Lösningar och gränser för termofysikaliska mätningar i saltvattensystem

Dr Dmitry Sergeev, NETZSCH-Gerätebau GmbH

Till skillnad från sammansättningen av salter (t.ex. ^Li+, ^Na+, ^K+, ^Mg2+, ^Ca2+//NO3-, ^F-, ^Cl-, ^CO32-, ^SO42- etc.) kan temperaturområdet för olika tillämpningar variera kraftigt - från rumstemperatur till 1500 °C. För korrekt utläggning och modellering av Wärmetauschern och andra anläggningar är tillförlitliga och giltiga uppgifter om termofysikaliska egenskaper som tjocklek, värmekapacitet och värmeledningsförmåga nödvändiga. De reologiska egenskaperna hos saltsmälta är avgörande för optimering av design och effektivitet hos pumpsystem, eftersom de direkt påverkar flödeshastigheten, tryckförlusten och energibehovet i rörledningar och värmeväxlare. Dessa egenskaper är starkt beroende av provberedning och val av tiegelmaterial. Uppgifter om salternas termiska stabilitet och om deras förångnings- och zersetzungsverhållande är också avgörande för tolkningen av experimentresultaten. Vissa salter kan bilda metastabila faser, som kan förändras av temperaturprofilen eller andra parametrar i apparaten. För att få en giltig och tillförlitlig bestämning av termodynamiska och termofysikaliska egenskaper är det inte nödvändigt att använda flera oberoende metoder.

Undersökningen av salter är i många fall begränsad av randvillkoren, t.ex. spelar faktorer som Reinheit, Hygroskopizität, Flüchtigkeit, Korrosion och Reaktionen mit Tiegelmaterialien sowie Kriechen und Benetzung der Tiegel en avgörande roll. För varje typ av salt måste därför de experimentella villkoren fastställas individuellt. Valet av tätskiktsmaterial och geometri hänger samman med de specifika kraven i den termiska analysmetoden, så att en tillförlitlig bestämning av termodynamiska (Wärmekapazität, Enthalpie von Phasenübergängen) och termofysikaliska (Wärmeleitfähigkeit, thermische Ausdehnung, Viskosität) egenskaper kan uppnås. NETZSCH erbjuder nya Tiegel från Inconel-600-Legierung, som är beständiga mot korrosiva Einflüsse geschmolzener Salze. Nya TMA- och DIL-grafiktänger utvecklades och testades med olika saltsammansättningar. De erhållna resultaten för termisk avkylning i flytande och fast fas stämmer väl överens med litteraturvärdena ovanför. Dessutom visas i temperaturområdet mellan 260 °C och 350 °C en ny geometri av nickel för bestämning av viskositet i rheometrar med tillförlitliga resultat i smält salt vid olika temperaturer mellan 50 och 300 s-¹.