Фазовый переход вода-лед. Теплоаккумулятор

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Вот что необходимо

идеально было бы разместить испаритель в горячем источнике с температурой плюс 50-100 Цельсия, а конденсатор на морозе 20-30-40 градусов.

И такие места на севере есть.

 

Как это брать нечего?
Озеро 2,5 км на 10км и глубина средняя 60 метров.
Температура 4 Цельсия выше нуля.
Сколько тепла содержит этот объём?

При замерзании верхнего слоя воды на этом озере с наступлением морозов на два метра в глубину выделяется 17 000 000 мегаджоулей энергии или 4722222 мегаватт-час.
Такое количество энергии способна выработать электростанция мощностью 550 Мвт.

А тут какое то озеро. Мороз. И лёд на озере образовался.

Задача.
Утилизировать эту энергию и заскладировать и не надо никакой электростанции строить.

 

Я думал, что вечная мерзлота под глубиной пусть до 5 метров и это подразумевает промерзание до дна в конечном итоге.
Не уверен, что под водой на глубине 60 метров вечная мерзлота, в любом случае тогда дебит энергии есть.

 

А при большом давлении, лед вообще не будет расширятся. Есть такие состояния как лед-2 и лед-3. Лед-3 имеет большую плотность чем вода, поэтому тонет. На небольшой глубине лед будет почти таким же как на поверхности, т. е. будет всплывать.

 

Да что вы уперлись как Б. Выделяется тепло! ВЫДЕЛЯЕТСЯ! Хотите докажу! Берете термос и заливаете туда соленную воду или антифриз с температурой ниже нуля (например -10 градусов). Потом находите маленькую пластиковую емкость и заполняете ее дистиллированной водой с температурой близкой к нулю (например +0,5 градуса) и помещаете в термос. Через некоторое время дистиллированная вода замерзнет. При кристаллизации дис. вода теряет энергию, выделяет тепло, поэтому жидкость в емкости нагреется и станет теплее, чем -10 градусов. Конечно жидкость нагреется и от более теплой воды тоже. Но зная обьем, начальные и конечные температуры этих двух жидкостей, не сложно составить уравнение. Причем равенство будет только в том случае, если учесть теплоту кристаллизации.

 

Под водой, начиная от дна озера, метров 50-100 талого грунта, а далее метров на 200-300 в глубину уже вечная мерзлота. После опять талые породы.
Это под водоёмом.
А если водоём отсутствует, то вечная мерзлота до 300-400 метров в глубину от поверхности.

 

@Elprog, Ваша идея мне нравится! это эффективней, чем машина, работающая за счет рас ширения льда. Но если у вас бесплатный нагреватель и холодильник, не проще ли будет установить генератор стирлинга? Там не надо замарачиваться с давлением, там главное, чтобы разница температур была большая.

 

Это не моя идея, идея был озвучена раньше, другими авторами. Я только немножко переформулировал и добавил цифр.
Не уверен, что стирлинг будет лучше, это достаточно сложный двигатель, дорогой в изготовлении.
к тому же большой разницы температур у нас все равно нет...

 

Что-то сомнительно. Это какие же количества газа надо прокачивать, чтобы на разности в 1 атм получить 10-15 Квт?

 

Поршневой двигатель не единственный, который может работать при небольшой разнице давлений.
Если, к примеру, взять спиральный компрессор и запустить его в "двигательном" режиме, он вполне может оказаться ничего, и КПД может быть повыше поршневого.

 

При температуре на входе турбины 500гр.С надо прокачать порядка 50-100 л/с.

 

То то и оно. А при разности температур в тридцать градусов и разности давлений в 2-4 атм у турбины будут очень большие паразитные перетоки и крутиться она будет не сильно, кмк. К тому же не понятно как будут вести себя хваленые "воздушные подшипники" в среде фреона.
Возможно, что можно сделать турбину, которая будет удовлетворительно работать при таких исходных данных, я пока таких не знаю.
Я пытаюсь "сочинить" систему из каких-то серийных узлов.
Вот, кстати, еще одна "бредовая" идея.
Имея перед паровым двигателем (турбиной) газообразный фреон под давлением 6-7 атм, возможно стоит запустить его в трубку Ранке-Хильша. На выходе этой трубки можем получить поток холодного, возможно переохлажденного газа, и поток перегретого, который уже запускать на двигатель (турбину).
Охлажденную ветку сразу запускаем в конденсатор. Перегретый пар, пусть и меньшего объема и давления будет эффективнее работать в двигателе, а после двигателя снова в конденсатор.
Есть ли смысл вводить дополнительный элемент в тракт, теряя часть давления и объема рабочего тела? Или лучше весь газ пустить на паровой двигатель (турбину).

 

У неё КПД разделения очень маленький. И так теплообменники при такой разнице температур запредельные.

 

Хорошо.
Систему не обязательно использовать на реках-озерах, можно кипение фреона получать на обычном геоконтуре. Тогда конденсирование газа должно происходить в воздушном теплообменнике.
Мы знаем о существовании воздушных ТН. В них используется воздушный теплообменник, чтобы забрать тепло из воздуха (даже морозного) и перекачать его в дом. Т. е. из уличного испарителя воздушного ТН даже на морозе выходит еще более замороженный воздух. Этот замороженный воздух нужно подать на конденсатор нашей установки - получим бОльшую разницу температур, а значит и давлений для работы парового двигателя (турбины). Можем сэкономить малость электричества для питания ТН, а значит повысить общий СОР системы.
Как идея?
После конденсатора "генерирующей" установки воздух будет выходить более теплым, чем после испарителя воздушного ТН, возможно даже более теплым, чем окружающий (мы качаем тепло из земли, помните?). Вот его и подать на вход воздушного ТН...
P. S. похоже, что воздух тут - лишний. Фреон, поступающий в испаритель воздушного ТН должен поступать в теплообменник жидкость-жидкость и своим испарением обеспечивать конденсацию фреона генерирующей установки, обеспечивая бОльшую разность температур.
Во как!

 

Это приемлемо для территорий где есть этот геоконтур с положительными температурами.
А что делать там, где вечная мерзлота?
Хотя.
Температура вечной мерзлоты постоянная - минус 7 Цельсия.
Температура на поверхности ноябрь-март средняя минус 25 - минус 32.
Может быть из этого можно что то выжать?

Да и не забывать о том как утилизировать энергию кристаллизации воды.
А то душа кровью обливается - вода без приложения каких то усилий с моей стороны превращается в лёд и столько энергии выбрасывается напрасно.
А энергия денег стоит.