一种快速寻找三元熔盐体系最低熔点的方法与流程

本发明属于三元熔盐体系熔点测量技术领域，涉及一种寻找三元熔盐体系最低熔点的方法，尤其是一种快速寻找三元熔盐体系最低熔点的方法。

背景技术

目前，在工业蓄能和太阳能高温热利用领域，用于传热蓄热介质的以硝酸熔盐体系为主体，二元熔盐kno3-nano3体系虽然具有较高的熔点，但易造成管道的堵塞，影响系统安全，因此开发低熔点熔盐变得十分迫切。hitec和hitecxl是已经报道的三元熔盐体系，它们具有比kno3-nano3体系更低的熔点，为开发其它三元低熔点熔盐提供了依据。

目前，唯一可靠的寻找体系最低熔点的方式是绘制熔盐体系相图。熔盐相图显示熔盐体系在平衡态时的相关系，是研究熔盐相变点、溶解度、热容等热力学性质，乃至熔盐结构的重要基础，在实际应用中也是传蓄热熔盐选择的基本依据。目前三元熔盐相图绘制的过程中主要存在以下问题：

1.寻找多元熔盐体系的熔点，需要测试大量熔盐配方，过程缓慢，没有先期的工作预判相应的最低熔点所对应的配方，熔盐配方筛选十分盲目。

2.通过计算熔盐相图得到熔点的方法，并不可靠，仍需要依赖实验数据加以对计算方法的验证。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种寻找三元熔盐体系最低熔点的方法，尤其是一种快速寻找三元熔盐体系最低熔点的方法。本发明的方法通过合理布局实验点的选择，并结合软件程序模拟绘制等温曲线，能够减少无效的实验工作量，快速找到三元熔盐的最低熔点；而且，对于存在共晶点的三元熔盐体系，还可以为寻找共晶点缩小范围，即快速将共晶点缩小到在最低熔点范围内，进而有利于快速寻找共晶点。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种寻找三元熔盐体系最低熔点的方法，尤其是一种快速寻找三元熔盐体系最低熔点的方法，包括以下步骤：

(1)绘制三元熔盐体系的组分图，所述组分图记为三角形a(具体名称不作限定)，则这个三角形的3个顶点分别代表3种纯物质，三条边分别代表两种组分的二元混合熔盐，这个三角形内部的点代表三元混合熔盐；

(2)测量3个顶点处的熔点，每条边上至少1点处的熔点，以及三角形内部至少1点处的熔点；

(3)以步骤(2)测量得到的熔点温度作为数据点，利用软件绘制等温曲线，从而预判三元熔盐体系的熔点随组分的变化规律；

(4)在低熔点组分区域内，以步骤(2)和(3)所述的相同方法，测量数据，以进一步缩小预测范围，最终找到三元熔盐体系的最低熔点。

以下作为本发明所述方法的优选技术方案，但并不作为对本发明的限定，采用以下优选技术方案，可以更好的达到本发明声称的有益效果。

优选地，三元熔盐体系包括ca(no3)2-nano2-kno3熔盐体系或nano3-nano2-kno3熔盐体系中的任意一种。但并不限于上述列举的三元熔盐体系，其他本领域常用的三元熔盐体系也可用于本发明。

优选地，步骤(2)测量每条边上至少2点处的熔点，且这至少2点将其所在的边均等分为3份。

作为本发明所述方法的优选技术方案，步骤(2)测量的所有点中，相邻点的间隔均相等。为了达到这一效果，可以采用下述方案：将3条边分别均等分为相同的份数，过等分点作3条边的平行线并相交，得到的3个顶点，3条边上的等分点以及三角形内部的交点满足“相邻点的间隔均相等”。

优选地，步骤(2)测量每条边上至少4个点处的熔点，且这至少4个点将其所在的边均等分为5份。

优选地，步骤(2)测量三角形内部的至少6点处的熔点。

优选地，步骤(2)测量每条边上4点处的熔点，每条边上4点将其所在的边均等分为5份；并测量三角形内部6点处的熔点，所述6点是过每条边上4点作三角形的平行线得到的位于三角形内部的交点。

本发明中，对利用软件绘制等温曲线的方法不作限定，例如，可以是但不限于利用matlab插值法绘制等温曲线。

优选地，所述低熔点组分区域通过如下方法找到：比较步骤(2)测量得到的熔点温度的高低，熔点温度最低的三个点连接而成的区域为低熔点组分区域。

作为本发明所述方法的优选技术方案，所述方法还包括测量低熔点组分区域附近未测量点的温度，以验证推断温度值的准确性，若推断温度值和测量得到的实际值不同，则更正为实际值。

优选地，所述方法还包括测量等温曲线中的低温线附近未测量点的温度，以验证推断温度值的准确性，若推断温度值和测量得到的实际值不同，则更正为实际值。

作为本发明所述方法的进一步优选技术方案，所述方法包括以下步骤：

(1)绘制三元熔盐体系的组分图，所述组分图记为三角形a，三角形的3个顶点分别代表3种纯物质，三条边分别代表两种组分的二元混合熔盐，三角形内部的点代表三元混合熔盐；

(2)测量3个顶点处的熔点；每条边上4点处的熔点，每条边上4点将其所在的边均等分为5份；并测量三角形内部6点处的熔点，所述6点是过每条边上4点作三角形的平行线得到的位于三角形内部的交点；

(3)以步骤(2)测量得到的熔点温度作为数据点，利用软件绘制等温曲线，从而预判三元熔盐体系的熔点随组分的变化规律；

(4)在低熔点组分区域内，以步骤(2)和(3)所述的相同方法，测量数据，以进一步缩小预测范围，最终找到三元熔盐体系的最低熔点。

本发明的方法基于的理论基础是：对于三元熔盐体系，在相邻区域内不会出现熔点的骤升或骤降。

与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明通过合理选择实验配方点，确定低熔点组分区域，并结合软件程序模拟绘制等温曲线，能减少无效的实验工作量，能够快速寻找三元熔盐体系最低熔点。

(2)在实际应用中，不一定选择最低熔点的熔盐使用，还会考虑成本等问题，选择最优的使用组分比具有重要意义。通过本发明的方法能够作出三元熔盐相图，还可用于评估组分含量变化引起的成本和熔点的变化，从而利于选出最优的实用组分比。

(3)本发明的相图中，有些点的熔点已知，通过本发明的方法得到的熔点与已知数据基本是一致的，这也说明了本发明方法的可靠性。

(4)本发明在合理预测的同时结合实验验证，提高了实验的可靠性。

(5)本发明的方法不仅可以预判复合熔盐体系的最低熔点，快速寻找到三元熔盐体系的最低熔点，而且，对于存在共晶点的三元熔盐体系，还可以为寻找共晶点缩小范围，即快速将共晶点缩小到在最低熔点范围内，进而有利于快速寻找共晶点。

附图说明

图1是实施例1的三元熔盐体系的组分图；

图2是实施例2的三元熔盐相图；

图3是实施例3的三元熔盐体系的组分图，其中标注的点为实验的配方点，即测试的点；

图4是实施例3的三元熔盐体系的等温曲线；

图5是实施例3的三元熔盐相图；

图6是对比例1的三元熔盐体系的组分图，其中标注的点为实验的配方点，即测试点。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1

本实施例提供一种快速寻找三元熔盐体系最低熔点的方法，包括以下步骤：

(1)绘制三元熔盐体系(组分a-组分b-组分c)的组分图(参见图1)，所述组分图记为三角形a，三角形的3个顶点分别代表3种纯物质(即a物质、b物质和c物质)，三条边分别代表两种组分的二元混合熔盐，三角形内部的点代表三元混合熔盐；

(2)测量3个顶点处的熔点，每条边上4点处的熔点(这4个点将其所处的边均分为5份)，以及三角形内部6个点处的熔点(这6个点是过每条边上的点作三角形的平行线相交得到的)；

(3)以步骤(2)测量得到的熔点温度作为数据点，利用软件绘制等温曲线，从而预判三元熔盐体系的熔点随组分的变化规律；

实施例2

(1)绘制三元熔盐体系(ca(no3)2-nano2-kno3)的组分图，所述组分图记为三角形a，三角形的3个顶点分别代表3种纯物质(即ca(no3)2、nano2和kno3)，三条边分别代表两种组分的二元混合熔盐，三角形内部的点代表三元混合熔盐；

(2)测量3个顶点处的熔点，每条边上4点处的熔点(这4个点将其所处的边均分为5份)，以及三角形内部6个点处的熔点(这6个点是过每条边上的点作三角形的平行线相交得到的)；

(3)以步骤(2)测量得到的熔点温度作为数据点，利用软件绘制等温曲线，从而预判三元熔盐体系的熔点随组分的变化规律，并进一步绘制得到三元熔盐相图(参见图2)；

(4)通过比较步骤(2)测量得到的熔点温度的高低，熔点温度最低的三个点连接而成的区域确定为低熔点组分区域，在该低熔点组分区域以步骤(2)和步骤(3)相同的方法，测试数据，以进一步缩小预测范围，直到最终找到三元熔盐体系的最低熔点。

实施例3

本实施例提供一种快速寻找三元熔盐体系最低熔点的方法，包括以下步骤：

(1)绘制三元熔盐体系(nano3-nano2-kno3)的组分图(参见图3)，所述组分图记为三角形a，三角形的3个顶点分别代表3种纯物质(即nano3、nano2和kno3)，三条边分别代表两种组分的二元混合熔盐，三角形内部的点代表三元混合熔盐；

(2)测量3个顶点处的熔点，每条边上4点处的熔点(这4个点将其所处的边均分)，以及三角形内部6个点处的熔点(这6个点是过每条边上的点作三角形的平行线相交得到的)，这些数据点是等间隔分布的(即相邻点的距离均相同)；

(3)以步骤(2)测量得到的熔点温度作为数据点，利用matlab插值法在这些原始数据点之间插入数据点，获得曲面数据点，绘制熔点在三角形中的渐变分布图，即等温曲线(参见图4)，来预判该三元熔盐体系的熔点随组分的变化规律；

(4)通过比较步骤(2)测量得到的熔点温度的高低，熔点温度最低的三个点连接而成的区域确定为低熔点组分区域，在该低熔点组分区域以步骤(2)和步骤(3)相同的方法，测试数据，以进一步缩小预测范围，直到最终找到三元熔盐体系的最低熔点；

绘制得到三元熔盐相图参见图5。

本发明的实施例中，除标注点处的其他位置点中，有部分可从hitec体系熔盐中查阅资料得到，查阅得到的熔点温度与采用本发明的方法检测到的结果基本一致，验证了本发明方法的可靠性。

对比例1

采用常规方法绘制三元熔盐(ca(no3)2-nano2-kno3)相图，其组分图参见图6，由图可以看出，配方的选择较为盲目，在一些区间选择的实验点过于密集，导致了不必要的测试，并且导致了一点区间空白，没有实验点，造成了实验的不可靠性。

将实施例1-3和对比例1进行对比，可知采用本专利的方法，可以有效的减少无效的实验工作量，合理布局实验点的选择确定低熔点组分区域，并结合软件程序模拟绘制等温曲线，可快速找到三元熔盐的最低熔点。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。