Расчет теплоаккумулятора для теплицы

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

@alexv_1967, Мы не используем для растворения 10 водного сульфата внешнюю воду, только внутреннюю. При этом у нас воды как бы нет, есть раствор, у которого теплоемкость ниже воды примерно в два раза. Теплоемкость самого кристаллического сульфата можно не брать в расчет. Теплоемкость же фазового перехода почти в 60 раз выше теплоемкости воды. Смысла охлаждать ниже 20 градусов ТА нет. Расчет простой, в диапазоне 20 - 50 градусов имеем половину теплоемкости воды, т е 60 кДж на кг рассола и теплоту кристаллизации 240 кДж на кг. Вот эти джоули от диапазона температуры не зависят. Чистая вода бы запасла при этом 120 кДж во всем диапазоне 20-50. Разница получается совсем не большая 300 кДж против 120 кДж., но чем уже температурный диапазон применения тем выше эта разница и тем больше эффективность рассола. Соответственно и проектировать систему нужно на наибольшую эффективность. Для перекрытия диапазона температур лучше иметь несколько солей или их смеси, типа сульфат, тиосульфат и ацетат натрия...

 

@alarin, я в расчет взял 20-40 градусов исходя из того, что при 40 точно все должно раствориться, а при 20 точно кристаллизоваться. Понятно, что если работать в диапазоне 25-35 еще лучше будут показатели хим ТА против воды.

@alarin, можно хоть немного пояснить, что имеете ввиду. Можно расширить температурный диапазон? а зачем? У воды очень хорошая теплоемкость... Или наоборот заузить?

 

Имелся в виду ТА с несколькими фазовыми переходами из смеси вышеперечисленных солей, каждая из которых добавляет теплоёмкости на разных температурах, расширяя диапазон температур ТА, к примеру для теплоснабжения дома. Мы пока рассматриваем ТА другого узкого применения с заданным стабилизирующим узким диапазоном температуры, где как нельзя лучше проявляются свойства кристаллизации.

 

Попалась на просторах интернета статья подтверждающая тезисы сложившиеся в голове по поводу использования сульфата натрия в тепличном хозяйстве. Цифры довольно радужные.

 

@alexv_1967, как успехи в освоении химии?

 

Воздух циркулировать будет в любом случае. Т. е. даже самый слабый вентилятор вызовет движение воздуха в трубе, конечно если труба не забита пробкой. Чем мощнее вентилятор, тем выше будет скорость воздушного потока в трубе.

Для этого надо знать теплопотери теплицы в самую холодную ночь. Допустим, что электронагреватель мощностью 1 кВт поддерживает приемлемую температуру в теплице в самую холодную ночь. Значит мощность ТА также д. б. не меньше 1 кВт. Другими словами воздух в трубе должен перенести 1 кВт*час (3600 кДж) энергии за 1 час. Зная дельту температур воздуха на входе и выходе трубы, теплоемкость воздуха, кол-во и диаметр труб, можно вычислить требуемую скорость.
Конечно дельта температур - величина непостоянная: вначале она максимальна, затем, по мере остывания грунта - падает. Соответственно и мощность ТА со временем будет падать.
Также надо понимать, что теплопроводность грунта невысока, и если сделать скорость воздуха слишком высокой, то ближние к трубе слои грунта быстро остынут, тепло из глубины не успеет дойти до трубы и мощность ТА будет ниже расчетной.

Здесь можно прикинуть сезонные теплопотери теплицы и необходимый объем грунта для ТА.

 

Химию забросил. Сейчас нет пока снега - быстро нужно достроить теплицу. Теплица получается хорошей - нужно сделать грядки, заложить отопление в грядки и т. п.
Про химию. Было так, я заготовил 10тиводный сульфат. И скорей всего заготовил 2-3 кг десятиводного сульфата. Т. е. я перекристаллизовывал, получал прозрачные кристаллы + раствор. Раствор отправлял снова на перекристаллизацию, а прозрачные кристаллы копил. Далее накопленное решил плавить. Насыпал в кастрюлю и поставил на огонь
В соответствии с инструкциями от @alarin, решил, что кристаллы должны полностью раствориться в собственной кристаллической воде. Поэтому воды не добавлял. при нагреве почти все растворилось. Вернее прозрачных кристаллов не осталось. Но...
При нагревании 10тиводного кристаллического сульфата натрия образовался какой то новый порошек
Он не похож на безводный, видимо это семиводный сульфат или какой-то еще. Возможно он образовался в процессе нагрева из-за того, что я слишком быстро грел кастрюлю. Не знаю, не повторял еще. Чтобы его растворить нужно добавить воды и по новой перекристаллизовывать.
Т. е. видимо ТА становиться многократно перезаряжаемым, если уменьшить кол-во сульфата натрия в ТА. Исходя из статьи, которую Вы привели можно попробовать уменьшить концентарцию сульфата натрия до точки С1 и тогда все раствориться и выпадет как десятиводный. Но тогда теплоемкость ТА существенно упадет. Если при массовом соотношении 1 кг сульфата натрия на 2 кг воды сульфат натрия бесконечно долго будет жить 10тиводным при кристаллизации, то как вариант такой ТА можно подумать как использовать. Дело в том, что при выпадение 10тиводного сульфата натрия в таком ТА будет оставаться много лишней воды, которую можно использовать на растворение осадка в соседнем ТА. Т. е. можно обсудить, может нужно строить систему из 3-5 баков="ячеек"-ТА с насосиком, который будет перекачивать лишнюю воду из бака в бак для восстановления "подсевшего".
Имеем например 4 бака. При охлаждении их сливаем лишний раствор, который не хочет кристаллизовываться в пятый бак. А затем по очереди этот раствор заливаем то в один, то в другой бак для уменьшения концентрации сульфата натрия в конкретном баке для полного растворения того, что там выпало в осадок при очередном нагревании

Еще по поводу переохлаждения раствора. Пока кастрюля теплая - не выпадает - выставишь на улицу- а потом бывает откроешь крышку кастрюли - и прямо на глазах растут кристаллы быстро-быстро. Красиво конечно, но не совсем понятно, что с этой бедой делать[/QUOTE]

 

"Просто добавь воды!" (с) Реклама Юпи. Вода при нагревании ещё и испаряется добавляя концентрации и так великой.

 

С испарением справиться как раз реально - просто крышку не забыть закрыть на кастрюле, и все.
А вот с тем, что сульфат натрия порождает разные хим соединения с водой...
@alarin, я правильно понимаю, если работать с сульфатом натрия, который растворен в большом кол-ве воды (1:2 например), то при охлаждении/кристаллизации он практически всегда будет порождать 10тиводный сульфат натрия?
Если так, то моя идея использовать несколько баков - ТА для восстановления сульфата натрия до 10тиводного не так уж бесперспективна?

 

@alexv_1967, В принципе да, закон сохранения энергии говорит, что образование кристаллов будет идти св сопровождении соответствующей энергии. Однако есть еще способы, по улучшению параметров ТА на сульфате натрия. Я статейку поищу и вам выложу, по проведенным исследованиям в этой области.

 

@alarin, хорошо бы что то простое. Чтобы без химанализов и сложной автоматики.
Насколько я понимаю при каждой перезарядке ТА происходит перекристаллизация 10тиводного сульфата. При этом происходит как бы самоочистка сульфата натрия от примесей. Правильно я уловил? Возможно нужно искать способы восстановления ТА через 5-10 циклов, либо как то вручную восстанавливать в домашних условиях?...
Вот я и предложил идею работать с чистым сульфатом и через несколько циклов добавлять воды, чтобы нерастворившийся "мутировавший" из 10тиводного сульфата осадок снова растворился.
То, что предлагаю не самый хороший способ, так как в ТА нужно резервировать дополнительный объем, чтобы в ТА можно было добавить много воды. И поскольку на практике нужно будет добавлять не воду, а раствор сульфата натрия, то нужно сильно переразмеривать емкость ТА,
Можно еще восстановливать в другой емкости (нагрел ТА - слил в 2й бак - там охладил - рассол из 2го слил в 1й и добавил воды, 1й бак снова нагрел - охладил - слил остаток - нагрел 2й - слил в 1й - восстановил ТА )

 

@alexv_1967, У сульфата натрия максимальная растворимость при 40 градусах, выше этой температуры начинает выпадать осадок, естественно на горячих стенках, причем выпадает от одно до семи водного. Вот он т образует осадок, а растворятся это осадок естественно не захочет, поскольку будет обрастать шубой из недостающей кристаллизационной воды. Добавка воды без перемешивания особо результата не даст, в силу все той же шубы, а перемешивание в наше ТЗ не входит, как трудно реализуемая функция. Вот это есть наверно основная проблема. В статейках народ подбирает составы оптимальные, концентрации и пр. условия. Статейки кстати - это работы в вузах и НИИ, потому должны быть достоверными. Я их на службе сохранил, в понедельник поищу.

 

В наше входит. Именно поэтому совместил циркуляцию-перемешивание раствора используя его ещё и как теплоноситель. Дренажный насос своей крыльчаткой будет засасывать и дробить даже достаточно крупные кристаллы. Плавление их будет происходить в желобах солнечного абсорбера по которым рассол будет стекать по всей длине ёмкости. Оптимально по форме полуцилиндр. Минимум потерь за счёт меньшей площади окружности. Кристаллы гравитацией будут скатываться к центру жёлоба, меньше застойных зон. Другие нужные немелочи в конструкции сразу в мозгу прорабатываю. У кого будут дополнения можно поучаствовать в мозговом штурме. Тока чур не патентовать! Проект с открытым исходным кодом...

 

Тогда может в систему фильтр вставить, в котором не 10 водный сульфат будет садится. Тогда фильтр останется промыть рассолом при температуре строго 40 градусов и осадок растворится. Ну и буры добавка 3% надо попробовать

 

Буру пробовать абзацна! Но, лично я делаю ставку на добавку хлорида. Помимо снижения рабочей температуры (и проблему переохлаждения походу) возможно будет служить центрами кристаллизации. Но, то лишь чуйка, основанная даже не на знании (скорее незнании ) химии, а просто вот так я думаю. Нужен эксперимент. С фильтром идею кладу в копилку. Фиксирую. Сфотографировали.