Аккумуляторы тепловой энергии

Любой материал, который быстро воспринимает тепло и за­тем сохраняет его в течение достаточно долгого времени, может быть использован в качестве аккумулирующей среды. Суще­ствует много таких веществ, но в системе с двигателем Стир­линга энергию следует запасать и хранить в интервале темпе­ратур 600—1000°С, причем для всех практических целей акку­мулирующий материал должен обладать высокой массовой и объемной способностью аккумулировать энергию. Такие усло­вия существенно сужают возможности выбора. Энергия, отби­раемая от аккумулирующей установки, используется затем в качестве источника тепла для двигателя. Для передачи тепла от аккумулирующей установки к нагревателю двигателя Стир­линга можно использовать непосредственно процесс теплопро­водности, для чего трубы нагревателя следует погрузить в ак­кумулирующую среду. Такой метод удобен, но, к сожалению,

Сщмгакие (жидкости, газа.мЕшалла и т.п.) Рис. 5.1. Схема двигателя Стирлинга с аккумулятором тепловой энергии.

Он связан с конструкционными трудностями. Поэтому часто для соединения аккумулятора с нагревателем используют проме­жуточный теплопередающий аппарат, такой, как тепловая труба. Как только теплосодержание или температура аккумули­рующего материала становятся ниже рабочих значений, опреде­ляемых рабочими характеристиками двигателя Стирлинга, ак­кумулятор перезаряжается от первичного источника тепла. Aks кумулятор при этом является тепловым эквивалентом обычной электрической батареи, и поэтому его часто называют тепловым аккумулятором или термобатареей. Схема рассматриваемой си­стемы приведена на рис. 5 .1.

Тепловую энергию можно запасти в виде теплосодержания или скрытой теплоты фазового перехода. В первом случае при отборе тепла температура аккумулирующей среды, а следова­тельно, и труб нагревателя понижается. При этом характери­стики двигателя ухудшаются. В системе аккумулирования с ис­пользованием скрытой теплоты фазового перехода при передаче энергии не обязательно происходит снижение температуры, т. е. такая система имеет определенные преимущества. Тем не ме­нее, если теплоемкость материала аккумулятора достаточно вы­сока, то аккумулирование, основанное на теплосодержании, практически более оправданно, поскольку фазовые переходы со­провождаются большими изменениями объема, а это налагает особые конструкционные ограничения на аккумулирующую установку.

Ниже перечислены требуемые свойства аккумулирующих ма­териалов (по-видимому, нет такого вещества, которое отвечало бы всем этим требованиям):

1) высокая удельная теплоемкость;

2) высокая плотность;

3) химическая стойкость;

4) совместимость с существующими материалами (металла­ми) аккумулирующей емкости;

5) нетоксичность;

6) невоспламеняемость;

7) быстрая перезарядка (высокая эффективность зарядки);

8) низкая стоимость;

9) наличие готового материала (возможность его получе­ния).

Большинство указанных свойств понятно само по себе, за исключением, возможно, эффективности зарядки, которая была •определена следующим образом [4]:

Дата добавления: 2015-05-10