КЛАССИФИКАЦИЯ ТЕПЛОАККУМУЛИРУЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ

Принципы теплового аккумулирования и используемые теплоаккумулирующие материалы

Одним из возможных мероприятий, которое позволяет в различных областях народного хозяйства более эффективно использовать тепловую энергию, является аккумулирование тепла посредством применения разных теплоаккумулирующих материалов (ТАМ) и аккумуляторов тепла (АТ) различных конструкций.

Классификация теплоаккумулирующих материалов

Важнейшими характеристиками системы теплового аккумулирования энергии являются:

• емкость на единицу объема или веса;

• рабочий интервал температур, т. е. температуры теплоносителя на входе и выходе из системы;

• способы подачи и отбора тепла и соответствующие перепады температур;

• температурная стратификация в аккумуляторе;

• мощность, требуемая для подвода и отвода тепла;

•      объемы контейнеров, баков или других конструктивных элементов, связанных с системой аккумулирования;

• средства регулирования тепловых потерь аккумулятора;

• стоимость изготовления и эксплуатации.

Создание аккумуляторов тепла зависит от уровня температур, масштаба установки и длительности аккумулирования тепла.

По уровню температуры аккумулирования аккумуляторы тепла (АТ) под-разделяются на три

группы: низкотемпературные (35°С < t < 100 °С); средне-температурные (100°С < t < 500 °С); высокотемпературные (t > 500 °С). По масштабам использования тепла они могут быть классифицированы как мелкомасштабные (для децентрализованных потребителей) и крупномасштабные (для крупных централизованных систем). По длительности хранения аккумуляторы тепла подразделяются на краткосрочные (1 – 2 суток), среднесрочные (до 1 мес.), межсезонные (до полугода).

Уровень температуры, масштаб аккумулирующей установки и необходимая длительность хранения тепла определяют требования к конструкции аккумуляторов, выбору теплоаккумулирующих веществ.

Причем, чем выше температура аккумулирования, тем сложнее обеспечить большую длительность аккумулирования из-за существующих тепловых потерь. Но улучшение тепловой изоляции уменьшает интенсивность тепловых потерь, а значит, увеличивает возможную длительность хранения запасенной энергии. Поэтому от желаемой длительности хранения теплоты зависят вид, конструкция и стоимость тепловых аккумуляторов.

Теплоаккумулирующие материалы (ТАМ) можно классифицировать в зависимости от класса материала, способа накопления и отдачи тепла, от цикличности работы .

Немаловажное значение при разработке аккумулирующей установки имеет выбор ТАМ. Поэтому проблемы оптимизации характеристик ТАМ вызывают большой интерес во всем мире.

В настоящее время для теплового аккумулирования в основном используются основные виды ТАМ: камни, вода, газы и эвтектические соли. Какой из них использовать для конкретного случая, зависит от многих факторов.

Заключение

Изучение и совершенствование систем аккумулирования теплоты с теплоаккумулирующими материалами в системе солнечных водонагревательных установок является актуальной научно-технической задачей, имеющей большое практическое значение для теплоэнергетики, жилищно-коммунального и сельского хозяйства.

Сравнительный анализ теплофизических свойств теплоаккумулирующих материалов показал, что наиболее подходящими для тепловых аккумуляторов систем теплоснабжения (в первую очередь, горячего водоснабжения) и автономных теплоэнергетических комплексов с возобновляемыми источниками энергии являются технические парафины.

Существующие тепловые аккумуляторы обладают рядом недостатков, которые не позволяют обеспечить необходимую скорость плавления и затвердевания теплоаккумулирующих материалов фазового перехода и, соответственно, время зарядки и разрядки теплового аккумулятора.

Установлено, что средняя плотность теплового потока в процессе плавления и затвердевания плоского слоя теплоаккумулирующего материала фазового перехода в два раза больше, чем плотность теплового потока в конце процесса зарядки и разрядки.

Список литературы

1.        Ададуров Е.А. Повышение эффективности использования аккумуляторов теплоты с возобновляемыми источниками энергии. Автореферат диссертации к.т.н: 14.05.08 г. Москва: ГНУ ВИЭСХ, 2008. – 25 с.

2.        Амерханов Р.А. Оптимизация сельскохозяйственных энергетических установок с использованием возобновляемых источников энергии. М. Колосс, 2003. 532 с.

3.        Амерханов  Р.А.,  Долинский  А.А.,  Морозюк  Т.В.  Аккумулирование  теплоты  в  системах теплоснабжения сельского хозяйства. Промышленная теплотехника – 2002. Т. 24. №1 106-108 с.

4.        Амерханов Р.А., Драганов Б.Х. Проектирование систем теплоснабжения сельского хозяйства. Краснодар. КубГАУ, 2009. 199 с.

5.        Бекман Г., Гилли П. Тепловое аккумулирование энергии: перевод с английского – Мир. М.В., 1987.272 с.