Нужна помощь! Какое вещество меняет агрегатное состояние при температуре +2...+3 градуса?

[Антон З]

Пытаемся воспроизвести осушитель сжатого воздуха по аналогии с немецким. Это единственный производитель, который использует в своём осушителе так называемый "Аккумулятор холода". В отличии от обычных осушителей, где фреон при кипении напрямую (через стенку теплообменника) отнимает тепло у сжатого воздуха, при такой технологии температура охлаждения (она же точка росы) сжатого воздуха всегда нестабильна и колеблется от +3 до +10 градусов цельсия. Соответственно в сжатом, осушенном воздухе на выходе то больше, то меньше пара. Немецкий производитель установил в конструкцию "аккумулятор холода". Т.е. фреоновый контур охлаждает этот аккумулятор холода с одной стороны до температуры +2 градуса и затем фреоновый компрессор отключается. Какое-то время приходящий горячий сжатый воздух отдаёт своё тепло аккумулятору холода с противоположной стороны. Как только аккумулятор нагрелся до +4 градусов - снова включается фреоновый компрессор и снова понижает его температуру до +2 градусов. В результате точка росы максимально стабильная, есть запас на перегрузки и режим работы фреонового компрессора 50/50, а не 24/7.

Первые версии такого осушителя были с аккумулятором холода из кварцевого песка. Конструкция получалась очень громоздкой и тяжёлой, чтобы добиться достаточной теплоёмкости аккумулятора. Затем немецкий производитель заполнил аккумулятор каким-то веществом, которое постоянно меняет своё агрегатное состояние "туда-сюда" в зависимости от нагрева и охлаждения (по аналогии с медицинской грелкой, которая твердеет и выделяет тепло при активации, но нам не нужно чтобы само вещество выделяло тепло, нам нужно чтобы оно могло поглащать и отдавать максимально много тепла при изменении его собственной температуры в пределах +2...+4 градусов). Т.е. условно при температуре +4 градуса включился фреоновый контур, сначала отнял у аккумулятора "условно" 1000 кДж тепловой энергии, чтобы снизить его температуру с +4 градусов до +3. Затем ещё 10000 кДж энергии, чтобы кристализовать вещество в твёрдое состояние (температура всё ещё +3 градуса) и затем ещё 1000 кДж, чтобы снизить её до +2 градусов цельсия. В обратном порядке происходит всё то же самое. Т.е. такой аккумулятор поглащает/отдаёт очень много энергии на кристаллизацию и плавление вещества с сохранением его постоянной температуры (прощу прощения за термины, я вообще не химик, могу ошибаться), что крайне важно, т.к. рабочий диапазон температур аккумулятора всего 2 градуса цельсия. Теплоёмкость кварцевого песка в 5 раз меньше, чем у воды (насыпная плотность в 1,6 раз выше, чем у воды не компенсирует) и у песка нет изменения фазы агрегатного состояния с поглащением/выделением тепловой энергии.
Элементарное "ОК ГУГЛ" по запросу какие вещества плавятся при температуре +2...+4 градуса, выдало список, в котором всё либо взрывается, либо токсично, либо стоимость просто заоблачная (тяжёлая вода, D2O).

Буду признателен за помощь с поиском, что можно использовать в качестве аккумулирующего вещества? (обычная вода идеальна, у неё самая высокая теплоёмкость, есть фаза изменения агрегатного состояния, но её проблема в том, что это происходит при 0 градусов, т.е. в контуре сжатого воздуха, который мы охлаждаем (что также сопровождается выделением конденсата) - точно также будет замерзать конденсат и осушитель выйдет из строя. Ниже +2 градусов опускаться нельзя).

Может быть можно смешать с чем-то воду, чтобы она плавилась/кристаллизовалась при температуре не ~0, а при +2...+3?

[SkydiVAR]

ДМСО плавится при +18 °C, уксусная кислота при +17 °C, трет-бутиловый спирт при +25 °C в чистом виде. Погуглите температуры плавления смесей с водой

[tsarapoid]

а проанализировать вещество совсем не вариант?
если дает кристаллы - рентгенофазовым, если органика - записать ЯМР

[tsarapoid]

Элементарное "ОК ГУГЛ" по запросу какие вещества плавятся при температуре +2...+4 градуса, выдало список, в котором всё либо взрывается, либо токсично, либо стоимость просто заоблачная (тяжёлая вода, D2O).
Может быть можно смешать с чем-то воду, чтобы она плавилась/кристаллизовалась при температуре не ~0, а при +2...+3?

органика по сути вся токсично, так что какая разница
по идее что ни смешай с водой - будет понижать её Тпл. =0 а не увеличивать
т.е. если воду добавлять к чему-то, она сама будет понижать Тпл. той жидкости/в-ва
вообще, к примеру:

Температура замерзания бензола составляет примерно 5,5 °C. С водой не смешивается.
Температура замерзания чистого диоксана (1,4-диоксана) составляет примерно 11,8-12 °C.
При смешивании диоксана с водой образуются смеси с более низкими температурами замерзания по сравнению с чистым диоксаном.
Точная температура замерзания зависит от процентного содержания диоксана в смеси.

[kbob]

На такой расплывчатый и неконкретный вопрос (без указания конкретных марок оборудования и названий фирм производителя), могу дать такой же неконкретный ответ

https://hal.science/hal-03479227v1/file ... 233-v3.pdf

[Авас Петяев]

В тройной системе металлов галлий-индий-олово можно получить сплав с любой температурой плавления в интервале от -19,5°C (эвтектический сплав галистан: 68,5 % Ga, 21,5 % In и 10 % Sn) до + 232°C (чистое олово). Понемногу растворяя в галлии небольшие количества индия и олова можно эмпирически получить необходимую температуру плавления в 2-3 градуса. Для грубого определения нужного состава тройного сплава можно воспользоваться двойными диаграммами состояния Ga-In, Ga-Sn и In-Sn.
Все вышеперечисленные металлы и сплавы нетоксичны.

[kbob]

В тройной системе металлов галлий-индий-олово можно получить сплав с любой температурой плавления в интервале от -19,5°C (эвтектический сплав галистан: 68,5 % Ga, 21,5 % In и 10 % Sn) до + 232°C (чистое олово). Понемногу растворяя в галлии небольшие количества индия и олова можно эмпирически получить необходимую температуру плавления в 2-3 градуса. Для грубого определения нужного состава тройного сплава можно воспользоваться двойными диаграммами состояния Ga-In, Ga-Sn и In-Sn.
Все вышеперечисленные металлы и сплавы нетоксичны.

Маловата тепловая емкость на 1 кг будет ~ 70 кДж/кг (лед 334 кДж на 1 кг)
https://sci-hub.ru/10.1070/rc2000v069n02abeh000490

Вангую за тетрагидрофуран гидрат THF·17H₂O с Т_пл 4.4°C и емкостью ~280 кДж/кг

Можно погуглить аналогичные гидраты для изоструктурных молекул (циклопентан, тетрагидропиран, 1,4-диоксан, 1,3-диоксолан, 1,3,5-триоксан) и подобрать смесь, тепловая емкость будет чуть ниже воды.

А если все это газировать углекислым газиком, то можно получить очень интересные комбинации, а там на очереди метан, хлор, водород...

В народе ходят слухи, что при температуре 5 °С гидрат углекислого газа стабилен при давлении выше 2.3 МПа...