Magazynowanie termiczne za pomocą pary wodnej?

[FALCON_12]

Witam,


Podobnie jak niektórzy z nas szukałem rozwiązań akumulacji ciepła. Podczas badania materiałów PCM (Phase Change Materials) zauważyłem, że utajone ciepło przejścia do stanu pary wodnej było wysokie:

Aby zmienić 1000 g wody ze stanu lodu na stan wody potrzeba 335 kJ
Do podgrzania 1000 g płynnej wody w temperaturze od 0°C do 100°C potrzeba 419 kJ
Do przekształcenia 1000 g ciekłej wody o temperaturze 100°C w parę potrzeba 2257 kJ

Przekształcenie wody w parę wymaga zatem 5.4 razy więcej energii.
wystarczy, aby podnieść jego temperaturę o 100°C.



Czy byłoby wtedy możliwe wykorzystanie tego faktu do magazynowania energii cieplnej poprzez ewolucję?
objętość V wody w pobliżu jej temperatury parowania?

Widziałem też, że wraz z ciśnieniem spada temperatura wrzenia wody a wraz ze spadkiem wzrasta jej ciepło utajone, co mogłoby umożliwić pracę w niższej temperaturze (np. przy 0.2 bar woda wrze przy 60°C i przy w tej samej temperaturze jego utajone ciepło parowania wynosiło 2360 kJ/kg).

http://pravarini.free.fr/Images/Teb.jpg

http://pravarini.free.fr/Images/ChaleurLatente.jpg

Można by wtedy pomyśleć o przechowywaniu ciepła w oprzyrządowanym (ciśnienie, temperatura) i izolowanym termicznie zbiorniku zawierającym wodę, której temperatura oscylowałaby wokół punktu wrzenia. Wiem, że na skalę przemysłową istnieją akumulatory oparów. Czy istnieją równoważne systemy dla osób fizycznych? czy nie moglibyśmy sami zbudować takiego systemu? (szybkowar...)

[Christophe]

Nowy Jork i prawdopodobnie inne aglomeracje amerykańskie (do sprawdzenia) wykorzystują sieci parowe do ogrzewania miejskiego… więc tak, para wodna to dobry sposób na przechowywanie (i transport) ciepła…

Minus: z pamięci 1 gram pary wodnej (przy 100.1°C) zajmuje 400 razy większą objętość niż ten sam gram przy 99.9°C...

Musisz więc zwiększyć ciśnienie, aby uzyskać interesujące ilości ciepła...w małych ilościach...

[sicetaitsimple]

Minus: z pamięci 1 gram pary wodnej (przy 100.1°C) zajmuje 400 razy większą objętość niż ten sam gram przy 99.9°C...

No tak, nie ma cudu.
Liczb nie sprawdzałem, ale jeśli rzeczywiście 1kg pary zawiera znacznie więcej kJ niż 1kg wody o tej samej temperaturze, to zajmuje też znacznie większą objętość...
Jeśli chodzi o Nowy Jork, nie trzeba iść tak daleko. Z pamięci CPCU (Paryskie Miejskie Przedsiębiorstwo Ogrzewnictwa) wysyła parę ze swoich jednostek produkcyjnych pod ciśnieniem około 25 barów i 240°C/-2°C.

[FALCON_12]

Minus: z pamięci 1 gram pary wodnej (przy 100.1°C) zajmuje 400 razy większą objętość niż ten sam gram przy 99.9°C...

No tak, nie ma cudu.
Liczb nie sprawdzałem, ale jeśli rzeczywiście 1kg pary zawiera znacznie więcej kJ niż 1kg wody o tej samej temperaturze, to zajmuje też znacznie większą objętość...
Jeśli chodzi o Nowy Jork, nie trzeba iść tak daleko. Z pamięci CPCU (Paryskie Miejskie Przedsiębiorstwo Ogrzewnictwa) wysyła parę ze swoich jednostek produkcyjnych pod ciśnieniem około 25 barów i 240°C/-2°C.

Dzięki za informację. Znalazłem w sieci tabelę, która mówi o tych pytaniach.

https://www.thermexcel.com/french/tables/vap_eau.htm

Marzyłem o wyobrażeniu sobie zbiornika o pojemności V=67 m3 (4.05³) zdolnego wytrzymać ciśnienie P równe 30 barów. W takim zbiorniku, o ile dobrze zrozumiałem, zmieściłoby się dokładnie 100 litrów wody odparowanej przy Tv=234°C. Zmagazynowana energia byłaby wówczas warta 280200 78 kJ lub XNUMX kWh.

Nie mam pojęcia o wytrzymałości mechanicznej i termicznej zbiorników, czy można zastosować ciśnienie 100, 200 lub 300 bar? Stół zatrzymuje się na 30 barach, ale chciałbym ocenić V i Tv przy takich ciśnieniach. Nie mam matematycznych praw rządzących tymi wielkościami, czy one w ogóle istnieją?

Spróbowałbym później ekstrapolować krzywe, aby odpowiedzieć na to pytanie. Może rozmiar zbiornika stałby się rozsądny. Jeśli chodzi o temperaturę, nie może przekraczać temperatury topienia stali.

[Remundo]

para wodna nie jest dobrym sposobem magazynowania ciepła ze względu na objętość i ciśnienie, jakie generuje.

kiedy na przykład mówisz o 300 barach, potrzebujesz kadłuba łodzi podwodnej na głębokości 3000 m, aby wytrzymać to ciśnienie. Ale oprócz utrzymania ciepła, ta skorupa powinna być w pełni izolowana. Nic niemożliwego, ale naprawdę ciężkiego i kosztownego.

Korzystnie będzie wykorzystywane ciepło utajone soli przechodzących ze stanu stałego do stanu ciekłego.

Jest to ponadto wybór, który został przetestowany w niektórych skoncentrowanych elektrowniach słonecznych.

Rodzaj soli do topienia wybiera się na podstawie kilku kryteriów: temperatury zmiany stanu skupienia, właściwości chemicznych, kosztów...

Jeśli ciepło pochodzi z paliwa, najlepszym sposobem „magazynowania” go jest zatrzymanie energii chemicznej w paliwie i spalanie jej na żądanie.

Upał ma na tyle łobuzerstwa, że ​​ucieka bezpowrotnie, nawet przy zachowaniu środków ostrożności, to kwestia czasu.

Innym podejściem do magazynowania ciepła (ale tym razem niskotemperaturowego) jest wykorzystanie gruntu bezpośrednio w użytkowaniu międzysezonowym: patrz DLSC

[sicetaitsimple]

Marzyłem o wyobrażeniu sobie zbiornika o pojemności V=67 m3 (4.05³) zdolnego wytrzymać ciśnienie P równe 30 barów. W takim zbiorniku, o ile dobrze zrozumiałem, zmieściłoby się dokładnie 100 litrów wody odparowanej przy Tv=234°C. Zmagazynowana energia byłaby wówczas warta 280200 78 kJ lub XNUMX kWh.

Zasadniczo zgadzam się z tym, co powiedział Remundo, generalnie nie przechowujemy w postaci pary, z wyjątkiem niektórych procesów, w których występuje znaczne zapotrzebowanie na parę, ale krótkotrwałe. W takim przypadku przechowywanie pozwala uniknąć przewymiarowania jednostki do wytwarzania pary.

To powiedziawszy, jeśli chcesz dalej „bawić się” niektórymi obliczeniami:
- Myślę, że w twoich obliczeniach jest błąd 10 razy, to jest 1000 kg pary, którą możesz przechowywać w swoim zbiorniku.
- wartości od 30bar do 100bar są dostępne na wskazanej stronie, na innej stronie.

Powodzenia!

[Macro]

Widziałem też, że temperatura wrzenia wody maleje wraz z ciśnieniem, a jej ciepło utajone rośnie wraz z tym spadkiem, co mogłoby umożliwić pracę w niższej temperaturze (np. przy 0.2 bar woda wrze w 60°C

Temperatura wrzenia wody spada wraz ze spadkiem ciśnienia... 0.2 bara, żeby mieć je na ziemi... Niezbyt to możliwe, nawet na Evereście trzeba wciąż mieć 0.35... Aby mieć 0.2 bara de Pa, musi być około 12000m....