Фазовый переход вода-лед. Теплоаккумулятор

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Я, правда, так и не понял, как она работает.

Да. Замечу, в вашем исполнении, без монструозности, выходная мощность установки будет измерятся единицами ватт.

 

Линейное перемещение зубчатой шпалы преобразуется в круговое движение колеса с передачей на электрогенератор.
Чтобы при незначительное перемещение шпалы были нормальные обороты генераторы, размер колеса должен быть большой. Чем больше размер, тем больше оборотов и больше нагрузка. Давление льда приличное и чтобы использовать весь потенциал, нужно несколько таких звеньев. Тогда получим 1 кВт*ч, а не несколько ватт.
Установка получается огромная. Но это не говорит, что расход материалов будет тоже огромным.

 

Необязательно использовать огромные колеса. Можно сделать несколько средних колес с зубчатой передачей. Эффект будет тот же.

Экономическая эффективность очень плохая. Такие вещи только для дальнего севера и подойдут. Но какие вы еще знаете альтернативы?
Варианты есть: завоз топлива каждый год, генераторы стирлинга, солнечные панели.
Вот если просчитать экономическую эффективность всего этого, то только тогда будет ясно выгона ли эта установка или нет.

 

Думаю что Стирлинг неплохая альтернатива.
Тепловое расширение льда это ОЧЕНЬ медленный процесс, трудно его будет использовать напрямую для выработки электроэнергии.
И самое главное - как быстро сделать обратный процесс ?
Быстро растопить даже 1 куб. м. льда очень непросто, лично я не вижу приемлемого решения.

 

С

Стирлинг с солнечным концентратором мне тоже кажется неплохой альтернативой.
А лед быстро растопить можно, если увеличить его площадь, но это ведет к увеличению расходов материала.

 

Я имею ввиду стирлинг на дровах.
Теплота сгорания 1 кг дров около 10 Мдж, что при кпд стирлинга около 10% даст 1 Мдж механической энергии (электроэнергии).
Таким образом можно считать, что дрова являются аккумулятором электроэнергии с очень хорошей емкостью.

 

Какова энергия расширения льда?
Как её посчитать?
А то что приводились - не убедительны.

Это энергия, которая необходима для привода электродвигателя мощностью 7 квт в течении часа.

 

Всякое топливо можно считать аккумулятором.

Относительно таяния льда.
А зачем нам, чтобы лёд таял быстро?
Может быть сначала пусть медленно, а потом принимать меры чтобы процесс ускорить?

 

И вот что.
Пусть имеем озеро на севере. Поверхность озера покрыта льдом. Лёд засыпан снегом 0.3 метра. Толщина льда 1.5 метра (реальная ситуация).
Теплоизоляция почти идеальная.

Имеем тепловую трубу.

Один конец её опущен через лёд в воду. Он имеет оперение, чтобы площадь теплообмена увеличить.
Второй конец находится над поверхностью льда. Тоже с оперением для увеличения площади теплообмена.

Температура воздуха над льдом минус 30.
Температура воды под льдом плюс 4 Цельсия.

Теплоноситель в тепловой трубе охлаждается до минус 30 на воздухе и опускается вниз, под лёд. Там он нагревается от воды, окружающий нижний конец ТТ, и понимается вверх.
Вода на нижнем конце ТТ намерзает на поверхность теплообмена и превращается в лёд. При этом, как нам ясно, выделяется 340кДж/кг тепла. В воду!
Лёд, периодически отрываясь от тепловой трубы, всплывает вверх и там остаётся.

Возникает вопрос.
Куда переносится тепло.
Из воды в воздух или из воздуха в воду?
Что нагревается. Вода подо льдом или воздух над льдом?

Даже не так.
Где повышается температура? В воздухе над льдом или в воде под льдом.

 

А разве это не очевидно?
"Теплоноситель в тепловой трубе охлаждается до минус 30 на воздухе и опускается вниз, под лёд. Там он нагревается от воды, окружающий нижний конец ТТ, и понимается вверх"
Теплоноситель забирает тепло в нижней части трубу. Намерзающий лед внизу трубы, является прокладкой между холодным теплоносителем и более теплой озерной водой. С внешней стороны лед подтаивает от теплой озерной воды, с внутренней подмерзает от холодного теплоносителя. Таким образом тепло озерной воды за счет естественной конвекции постепенно перекачивает через теплоноситель на поверхность.
Все бы хорошо, но намерзающий лед в нижней части трубы создает теплоизоляцию между теплой водой и холодным теплоносителем. И процесс конвекции замедляется. Но это в теории. На практике лед может и не образовываться, потому, что вода у трубы будет остывать и опускаться на дно, а на ее место будет подходить более теплая вода. Если у вас есть озеро, то просто проведите подобный эксперимент. Поставьте на ночь обычный железный лом или трубу с запаянным концом, опущенным в озеро. А на утро посмотрите, нарастает ли лед или нет.
Эта конструкция аналогична геотермальным установкам, когда тепло перекачивается из под земли. В средних широтах на глубине температура постоянная 5-10 градусов. У вас, как я понял, вечная мерзлота и этот вариант не катит. Зато можете использовать озерную воду. Но для практического применения вам нужны теплонасосы, чтобы получать температуру выше 30 градусов.

 

Это по первости очевидно, если кристаллизация не происходит, т. е лёд не образуется.

Но если на поверхности ТТ, на том конце который в воде, в воде идёт кристаллизация и образующийся лёд на поверхности ТТ не намерзает, а кристаллы льда сразу же поднимаются вверх, то никакой теплоизолирующей прокладки нет, уже не очевидно где повышается температура - над льдом воздух или под ним вода.

Поэтому и вопрос возник.

Мне вот лично представляется, что повышается температура воды за счёт тепловой энергии, выделяющейся при кристаллизации.

 

Вы наверное путаете кристаллизацию воды и солевых растворов. Солевые растворы могут переохлаждаться, не кристаллизуясь. Так например та же стелька для обуви может охладится до 15-20 градусов, а когда пойдет кристаллизация, то она начнет нагреваться до 30-50 градусов.
У воды в обычных условиях нету таких свойств. Как только капля вода +0 градусов отдаст последний джоуль тепла, она кристаллизуется в лед -0 градусов, а дальше охлаждается линейно. Поэтому кристаллизованный лед уже не выделяет никакой теплоты.
В особых случаях воду можно переохладить без кристаллизации. Например как в вашем примере с пирамидой. Вода остается жидкой и при -10 градусах, но стоит ее встряхнуть, пойдет кристаллизация и она может нагреться до -5-0 градусов. Попробуйте провести эксперимент, потом выложите результаты.
Но в вашем озере такого эффекта не будет.
Даже, если предположить образование небольших льдинок, кот. будут подыматься на поверхность, то добравшись до нижней части льда, они окажутся на границе между водой +0 градусов и льдом -0 градусов, а сами они будут -0 градусов. Так, что чудес не будет.
А если задуматься, то эти льдинки должны примерзать к трубе. Труба будет иметь отрицательную температуру и именно на поверхности метала будут появляться кристаллы. Но лично мне кажется, что никакого льда там получаться не будет.

 

Я имел ввиду немного другое - откуда взять это тепло зимой?

Бред какой-то.

 

В воздух.

 

Неужели?
340 кдж/кг тепла должны нагреть прослойку воды 0,5 мм прилегающую к ледяной кромке почти до кипения. Если они выделятся в воздух, то возле замерзающего озера будет жарить примерно как от бочки с горящей соляркой... (теплоемкость воздуха значительно меньше теплоемкости воды).
Я ни разу не замечал, а Вы?