Порівняння деяких теплоакумулюючих матеріалів

Характеристика ТАМ	Граніт, галька	Вода	Глауберова сіль (декагидрат сульфату натрію)	Парафін
Щільність, кг/м³			1460^Т	1330^Р	786^Р
Теплоємність, кДж/(кг·К)	0,84	4,2	1,92^Т	3,26^Р	2,89^Т
Коефіцієнт теплопровідності, Вт/(м·К)	0,45	0,6	1,85^Т	1,714^Р	0,498^Р
Маса ТАМ для акумулювання 1 ГДж теплоти при ΔТ = 20 К, кг	59 500
Відносна маса ТАМ стосовно маси води, кг/кг			0,28	0,32
Об'єм ТАМ для акумулювання 1 ГДж теплоти при ∆Т=20 К, м³	49,6^*	11,9	2,26	4,77
Відносний об'єм ТАМ відносно об'єму води, м³/м³	4,2		0,19	0,4

Примітки: 1. Позначення ступеня наступні: Т -твердий стан; Р - рідкий стан; * - з урахуванням об'єму порожнеч -25%.

2. Температура й теплота плавлення: парафін — 47 °С і 209 кДж/кг; глауберова сіль — 32 °С і 251 кДж/кг.

У великомасштабних системах акумулювання теплоти досить успішно використовують залізобетонні й сталеві резервуари місткістю до 100 тис. м³ у які гаряча вода, що має значну теплоємність [4,19 кДж/(кг°С)], може зберігати при температурі 80—95 °С до 8 тис. ГДж теплоти. Вони досить прості в експлуатації, але вимагають значних капіталовкладень. Доцільно їхнє використання разом з тепловими насосами, у цьому випадку їх теплоакумулююча здатність може подвоїтися за рахунок більш глибокого (до 5°С) охолодження води в резервуарі.

Позитивний досвід у сезонному акумулюванні теплоти накопичений у Швеції, де успішно експлуатуються великі геліотеплонасосні системи теплопостачання цілих селищ. Однак для індивідуального споживання найбільший інтерес представляють акумулятори теплоти для невеликих сонячних установок гарячого водопостачання й опалення.

Приклади конструктивного виконання баків-акумуляторів місткістю 200-500 л, що застосовуються у водонагрівальних установках із природною й примусовою циркуляцією

Рис. 4

а — бак з підведенням холодної води знизу й внутрішніми перегородками; б — бак з поплавковим клапаном для підведення холодної води; в — бак з підведенням теплоти із КСЕ через теплообмінник; г — секціонований бак з електронагрівником; 1 – теплоізольований корпус; 2 — перегородка; 3— підведення холодної води; 4 — відвід гарячої води; 5 -поплавковий клапан; 6 — опускна труба; 7 — теплообмінник; 8 — електронагрівник; 9 - теплообмінник

Теплові втрати бака знижуються шляхом застосування теплоізоляції типу скловати товщиною не менш 50 мм. Внутрішня поверхня бака, що контактує з водопровідною водою, повинна бути захищена від корозії. Для цього бак повинен бути виготовлений з нержавіючої сталі, мати емалеве покриття або анод з магнію або анодний захист із зовнішнім джерелом електрики. У баку можуть бути передбачені горизонтальні перегородки (рис. 4, а і г), поплавковий клапан для підведення холодної води (рис. 4, б) і труба для її надходження в нижню частину бака, теплообмінник у двоконтурній системі для підведення теплоти від КСЕ (рис. 4, б і г), електронагрівник і теплообмінник для відводу теплоти в систему опалення (рис. 4, г). Перегородки розділяють бак на секції з різними рівнями температури води по висоті, так що у верхній частині бака вода має більш високу температуру, ніж у нижній. Це підвищує ефективність акумулювання теплоти. У схемах а і б теплоносієм у КСЕ служить вода, а в схемах в і г-антифриз, тому використовується теплообмінник для передачі теплоти від антифризу до води.

У сонячних повітряних системах теплопостачання зазвичай застосовуються галькові акумулятори теплоти, що представляють собою ємності круглого або прямокутного перетину, що містять гальку розміром 20—50 мм у вигляді насадки із щільного шару часток. Акумулятори цього типу мають ряд переваг, але в порівнянні з водяним акумулятором у цьому випадку потрібен більший об’єм. Гальковий акумулятор може розташовуватися вертикально або горизонтально.

Гаряче повітря, що надходить удень із сонячного колектора в акумулятор, віддає гальці свою теплоту й у такий спосіб відбувається зарядка акумулятора. При розрядці акумулятора вночі або в непогожу погоду повітря рухається у зворотному напрямку й відводить теплоту до споживача. При однаковій енергоємності об’єм галькового акумулятора теплоти в 3 рази більше об’єму водяного бака-акумулятора.

Для низькотемпературних сонячних систем теплопостачання в акумуляторах фазового переходу найбільш придатні органічні речовини (парафін і деякі жирні кислоти) і кристалогідрати неорганічних солей, наприклад гексагідрат хлористого кальцію СаС₁₂·6Н₂О або глауберова сіль Na₂SO₄·10Н₂О, що плавляться при 29 і 32 °С відповідно. При використанні кристалогідратів можливий поділ суміші і її переохолодження, що викликають нестабільність цих недорогих речовин і зниження числа робочих циклів. Для усунення цих недоліків до теплоакумулюючого матеріалу додають спеціальні речовини, які забезпечують рівномірну кристалізацію розплаву й сприяють тривалому використанню матеріалу в багаторазових циклах плавлення - затвердіння. Для організації ефективного теплообміну використовуються оребрені поверхні, капсули, заповнені теплоакумулюючим матеріалом, а також теплопровідні матриці (коміркові структури). Це необхідно в першу чергу при використанні органічних речовин, що мають дуже низький коефіцієнт теплопровідності (0,15 Вт/(м·°С)).

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
АКУМУЛЯТОРИ ТЕПЛОТИ	\|	Сучасні поняття про фігуру Землі та її зовнішнє гравітаційне поле

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.026 сек.