课题选用的热力学分析方法和仪器
• 2.5.1 热重分析和差热分析
• 2.5.2 热解过程中浮力变化对测量的影响估计
• 2.5.3 实验装置
• 2.5.4 实验原料
• 2.5.5 实验操作步骤
• 2.6 热分析测量曲线以及分析
• 2.6.1.对纯物质的热重分析
• 2.6.2 硝酸钾和亚硝酸钠不同比例混合熔盐的热重图和差热图
• 2.7 本章小结
• 第三章 密度和粘度的测量
• 3.1 引言
• 3.2 粘度的基本知识及其测量
• 3.2.1 粘度的基本知识
• 3.2.2 运动粘度
• 3.2.3 粘度的测量方法
• 3.2.3.1 毛细管法
• 3.2.3.2 旋转法
• 3.2.3.3 落体法
• 3.2.3.4 振动法
• 3.2.3.5 粘度杯法
• 3.2.4 本课题选用的粘度分析方法和仪器
• 3.2.4.1 实验装置
• 3.2.4.2 实验原料
• 3.2.5 粘度测量结果以及分析
• 3.2.5.1 粘度测量数据
• 3.2.5.2 数据分析
• 3.3 密度的基本知识及其测量
• 3.3.1 液体的密度
• 3.3.2 液态密度与温度关系理论
• 3.3.3 熔体密度的测量方法与原理
• 3.3.4 本课题选用的密度分析方法和仪器
• 3.3.4.1 实验装置
• 3.3.4.2 实验原料
• 3.3.5 密度测量结果以及分析
• 3.3.5.1 密度测量数据
• 3.3.5.2 数据分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 熔盐的电导率性质研究
• 4.1 电导率的基本知识以及测量
• 4.1.1 电导率含义
• 4.1.2 溶液电导率测量的特点
• 4.1.2.1 极化现象
• 4.1.2.2 双层电容的影响
• 4.1.2.3 影响溶液电导率的因素
• 4.2 几种常见的电导率测量方法
• 4.2.1 相敏检波法
• 4.2.2 双脉冲法
• 4.2.3 动态脉冲法
• 4.2.4 频率法
• 4.3 本课题选择的电导率测量方法和仪器
• 4.3.1 CVCC法
• 4.3.2 实验装置
• 4.3.3 实验原料
• 4.3.4 实验步骤
• 4.4 电导率测量结果以及分析
• 4.4.1 电导率测量数据
• 4.4.2 数据分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢