אחסון תרמי עם אדי מים?

שלום,


כמו חלקנו חיפשתי פתרונות לאחסון חום. תוך כדי לימוד PCMs (Phase Change Materials) שמתי לב שחום המעבר הסמוי למצב האדים של המים היה גבוה:

כדי לשנות 1000 גרם מים ממצב של קרח לזה של מים צריך 335 קילו-ג'יי
כדי לחמם 1000 גרם מים נוזליים ב-0°C עד 100°C צריך 419 קילו-ג'יי
כדי להמיר 1000 גרם מים נוזליים ב-100 מעלות צלזיוס לאדים צריך 2257 קילו-ג'יי

לכן נדרשת פי 5.4 יותר אנרגיה כדי להפוך מים לאדים.
מספיק להעלות את הטמפרטורה שלו ב-100 מעלות צלזיוס.



האם ניתן יהיה להשתמש בעובדה זו כדי לאגור אנרגיה תרמית על ידי התפתחות
נפח V של מים סביב טמפרטורת האידוי שלו?

ראיתי גם שטמפרטורת הרתיחה של המים יורדת עם הלחץ בעוד שהחום הסמוי שלהם עולה עם הירידה הזו, זה יכול לאפשר עבודה בטמפרטורה נמוכה יותר (לדוגמה, ב-0.2 בר המים רותחים ב-60°C וב- באותה טמפרטורה חום האידוי הסמוי שלו הפך ל-2360 קילו-ג'יי/ק"ג).

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

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

אפשר היה לחשוב אז על אחסון חום במיכל מכשיר (לחץ, טמפרטורה) ומבודד תרמית המכיל מים שהטמפרטורה שלהם תתנודד סביב נקודת הרתיחה. אני יודע שבקנה מידה תעשייתי יש מצברי אדים. האם יש מערכות מקבילות ליחידים? האם לא יכולנו לבנות מערכת כזו בעצמנו? (סיר לחץ...)

ניו יורק, וכנראה צבירות אמריקאיות אחרות (יש לבדוק), משתמשות ברשתות קיטור לחימום מחוז...אז כן, אדי מים הם דרך טובה לאגור (ולהעביר) חום...

החיסרון: מהזיכרון, גרם אחד של אדי מים (ב-1 מעלות צלזיוס) תופס פי 100.1 יותר נפח מאשר אותו גרם ב-400 מעלות צלזיוס...

אז אתה צריך להגביר את הלחץ כדי לקבל כמויות מעניינות של חום...בנפחים קטנים...

sicetaitsimple כתב:

כריסטוף כתב:החיסרון: מהזיכרון, גרם אחד של אדי מים (ב-1 מעלות צלזיוס) תופס פי 100.1 יותר נפח מאשר אותו גרם ב-400 מעלות צלזיוס...

ובכן כן, אין נס.
לא בדקתי את המספרים, אבל אם אכן 1 ק"ג אדים מכיל הרבה יותר קיל"ג מ-1 ק"ג מים באותה טמפרטורה, הוא גם תופס הרבה יותר נפח...
לגבי ניו יורק, אין צורך ללכת כל כך רחוק. מהזיכרון, ה-CPCU (Parisian Urban Heating Company) שולחת קיטור מיחידות הייצור שלה בסביבות 25בר ו-240°C /- 2°C.

תודה על המידע. מצאתי טבלה ברשת שמדברת על השאלות האלה.

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

חלמתי לדמיין מיכל עם נפח V=67 m3 (4.05³) המסוגל לעמוד בלחץ P של 30 בר. במיכל כזה, אם הבנתי נכון, יתאימו בדיוק 100 ליטר מים שהתאדו ב-Tv=234°C. האנרגיה המאוחסנת תהיה אז שווה 280200 קילו-ג'יי או 78 קילו-וואט.

אין לי מושג לגבי התנגדות מכנית ותרמית של המיכלים, האם אפשר להשתמש בלחץ של 100, 200 או 300 בר? הטבלה נעצרת ב-30 בר אבל הייתי רוצה לדרג V ו-Tv בלחצים כאלה. אין לי את החוקים המתמטיים השולטים בכמויות האלה, האם הם קיימים בכל זאת?

אנסה להרחיב את העקומות מאוחר יותר כדי לענות על שאלה זו. אולי גודל המיכל יהפוך לסביר. באשר לטמפרטורה, ייתכן שהיא לא תעלה על זו של התכת פלדה.

אדי מים אינם דרך טובה לאגור חום בגלל הנפח והלחצים שהוא מייצר.

כאשר אתה למשל מדבר על 300 בר, אתה צריך גוף צוללת בעומק של 3000 מ' כדי לעמוד בלחץ. אבל בנוסף לשמירה על החום, קליפה זו צריכה להיות מבודדת לחלוטין. שום דבר בלתי אפשרי, אבל ממש כבד ויקר.

רצוי להשתמש בחום הסמוי של מלחים העוברים ממצב מוצק למצב נוזלי.

זאת ועוד בחירה שנבדקה בכמה תחנות כוח סולאריות מרוכזות.

אופי המלח להמסה נבחר על פי מספר קריטריונים: טמפרטורת שינוי מצב, תכונות כימיות, עלות...

אם החום מגיע מדלק, הדרך הטובה ביותר "לאגור" אותו היא לשמור על האנרגיה הכימית בדלק ולשרוף אותה לפי דרישה.

לחום יש את הזלזול לברוח ללא תקנה, אפילו נקיטת אמצעי זהירות, זה עניין של זמן.

גישה נוספת לאחסון חום (אבל הפעם טמפרטורה נמוכה) היא להשתמש בקרקע ישירות בשימוש בין עונתי: ראה DLSC

FALCON_12 כתב:ראיתי גם שטמפרטורת הרתיחה של המים יורדת עם הלחץ בעוד שהחום הסמוי שלהם עולה עם הירידה הזו, זה יכול לאפשר לעבוד בטמפרטורה נמוכה יותר (למשל ב-0.2 בר המים רותחים ב-60 מעלות צלזיוס

טמפרטורת הרתיחה של המים יורדת כשהלחץ יורד... 0.2 בר כדי שיהיו על כדור הארץ... לא יותר מדי אפשרי, אפילו באוורסט אתה עדיין חייב להיות ב-0.35... כדי להיות ב-0.2 בר דה Pa חייב להיות בסביבות 12000 מ'....