Фазовый переход вода-лед. Теплоаккумулятор

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Меня смущает невысокая скорость процесса и большие объемы, которые должны в этот процесс вовлекаться.
А макет может быть таким:
Труба с незамерзайкой, внутри трубы тонкостенная резиновая трубка, заполненная водой.
труба включается в замкнутую систему с теплообменником (или двумя), циркуляционным насосом и гидроаккумулятором. Циркуляционный насос гоняет незамерзайку через трубу и ТО. Через ТО периодически повышаем/понижаем температуру незамерзайки в пределах -2... +2 град. На гидроаккумуляторе имеем периодическое повышение/понижения давления, которое можно использовать для привода чего-либо.
КПД можно попытаться посчитать как отношение затрат тепла (работы), необходимых для изменения давления в системе к работе, которую может совершить это изменение давления.
Подозреваю, что он будет невысок, поскольку много тепла пойдет на теплоту замерзания, которая изменит объем (рабочего тела?) только на 10%.

 

Думаю что так кпд измерить не получится...
Предположим, что мы можем рассчитать или измерить количество тепло подводимого к воде.
Как измерить работу которую произведет расширение льда?

 

Как велено в учебнике: Силу умножить на перемещение.
Система с незамерзайкой должна быть рассчитана на приличное давление, чтобы обеспечить возможность работы на режиме "лед-1". До максимального давления в системе и будет работать.
А мы будем тупо греть/охлаждать всю эту массу прибора, которая не участвует в преобразовании ...

 

Это и есть основная проблема, давление может быть сотни атмосфер, если не тысячи.
А силу на перемещение мы всегда умножим.

 

Вариант незамерзайки в воде тоже можно рассмотреть. А еще вариант смеси незамерзайки с водой, в большом объеме эта смесь разделится на слои с разной температурой замерзания.
И еще до кучи организовывать ледяной слой внутри объема воды, как то давно были у меня такие мысли.

 

И цикл тактирования системы получится несколько десятков секунд если не минут. И кому нужно раз в минуту давление в сотню атм с перемещением в единицы-десятки см?

 

КПД - это дело десятое.
Надо сначала определиться сколько механической энергии можно получить от движения льда при расширении.
Величина КПД станет нужной тогда, когда надо будет преобразовать механическую энергию движения льда при его расширении в нужный нам вид (электро, тепло и т. д.)

Можно, наверное, так.
Пусть имеется резервуар объёмом 1.092 м. куб.
Резервуар имеет патрубок на конце которого находится второй резервуар объёмом 0,01 м. куб. Этот резервуар снабжён манометром. Система из этих двух резервуаров становится герметичной, если закрывается горловина для заполнения большого резервуара водой.
В резервуар 1,092 заливаем 1 м. куб воды, герметизируем (закрываем горловину) и выставляем на мороз.
Вода замерзает, расширяющийся лёд давит на воздух, заполняет большой резервуар полностью, а воздух, который оставался в большом резервуаре перемещается в маленький объёмом 0.01 м. куб.

Смотрим на манометр.
Т. к. нам известно давление и известен объём маленького резервуара то можно вычислить энергию, которая содержится в сжатом воздухе.
Это и будет энергия расширения льда.
А после этого надо думать о КПД

 

Даже и не минут, а часов.
Вобщем-то это и есть основной недостаток такой машины.
Но мне больше всего интересно измерить кпд этого процесса.
И знать его для общего развития, так сказать.

 

Опять.
От какой величины энергии надо считать КПД?
Мы же никак не можем определится сколько энергии можно получить от движения льда при расширении.

Ведь тут говорят, что
- тепловая = 340 кДж/кг
- механическая от движения льда = ещё сколько то.

 

Да зачем? Коэфф расширения льда известен, давления известны, берем циферки и рассчитываем готовую систему. Маленький объем воды в ннзамерзайке нам не интересен, больше 90 проц сделать не можем, - систему разорвет. Можно попытаться сделать 60-70 процентов. Остальное считается легко.

 

Так если легко.
Приведи расчёт.

 

Если взять основную трубу на пару дюймов, соответствующие количества воды и ннзамерзайке, то можно получить минуты и, возможно, десятки секунд. Мы же меняем температуру всего на градус- два. Но моща будет малая - моделька.

 

Может завтра...
Каким максимальным давлением задаваться? 100 атм хватит?
Для оценки металлоемклсти попробуйте представить циркуляционный насос на 100 атм.

 

Насос то для чего? Если на улице мороз и вода объёмом 1м.куб замерзает в резервуаре объёмом 1,1 м. куб?
Образуется лёд. Он расширяется, т. е. движется. Заполняет объём 1.1 м. куб и вытесняет в другой резервуар маленького объёма в 0.01 м. куб. воздух. Воздух 0.1 м. куб. сжимается до объёма 0.01 м. куб.
Надо знать энергию, которая при этом появляется.

Зачем насос?

Вы про трубы, а я про количество механической энергии, которая может появиться при кристаллизации воды вследствие движения льда.
И куда девается энергия кристаллизации в виде теплоты которая.

 

Сомневаюсь однако.
Замерзшая вода в стальной трубе диаметром 1/2" рвет её как тузик грелку.