7. Сорбционное аккумулирование тепла

В системах аккумулирования такого типа используется способность некоторых твердых тел или жидкостей поглощать газ с выделением тепла или выделять газ при поглощении тепла. Теплота сорбции обычно больше теплоты плавления или испарения.

Рис. 8. Типы сорбционных аккумуляторов тепла.

а – аккумулирование с использованием сжатого газа, б – аккумулирование с исполь­зованием конденсата, в – ресорбционный цикл, г – аккумулирование с котлом и паровой турбиной, 1 – сосуд абсорбера, 2 – абсорбционная среда, 3 – теплообмен­ная поверхность зарядно-разрядного теплообменника, 4 – паровая линия (а – дроссель­ный клапан, б – компрессор), 5 – аккумулятор со сжатым газом, 6 – конденсатор, 7 – испаритель, 8 – источник тепла с низкой тепловой энергией, 9 – сосуд для конденсата, 10 – сосуд ресорбера, 11 – ресорбционная среда, 12 – насос, 13 – котел, 14 – паровая турбина, 15 – линия отработавшего пара.

Типы сорбционных систем аккумулирования тепла приведены на рис. 8.

а) К сорбенту (, например) подводится тепло; десорбированное вещество () направляется в газовый сосуд, работающий при постоянном или скользящем давлении. Охлаждение газа увеличивает емкость аккумулятора. Плотность аккумулирования энергии в данном случае низкая.

б) В данном случае газ конденсируется при температуре окружающей среды или близкой к ней. При такой схеме объем аккумулятора может быть относительно небольшим. Теплота конденсации при этом отводится в окружающую среду (например, с помощью градирни). На стадии разрядки жидкость испаряется подводом тепла из окружающей среды

в) В этой схеме аккумулятор жидкости заменен сорбционным аккумулятором, содержащим другую абсорбирующую среду, способную поглощать и выделять газ при температуре окружающей среды.

г) На этой схеме показано сочетание сорбционного аккумулятора и теплового двигателя. Когда разрядный вентиль открыт, пар течет от парогенератора через паровой двигатель к сорбционному аккумулятору, который отдает тепло парогенератору, таким образом поддерживая парообразование. Зарядка может осуществляться паровым компрессором по принципу компрессионного теплового насоса или по принципу абсорбционного теплового насоса – нагревом сорбента от высокотемпературного источника тепла и отводом десорбированного, а затем конденсированного газа к парогенератору.

8.Область применения

Экономия тепла в зданиях, коттеджах, а также в технологических процессах, когда имеется периодический выброс тепловой энергии, Особыми преимуществами обладает в комбинации с гелио-теплоутипизирующими системами. Перспективен также при запасении тепловой энергии в ночное время и отдаче ее в дневные часы, при этом экономия достигается за счет разницы тарифов на стоимость электроэнергии в дневное и ночное время.

Применение тепловых аккумуляторов на производстве позволяет экономить 70-80% денежные средств, хотя при этом не экономит электроэнергию.

1.Расчет та для кунга грузового автомобиля

В данной работе мы должны рассчитать характеристики теплового аккумулятора для кунгу грузового автомобиля

1. Габаритные размеры и площади поверхностей

Длина, ширина и высота кузова: м

Размеры окон: м

Количество окон:

Размеры двери: м

Площадь поверхности окон: м²

Площадь поверхности двери: м

Площадь наружной поверхности кузова: м²

Площадь поверхности по слою пенополиуретана (ППУ): м²

Площадь поверхности по слою дерева: м²

Площадь внутренней поверхности кузова: м²

Средняя площадь поверхности слоя металла: м²

Средняя площадь поверхности слоя ППУ: м²

Средняя площадь поверхности слоя дерева: м²

Площади поверхностей получены непосредственным измерением на модели, созданной в 3D редакторе Solid Works 2004.

Схема кузова КаМАЗа приведена на рис. 9.

Рис. 7. Схема кузова автомобиля КаМАЗ.

1.2. Условия работы ТА

Температура окружающей среды: °С

Температура воздуха внутри кузова: °С

Перепад температур: °С

Коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности кузова к окружающей среде: Вт/(м²∙К)

Время работы в режиме теплоотдачи: с

Время хранения тепла: с

2. Тепловой ТА.

2.1. Расчет необходимого количества тепла

Количество тепла, которое необходимо запасти в ТА, принимается равным теплу, которое теряется в окружающую среду через изоляцию кузова.

Потери тепла через поверхность кузова:

Вт

Потери тепла через дверь:

Вт

Потери тепла через окна:

Вт

Полное количество тепла, необходимое для поддержания температурного режима:

Вт

2.2 Определение потерь тепла в режиме хранения

Ввиду перепада температур между тепловым аккумулятором и окружающей средой, будут иметь место утечки тепла. Средняя часть аккумулятора защищена вакуумной изоляцией, малая теплопроводность которой позволяет предположить, что тепло теряется только за счет радиационного теплообмена между внутренней и наружной оболочками. Трубопроводы покрыты изоляцией из каолинового волокна и в этом случае потери будут обусловлены теплопроводностью.

Потери тепла излучением

Температура внутренней оболочки: К

Температура наружной оболочки: К

Постоянная Стефана-Больцмана: Вт/(м²·К⁴)

Степень черноты материала:

Приведенная степень черноты:

Тепловой поток:

Вт/м²

Поверхность теплообмена: м²

Потери тепла излучением: Вт

Потери тепла радиацией относительно теплового потока при зарядке:

%