Фазовый переход вода-лед. Теплоаккумулятор

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Не так много фреона. Кубометр в газовой фазе - думаю пару литров в жидком виде. Точной цифры под рукой нет, попозже смогу сказать.

 

Так ведь дело не во фреоне (хотя и в нем тоже).
Самая большая проблема кроется в площади теплообмена фреона со средой.
Чем ниже dT тем больше должна быть площадь теплообмена и думаю что не в линейной зависимости.
Поэтому вам правильно указали на эту проблему из-за которой установка будет иметь огромные размеры, стоимость и мизерный кпд.
А идея конечно рабочая, спору нет.

 

Нужно обойтись без теплообменников. Сделаем турбореактивный двигатель на воде. Или, как вариант, начнем с ПуВРД.

 

На сколько я знаю, как двоечник и прогульщик,самый высокий КПД у холодильных машин поршневого типа. По хладогентам самый высокий КПД, как ни странно, у водяного пара, затем идет аммиак, после - фреон. Конечно, каждый из них лучше работает в диапазоне температур согласно физических свойств. Понятно и то, что процесс этот обратим.
Реальные установки с дельтой 500С имеют КПД около 35%, КПД же установок с дельтой 50С меньше в 10 раз, а с приближением к абс. нулю в три раза реальное КПД может составить 2 - 2,5%. Принимая во внимание затраты на перекачку дармовой энергии низкого потенциала в огромных количествах, плюс трения при низких температурах - КПД может снизиться... может и до нуля.
Кирпич, падающий с высоты 10 м имеет более разрушительную силу чем 5 кирпичей падающих с 2-х метровой высоты - помните об этом.
Пост, конечно, сумбурный, но смысл его, думаю, понятен. Ни от дельты -50 - 0С, ни от дельты 50 - 100С никто еще в мире ничего особенного не получил. У паровоза и то разница температур была больше но его КПД "устарел" еще в прошлом веке.

 

Товарищи, дочитал до середины темы, дальше не осилил, но мне кажется тут многие путают понятие выделяется и необходимость отобрать тепло. Тоесть насколько я понимаю дшя того чтобы заморозить воду температурой 0 градусов необходимо отобрать некое количество энергии (на улице это само происходит если температура ниже нуля) либо можно отбирать при помощи теплового насоса. А вот сама по себе вода энергию выделять не будет. Это же не уран или плутоний чтобы выделять энергию ядерного распада.

 

Я это к чему. Тут все оперируют громадными энергиями фазового перехода, а забывают что морозить лед хотят улицей, тоесть почти вся энергия уходит на улицу в процессе заморозки, и хотят использовать малую часть что на расширение идет, при всех мизерных кпд отбора этой энергии и монструозных сооружениях. Но при обосновании эффективности оперируют всей энергией. Которую как сказал выше уже выкинули на улицу при заморозке.

 

Не совсем так. Вот здесь описано несколько реальных проектов на природной разнице температур. https://www.i-mash.ru/index.php?newsid=35197

Если б это было верным, то никаких спиральных или роторных компрессоров не делали. А их делают. Зачем?

Уже считал. При разнице температур -43 ...+7, теоретический КПД цикла Карно составит 16 %.
Вроде бы немного, но это "бесплатная" разница температур.
Кстати, интересный факт. На реальной ТЭЦ теоретический КПД цикла Ренкина составляет 46%, а теоретический КПД цикла Карно составляет 63% в том же интервале температур, тем не менее по всему миру переходят на цикл Ренкина. С чего бы это?

 

По принципу "солнечной башни" можно попробовать сделать морозильную башню.
Т. е. на улице -50. В высокую башню-трубу (пусть 100 м высотой) на высоте пусть 20 м впрыскиваем мелкодисперсную воду температурой +4. Вода замерзает и подогревает воздух. Подогретый воздух температурой -5 стремится вверх, - его замещает холодный забортный, образуется тяга.
Эту тягу используем для работы газовой турбины. Из-за высокой теплоты плавления/замерзания воды, для нагрева значительного количества воздуха будет нужно сравнительно немного воды, главное обеспечить хороший теплообмен (мелкие капельки). Замерзшая вода может сваливаться в спецбункер внизу трубы и периодически выгребаться на улицу. А если тяга будет достаточной - то будет просто улетать.
P. S. Попадалось описание, когда туристы разожгли костерок под заброшенной 30 м трубой сельской котельной. Костер погорел 10 мин и погас, - дрова улетели в трубу...

 

Сказка венского леса Дрова улетели, после 10 минут! тогда уж угли улетели в трубу, и то от порыва ветра ;-)
Тогда зачем вообще городить сложности, ставим трубу 100метров вертикально на выходе ставим ветряк и вперед отбирать энергию.

 

Вот плохо, что большинство "генераторов идей" не любят расчеты...
А ведь всё элементарно просчитывается... Буквально пара "базовых" формул, характеристики рабочих веществ и получаем наглядный результат, позволяющий примерно оценить ценность (окупаемость) "идеи".
Не буду приводить весь расчет, т. к. формулы писать не очень удобно, да и незачем - всё доступно, кто хочет - найдет и пересчитает (проверит).
В общем, для предложенной рабочей высоты 80м (не понял, зачем там ещё 20м внизу) принял (т.к. не было предложено) сечение 3м2 (труба около2м диаметром) и для упрощения немного округлил рабочую дельту температур до 50'К (в теплоизолированной трубе).
Получаем скорость потока примерно 13м/с. Количество тепла на нагрев проходящего объёма воздуха на заданную температуру примерно 8,4ГДж/час. Количество замороженной воды примерно 25т/час
В итоге от этого воздушного потока получим в идеале мощность примерно 2,5кВт (электрических), а с учетом эффективности "обычного пропеллера", примерно 1кВт. Более сложная многолопастная турбина (не забываем - диаметром 2м) может дать больше, но не больше идеальных 2,5кВт.

А теперь осталось только прикинуть бюджет такой установки с выходной мощностью 1-2кВт...
Да, и не забываем про организацию подачи ежесуточно примерно 600м3 воды и удаления ежесуточно примерно 600т льда. Ну, может не 600т, а только того, что не улетит, хотя, если даже улетит всё, при отсутствии сильных постоянных ветров, это всё тоже выпадет поблизости от трубы (220000т за год, при плотности 0,5 получим 300х300х5м).

@Elprog, придумывайте ещё..., а я посчитаю (если время и желание будет).

 

Спасибо. Ценное замечание. Предполагал распылять воду на 20 м, чтобы долетающая до низа трубы вода гарантированно замерзала. Если будет замерзать на меньшей дистанции, - распылять можно ниже, - получить большую рабочую высоту...
Видать не зря в Австралии солнечную трубу строят высотой в километр, а в Испании труба была почти в 200 м высотой и только 50 КВт давала. Может и морозильную трубу тоже надо такого порядка?
А как насчитали 2,5 Квт? Ведь если в вертикальную часть трубы подавать воздух по сравнительно маленькому патрубку площадью в 1 м2, то и скорость в нем будет в 3 раза выше, чем в основной трубе. А кинетическая энергия пропорциональна квадрату скорости...

 

Попадалась упрощенная формула для расчета "ветряного колеса" P=0.6*S*V^3. Считал для трубы постоянного сечения.
Если уменьшим сечение в три раза, увеличим скорость (но не в 3 раза), в итоге будет лучше (не охота считать на сколько), но всё равно "не забываем" про размеры и стоимость установки (и водоснабжения)...

 

Да, более-менее эффективная установка получится не "для дома, для семьи"... Увы.
На малых мощностях трудно получить сколь-нибудь значительную эффективность.
Здесь правда надо еще учитывать, что расчет ветрогенератора в "свободном потоке" будет отличаться от расчета "в трубе", банально из за того, что давление до и после пропеллера будет различаться в разы, если не порядки.
Где-то видел расчет типа "солнечной трубы" на мощность порядка 10-15 Квт, - так у нее только диаметр внизу был около 15 м. Частнику осилить такое сложно.

 

Всё равно для частника остаётся вопрос с окупаемостью, особенно, в сравнении с "обычным" сетевым электричеством. Или даже с электричеством от солнечных батарей... Не такая уж проблема скинуться пятерым соседям и иметь "вечное" халявное электричество. Или вложиться одному и продавать соседям вдвое дешевле, чем монополист...
Ну и нельзя просто так модель, рассчитанную под одни условия, переносить в другие. На солнце (да в теплых странах) запросто дельту температур внутри-снаружи трубы можно получить не 50', а 500'. Да ещё и расходных материалов (воды) не надо. Вот уже эффективность (окупаемость) на что-то приличное похожа (даже несмотря на периодичность действия).

 

500 градусов дельты на солнышке? да еще и частнику? Сомнительно сильно.
Но в целом согласен.
Морозильная труба придумалась "с ходу", под впечатлением камчатских температур, естественно что обсчитывать и мысли не было.