Тепловое аккумулиров ание энергии

Потери хранения

Потери хранения возникают в процессе саморазряда. Если они имеют место в установке (например, в трубах), то обычно считаются пусковыми потерями установки. Потери хранения различны для аккумулирования с использованием горячего теплоносителя, теплоты фазового перехода и термохимиче­ского аккумулирования.

а) Потери хранения при аккумулировании с использова­нием горячего теплоносителя. Приращение энтальпии аккуму­лятора при температуре Т, отнесенное к окружающей темпе­ратуре Гокр, с массой так и удельной теплоемкостью (при по­стоянном давлении) Ср равно

AQ = maKcp (Т — Ток р).

Вследствие несовершенства изоляции существует тепловой по­ток в окружающую среду

Q = dQ/dz = — k А {Т — Гокр),

где k — коэффициент теплопередачи, А — площадь поверхно­сти, z— время.

Из уравнений (2.73) и (2.74) имеем

Т (*) — Токр = [T(z = 0) — ехр (— zkA/maKcp). (2.75)

Температура аккумулирования постепенно уменьшается, приближаясь в конечном счете к температуре окружающей среды.

Калорический КПД хранения vxp(2) = AQ(2)/AQ(2 = 0) (2.76)

с учетом (2.75) приобретает вид

v*p(z) = exp(— zkA/maKcp) = exp (— Z’). (2.77)

На рис. 2.19 представлена зависимость этого КПД от безраз­мерного времени

Z' — zkA/maKcp. (2.78)

В эксергетическом КПД хранения (при расчете по теплу) учитывается коэффициент Карно:

М*)= 0) =*ШТ - Г°кр)№<ж - Т^рУТЬ-о. (2-79)

Используя уравнения (2.75) и (2.77), получаем

(2.80)

КПД зависит от отношения температур Т/Такр. Из рис. 2.19 и уравнения (2.80) очевидны два особых случая.

1. Высокотемпературное аккумулирование {Т0кр/Так г® 0). Для очень высокой верхней температуры Тв (самая верхняя линия) эксергетический КПД практически равен калориче­скому:

£*р = ехр(— Z*) = vxp.

2. Низкотемпературное аккумулирование (Токр/Так « 1). Для верхней температуры, приближающейся к Токр (самая нижняя линия), эксергетический КПД равен квадрату кало­рического КПД:

£xp = exp(-2Z*) = v2p.

Эксергетические потери при смешении горячей и холодной порций аккумулирующей среды в сосуде с вытеснением воз­никают всегда, независимо от внешних потерь тепла; их сле­дует рассмотреть отдельно (см. гл. 4).

в) Потери хранения при термохимическом аккумулирова­нии. Обратной реакции можно полностью избежать раздель­ным хранением компонентов. Однако могут возникнуть теп­ловые потери у компонентов, относящиеся к пусковым поте­рям. Такие потери обычно незначительны.