5. Аккумулирование тепла твердыми телами путем увеличения их внутренней энергии

Все типы систем аккумулирования с использованием жидких сред могут также работать с твердыми средами. При этом перенос тепла осуществляется либо средой (гравийная засыпка), либо другим теплоносителем (жидкостью или газом). К недостаткам такой системы можно отнести то, что теплоноситель должен проделать путь по каналам, образованным аккумулирующей средой с сопутствующими гидравлическим сопротивлениями. Теплоемкость системы будет равна среднемассовой теплоемкости твердого тела и теплоносителя.

Схема теплового аккумулятора с твердой теплоаккумулирующей средой приведена на рисунке 4. Аккумулирующей средой здесь является твердый пористый материал, а теплопередающей средой – газ, который проходит сквозь каналы и полости в твердом материале, отдавая ему тепло во время зарядки и отбирая его при разрядке.

Рис. 6. Аккумулятор тепла с использованием нагретого

теплоносителя и неподвижной твердой аккумулирующей среды.

1 – сосуд, 2 – верхняя линия разрядки, 3 – нижняя линия разрядки, АС – аккумулирующая среда, ТС – теплопередающая среда.

6. Аккумулирование посредством использования теплоты фазового перехода

В этом случае емкость аккумулятора определяется в большей степени изменением не температуры, а агрегатного состояния аккумулирующей среды. Больше всего тепла аккумулируется при переходе из жидкого состояния в газообразное, однако ввиду низкой теплоемкости паровой фазы предпочтительнее использовать переход твердое тело – жидкость. Одновременно с фазовым переходом можно использовать также теплоемкость твердой и жидкой фазы, что увеличивает емкость аккумулятора. Достоинством такой системы аккумулирования можно назвать постоянное давление среды. Главным недостатком является высокая стоимость.

В качестве аккумулирующей среды могут использоваться вода и лед, гидроокиси лития и натрия, а также различные соли. Кроме того, можно использовать двух- и трехкомпонентные смеси на основе хлоридов, карбонатов и фторидов щелочных металлов. Основное требование к аккумулирующей среде – отсутствие расслаивания или разложения на отдельные компоненты при нагреве и

плавлении. В качестве примера можно привести глауберову соль (), которая при плавлении распадается на жидкую и твердую фазы. Однако для низкотемпературного аккумулирования такая соль вполне подходит.

На рисунке 7 показан тепловой аккумулятор, в котором аккумулирующей средой является расплавленная соль, расположенная в отдельных капсулах. Передача тепла от пара, проходящего через внутреннюю полость аккумулятора к соли осуществляется через стенки капсул.

Рис. 7. Предварительно напряженная конструкция чугунного

сосуда для аккумулятора с горячим теплоносителем

и цилиндрическая капсула для такого сосуда.

1 – чугунные кольца, 2 – продольные предварительно напряженные сосуды,

3 – вход/выход пара, 4 – предварительно напряженные бандажи, 5 – пространство, заполненное газом, 6 – внутренний сосуд, 7 – обшивка, 8 – слой извести, 9 – волок­нистая изоляция, 10 – теплоаккумулирующие капсулы, 11 – зона распределения потока, 12 – вход/выход соли, 13 – базовая изоляция, 14 – полость в затвердевшей соли, 15 – полость в расплаве, 16 – расплавленная соль, 17 – затвердевшая соль.