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摘要

采用分子动力学方法模拟介孔尺度和结构对混合硝酸盐热输运特性的影响. 使用Material Studio软件分别建立不同尺度、两种结构的混合硝酸盐模型以及达到共晶状态的不同比例的NaNO ₃-KNO ₃模型, 通过对模型进行运算并整理计算结果, 对纳米尺度下混合硝酸盐热输运特性的微观机理进行分析. 结果表明: 太阳盐的相变温度随着纳米孔尺度的增大呈现先增加后减小的趋势, 最终与宏观尺度下的熔点一致; 阳离子的比例对混合硝酸盐的相变温度有很大的影响, 且纳米线结构也会改变硝酸盐的相变温度. 硝酸盐的体热膨胀系数随着介孔尺度的增大而减小, 随着NaNO ₃含量的增加而增大, 随着介孔结构的改变而改变. 离子之间的相互作用的增强会使导热率增大, 但对定压比热容没有太大影响.

关键词:

Abstract

Molecular dynamics method is used to simulate the influence of the mesopore size and structure on the heat transport characteristics of the mixed nitrate. The Material Studio software is used to establish the mixed nitrate models of different scales and two structures, and the NaNO ₃-KNO ₃models of different proportions that reach the eutectic state. By calculating the models and sorting out the calculation results, the phase transition of mixed nitrates on a nanometer scale is calculated and the micro-mechanism of heat transport characteristics is analyzed. The results show that the phase transition temperature of the solar salt first increases and then decreases with the increase of the nanopore size, and finally is consistent with the melting point on a macro scale. The proportion of cations has a great influence on the phase transition temperature of mixed nitrate, and the nanowire structures also change the phase transition temperature of nitrate. The bulk thermal expansion coefficient of nitrate decreases with the increase of mesoporous size, increases with the increase of NaNO ₃content, and changes with the mesoporous structure. The enhancement of the interaction between ions will increase the thermal conductivity, but it will not have much effect on the specific heat capacity at a constant pressure.

Keywords:

作者及机构信息

通信作者:杨启容,luyingyi125@163.com

基金项目:国家自然科学基金(批准号: 51701102)资助的课题

Authors and contacts

Corresponding author:Yang Qi-Rong,luyingyi125@163.com

Funds:Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 51701102)

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施引文献

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离子数	种类				Model size/nm
离子数	Na⁺	K⁺	N^–	O^2–	Model size/nm
460	60	32	92	276	5
920	120	64	184	552	5
1380	180	96	276	828	8
1840	240	128	368	1104	8
2300	300	160	460	1380	10
2760	360	192	552	1656	10

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$w({\rm NaNO_3}): w({\rm KNO_3})$	种类				Model size/nm
$w({\rm NaNO_3}): w({\rm KNO_3})$	Na⁺	K⁺	N^–	O^2–	Model size/nm
4∶6	41	51	92	276	5
5∶5	49	43	92	276	5
6∶4	60	32	92	276	5
9∶1	84	8	92	276	5

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	离子数
	460	920	1380	1840	2300	2760	5520
温度/K	493	493	503	518	508	492	493

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	w(NaNO₃)∶w(KNO₃)
	4∶6	5∶5	6∶4	9∶1
温度/K	493	488	493	548

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	离子数
	460	920
温度/K	528	548

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	离子数
	460- 纳米孔	920- 纳米孔	460- 纳米线	920- 纳米线
导热率/(W·m^–1·K^–1)	0.46	0.63	0.99	1.98

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