Тепловое аккумулиров ание энергии

Сорбционное аккумулирование тепла

Можно представить себе системы, основанные на реакции вида

АВ (твердое тело или жидкость) + AQ А (твердое тело или жид­кость) + В (газ).

Вещество А может быть химическим элементом, компо­нентом смеси или смесью [2.26]. Теплота реакции (при атмо­сферном давлении) может быть приближенно определена по формуле

д/гс = (125 ... m)TJMB, (2.72)

где АЛс — теплота сорбции (кДж/кг), Те — температура сорб­ции (К), Мв — молекулярная масса вещеотва В (кмоль/кг).

Следовательно, теплота сорбции больше теплоты плавле­ния или испарения. Однако масса вещества А также должна учитываться.

На рис. 2.16 показаны основные типы систем сорбцион­ного аккумулирования тепла. По схеме рис. 2.16, а к сорбенту (например, СаСЬ) подводится тепло; десорбированное веще­ство (NH3) направляется в газовый сосуд, работающий при постоянном или скользящем давлении. Охлаждение газа уве­личивает емкость аккумулирования. Плотность аккумули­рования энергии здесь низкая.

Если газ может быть сконденсирован при температуре окружающей среды (или близкой к ней), то возможна схема рис. 2.16,6; в этом случае требуется аккумулятор относитель­но небольшого объема. Теплота конденсации при этом отво­дится в окружающую среду (например, с помощью градир­ни). На стадии разрядки жидкость опять испаряется подво­дом тепла из окружающей среды. Некоторые энергетические потери неизбежны.

Сорбционное аккумулирование тепла

Рис. 2.16. Типы сорбционных аккумуляторов тепла.

а — аккумулирование с использованием сжатого газа; 6 — аккумулирование с ис­пользованием конденсата; в — ресорбционный цикл; г — аккумулирование с котлом и паровой турбиной.

/ — сосуд абсорбера; 2— абсорбционная среда; 3 — теплообменная поверхность раз* рядно-зарядного теплообменника; 4 — паровая линия (4а — дроссельный клапан; 46 — компрессор); 5 — аккумулятор со сжатым газом; 6'— конденсатор; 7 — испа­ритель; 8 — источник тепла с низкой эксергией; 9 — сосуд конденсата; 10 — сосуд ресорбера; // — ресорбционная среда; 12 — питательный насос; 13 — котел; 14 — па­ровая турбина; 15 — линия отработавшего пара.

Такое аккумулирующее устройство аналогично абсорб­ционному рефрижератору периодического действия, в котором абсорбирующая среда 2 подвергается попеременному нагреву и охлаждению. На режиме нагрева тепло отводится в кон­денсаторе 6; на режиме охлаждения давление в системе па­дает и начинается кипение конденсата в испарителе 7, где и производится холод. Следует отметить, что непрерывно ра­ботающие абсорбционные рефрижераторы, холодильники или тепловые насосы не обладают по своей природе аккумули­рующими свойствами. Если требуется тепловое аккумулиро­вание, то в схему необходимо ввести сосуды для крепкого и слабого растворов.

На схеме рис. 2.16, в аккумулятор жидкости заменен сорб­ционным аккумулятором, содержащим другую абсорбирую­щую среду, способную абсорбировать и десорбировать газ при температуре окружающей среды (принцип ресорбции).

На рис. 2.16, г показано интересное сочетание сорбцион­ного аккумулятора и теплового двигателя. Когда разрядный вентиль открыт, пар течет от парогенератора через паровой двигатель к сорбционному аккумулятору; тепло высвобож­дается и подводится к парогенератору, благодаря чему под­держивается парообразование. Зарядка может осуществлять­ся паровым компрессором в соответствии с принципом работы компрессионного теплового насоса. Зарядка может быть осу­ществлена и по принципу абсорбционного теплового насоса — нагревом сорбента от высокотемпературного источника тепла и отводом десорбированного, а затем и конденсированного газа к парогенератору. Аналогичная система, с NaOH в ка­честве абсорбента и НгО в качестве рабочего тела, была ис­пользована в локомотиве Хонигмана (разд. 1.4 и 8.3.2).

В табл. 2.4 приведены теплофизические свойства и плот­ности запасенной энергии некоторых веществ, пригодных для сорбционного аккумулирования тепла. Хотя пара СаС12- •8NH3/4NH3 имеет вполне подходящую теплоту сорбции, плотность энергии в этом случае низка из-за низкой плот­ности абсорбирующей соли.

Плотности запасаемой энергии указаны для двух слу­чаев: а) аккумулирования десорбированного вещества в газо­образном состоянии (рис. 2.16, а); б) аккумулирования десор­бированного вещества в жидком состоянии (рис. 2.16,6).

Плотности запасаемой энергии для случая (а) довольно низки даже при высоких давлениях. Для случая (б) плот­ности запасаемой энергии выше, но также выше и потери при зарядке и разрядке.

Абсорбирующий материал должен находиться в гранулиро­ванном состоянии для улучшения аккумулирования и ускоре­ния реакции. Однако теплопроводность такого насыпного мате­риала все же ниже, чем у солей. Поэтому будет еще сложнее ре­шить проблемы/теплообмена во время зарядки и разрядки.

Другая возможность состоит в использовании карбонатов, таких, как MgC03, выделяющих при нагревании углекислый газ. Можно использовать также гидриды металлов. В этом случае теплота сорбции высока, но низка плотность запасае­мой энергии при поглощении водорода в газообразном со­стоянии. Ожижение представляет трудности. Однако в соот­ветствии со схемой рис. 2.16, в гидрид другого металла (на­пример, система Fe — Ті) при температуре окружающей среды может поглощать водород, выделившийся во время зарядки. Гидриды металлов были также предложены для аккумули­рования водорода в качестве топлива двигателей внутреннего сгорания и топливных элементов, в частности автомобильных

Таблица 2.4. Теплофизические характеристики сред, пригодных для термо

Реакция

Акку

Тип ')

Уравнение

Условия реакции

Продукты

Фазовое

состояние

Давление,

МПа

Темпера­тура, °С

С

CaCl2-8NH3 (тв.) +

+ 745 кДж/кг =

= СаС12 • 4NH3 (тв.)+ + 4NH3 (г.)

0,1

1

3

47—32

90

100

СаС12 ■ 8NH3 NH3

NH3

T вердое Жидкое

Газо­

образное

с

р

MgC03 (тв.) +

+ 1200 кДж/кг = =MgO (тв.) + С02 (г.)

0,1

427-327

MgC03

co2

Т вердое Жидкое

с

р

Са(ОН)2 (тв.) +

+ 1415 кДж/кг =

= СаО (тв.) + Н20 (г.)

0,1

572—402

С a (OH) 2 H20

Т вердое Жидкое

к

S03 (г.) +

+ 1235 кДж/кг =

=* S02 (г.) + У202 (г.)

0,1

520-960

S03

so2

o2

»

Газо­

образное

к

СН4 (г.) + Н20 (г.) + + 6053 кДж/кг =

= С02 (г.) + ЗН2 (г.)

0,1

480-1195

CH4

H20

co2

H2

То же Жидкое Газо­образное

»

р

NH4HS04 (ж.) +

+ 2011 кДж/кг =

= NH3 (ж) +

+Н20 (ж.) + S03 (ж.)

927—427

nh4hso4

Жидкое

С—сорбционная; Р — разложение; К—каталитическая. *) Аккумулирование NH3 в жидком

[2.33]. Были также предложены системы с цеолитами, в ко - торых десорбируется водяной пар [2.26].

Были построены прототипы таких систем (локомотив Хо - нигмана, автомобиль Ишики). Другие разработки находятся еще на стадии выбора рабочих пар и изучения кинетики реак­ций.

Тепловое аккумулиров ание энергии

Как сделать теплый пол своими руками?

Система “теплый пол” уже давно не является новинкой, поскольку прочно обосновалась в обиходе современных жителей мегаполисов.

Доставляем медикаменты – бизнес, спасающий жизни

В современном мире прогрессирует большое количество разнообразных болезней, которые опасны для жизни. Порой для спасения человека необходимы всего лишь несколько таблеток, которых нет в наличии. Государство не всегда может обеспечить …

Автомобили с аккумулированием теплоты фазового перехода или тепла нагретого теплоносителя

Использование высокотемпературных аккумуляторов на базе тепла фазового перехода в двигателях Стирлинга было предложено для автобусов и легковых автомобилей [8.19— 8.22]. Фирмой Sigma Research Inc. разработан проект автомо­биля с дальностью пробега …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.