Фазовый переход вода-лед. Теплоаккумулятор

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Энергия - сила на перемещение, трубы рвет... Но сила тут переменная, в начале перемещения очень большая, в конце - очень маленькая. Энергия, которую можно извлечь мизерная по сравнению с затратами на изменение фазового перехода воды. Энергия же, что ушла из воды сделала ее льдом. Можете его попилить напильником. Вернуть, так сказать, часть энергии на разрушение структуры.
При остывании куба жидкого металла тоже выделяется колоссальная энергия. В результате кубическая болванка. Тут напильником тоже можно.

 

Ваш куб на морозе будет застывать пару дней. Чтобы ускорить процесс нужно интенсифицировать теплообмен,- для этого и насос.
Самая большая проблема, которая меня смущает, - то, что теплота замерзания не является ключевым параметром системы, точнее является отрицательно ключевым. Будь этот параметр на пару порядков меньше,- реализуемость системы была бы более вероятной. А сейчас фазовый переход интереснее как ТА.

 

"Поперёк батьки не надо в пекло лезть"
Пусть хоть месяц превращается вода в лёд. Сначала надо определиться с количеством энергии
Потом о быстродействии и КПД.

 

Т. к. всё это будет происходить на улице, на воздухе, то нужен не насос, а вентилятор скорее всего.

И потом. Зачем нам ускорять процесс? Чтобы получить больше?
Но ведь этого можно добиться простым увеличением, размножением кубов.

По моему выгоднее увеличить их количество чем использовать энергию на обдув или обмыв, чтобы ускорить теплообмен.

Тундра безгранична, земли не меряно и вся она пуста, площадь Северного Ледовитого океана полностью свободна.

 

КПД равен бесконечности. Вы не тратите ни одного килоджоуля энергии. И тепло и холод абсолютно бесплатны. Все упирается в экономический эффект. Такая установка будет стоить денег, с ее помощью вы сможете получать какое-то количество электричества. Тоже самое количество можно получать и другими способами: покупать у государства, сжигать бензин или дрова, сделать генератор стирлинга и т. д. В зависимости от стоимости получается экономическая амортизация. Это то время, которое необходимо для окупаемости себестоимости этого устройства. Устройство может обойтись в 5 тыс. долларов, а электроэнергии может давать 1 кватт за сутки. Вот и считайте сколько лет оно должно работать, чтобы окупить вложения.

 

Это ты уже загнул.

У процесса фазового перехода КПД всегда 100 процентов.
В случае кристаллизации воды это является природным явлением.
А какой КПД у природного явления?
Разряда молнии, тайфуна, циклона, испарения и т. д?

КПД это характеристика механизма, устройства, машины.

 

Быстрее нужно, чтобы получить больше "плотность мощности". Мощность Гольфстрима измеряется многими гигаваттами, но плотность низкая - взять сложно. А в реке плотность выше - ее проще взять, - поставили ГЭС.
теперь по расчету:
Возьмем к пример 1 л (кг) воды. Его теплоемкость (замерзания) 340 кДж, поэтому собственно теплоемкостью воды как жидкости и льда как твердого тела пренебрегаем, поскольку разница в величинах почти два порядка. Собственно также можно пренебречь (для начала) теплоемкостью гликоля (теплоносителя) и теплоемкостью собственно железа установки.
Отобрав у воды 340 КДж и заморозив ее, мы можем получить обычный гексагональный лед (лед-1) с плотностью 917 кг/м3. Объем увеличится в 1,09 раза.
Пусть объем теплоносителя (гликоля) равен объему воды, - значит из сосуда выдавится 0.09 л гликоля при давлении 100 атм. Направить этот гликоль в цилиндр - получим механическую работу.
Если цилиндр площадью 100 см2 (10 х 10), то перемещение поршня будет 0,9 см.
Работу сами посчитаете?
И да! лед-1 может существовать до давления свыше 1000 атмосфер, т. е. достаточно крепкая железка будет способна выжать из себя больше 1000 атмосфер...
Правда в реальности скорее всего уже будет сказываться сжатие теплоносителя и расширение корпуса...

 

Не люблю загадочности. Ненавижу. Если сказал "А", то надо говорить и "Б".
И какие выводы?

 

Как скажете...
100 Атм, - это примерно 10 МПа, следовательно на 100 см2 будет действовать сила 100 КН.
Поскольку перемещение 0,9 см, то работа будет = 900 Дж.
Затратили 340 КДж, получили чуть меньше одного КДж...
Выводы о КПД процесса делайте сами...
(для перефекционистов - разумеется, не затратили, а отобрали, чтобы заморозить, но потом ведь надо все равно размораживать, чтобы обеспечить цикл..)
Если учесть возможность повышения давления до 1000 Атм, то работа увеличится до 9 КДж...
Но железка будет совсем не игрушечная...
Можно, конечно, использовать ТН для замораживания - размораживания, и даже будем иметь высокий КОП этого процесса, но что-то мне подсказывает, что для получения работы как-то не фонтан.
Кипение фреона не в пример проще и позволяет получить значительно большую работу при тех же исходных температурах.

 

Ещё одна идея. Убираем теплообменники, притом оба. Идея не доработана, но сам принцип...
Предположим, есть замкнутый объем. Например, пластиковая бочка. На крышке бочки расположен распылитель воды, направленный внутрь бочки. В бочке находится забортный воздух с температурой -15 градусов. Если мы включим распылитель, то мелкие капли воды полетят сквозь воздух, замерзнут, отдадут воздуху свою энергию. Столкнувшись со стенкой они не прилипнут, т. к. уже превратились в лед. Так как воздух получил энергию, то он нагрелся(-5), расширился, и может совершить работу. С 1 кг воды получим почти 17 кДж. Теперь осталось её (идею) развернуть в двигатель.

 

Только его сложно преобразовать в что то более удобоваримое.

 

Так это для литра (кг).
Энергии хватит чтобы поднять 10кг на высоту 10 метров.

Замороженный кубометр воды это 900кДж и энергии хватит чтобы поднять 10 кг уже на 10 000 метров.

Всё познаётся в сравнении.

 

Паровой двигатель, не?
Преобразует разность давлений в механическую работу. Поскольку практически все компрессоры являются обратимыми, то можно использовать спиральный компрессор от автокондиционера. Имеет приличный ресурс.

 

На улице этот литр будет морозится час - полтора. Поднимет 20 кг (6 кирпичей) на 5 метров. И потом еще полтора часа приходить в исходное состояние.
Я не знаю куда это применить.
Но при работе в качестве ТА, в связке с ТН, - просто здорово. Такой ТА на 500 л может заменить бочку на 40 тонн в "солнечном доме".

 

Турбины, компрессоры требуют перегретого пара. Конденсация в них вызывает повреждения.

Каким образом он будет приходить в исходное состояние? Лучше выбросить и взять другой.