В некотором роде подобные термохимические реакции можно рассматривать как смену фазового состояния смеси реагентов, и проблемы здесь возникают примерно те же — трудно найти найти дешёвую, безопасную и эффективную смесь веществ, успешно действующую подобным образом в диапазоне температур от +20°С до +70°С. Впрочем, один подобный состав известен уже не одно столетие — это глауберова соль.
Мирабилит (он же глауберова соль, он же десятиводный сульфат натрия Na2SO4 · 10H2O) получают в результате элементарных химических реакций (например, при добавлении поваренной соли в серную кислоту) или добывают в «готовом виде» как полезное ископаемое. Например, очень велики запасы экологически чистого мирабилита в заливе Кара-Богаз-Гол на Каспии (Туркменистан), причём там они постоянно возобновляются благодаря естественному испарению огромных объёмов солёной каспийской воды под жарким южным солнцем. Оптовая стоимость технического мирабилита в Москве на конец 2009 года — порядка 5.5 рублей за килограмм, медицинского (используется при промывании желудка) чуть дороже. При длительном хранении в сухом месте кристаллический мирабилит «высыхает», теряя связанную воду и потихоньку превращаясь в безводный сульфат натрия. При этом его плотность повышается, а объём уменьшается, что облегчает транспортировку. Чтобы восстановить сульфат натрия до «рабочего» десятиводного состояния, достаточно добавить в него необходимое количество воды.
С точки зрения аккумуляции тепла наиболее интересная особенность мирабилита заключается в том, что при повышении температуры выше 32°С связанная вода начинает освобождаться, и внешне это выглядит как «плавление» кристаллов, которые растворяются в выделившейся из них же воде. При снижении температуры до 32°С свободная вода вновь связывается в структуру кристаллогидрата — происходит кристаллизация. Но самое главное — теплота этой реакции гидратации-дегидратации весьма велика и составляет 251 кДж/кг, что заметно выше теплоты «честного» плавления-кристаллизации парафинов, хотя и на треть меньше, чем теплота плавления льда (воды).
Таким образом, теплоаккумулятор на основе насыщенного раствора мирабилита (насыщенного именно при температуре выше 32°С) может эффективно поддерживать температуру на уровне 32°С с большим ресурсом накопления или отдачи энергии. Конечно, для горячего водоснабжения эта температура низка (душ с такой температурой обычно воспринимается как «весьма прохладный»), но вот для воздушного отопления такой температуры может быть вполне достаточно (в этом случае раствор мирабилита можно поместить в пластиковые бутылки и обдувать их воздухом с помощью обычного маломощного вентилятора, в том числе и автомобильного на 12 вольт или компьютерного на 5 вольт). В жарких местностях можно использовать раствор мирабилита для сохранения прохлады, — согласитесь, что когда на улице больше 40°С в тени, даже 33..35°С в помещении будут весьма живительны, причём в отличии от прожорливых кондиционеров здесь не нужно ни электричества, ни топлива.
И ещё один приятный «бонус» мирабилита при работе «на обогрев» — возможность значительного переохлаждения находящегося в покое раствора без кристаллизации (до 20°С и ниже). В этом случае получается «управляемый» теплоаккумулятор, который можно «включить», внеся возмущение в переохлаждённый раствор, скажем, стукнув по стенке ёмкости. При этом начинается реакция кристаллизации, в результате которой выделяется тепло и температура раствора быстро возрастает до 32°С. Далее реакция кристаллизации замедляется и идёт со скоростью, необходимой для поддержания этой температуры, — до тех пор, пока вся глауберова соль не кристаллизуется. Но, конечно, не следует думать, что раствор можно переохладить очень сильно, и приехав под Новый год на промороженную дачу, обогреть её запасённым летом теплом. Дело в том, что чем больше степень переохлаждения, тем меньшее воздействие нужно для запуска реакции кристаллизации, вплоть до неуловимых человеком естественных вибраций и перепадов атмосферного давления. И уж в любом случае, таким воздействием будет начало замерзания свободной воды в ёмкости!
Для того, чтобы кристаллизация начиналась автоматически при снижении температуры до порогового уровня, необходимо либо принудительного «взбадривать» раствор (например, установить обдувающий ёмкость вентилятор непосредственно на её стенке — тогда вибрация от вентилятора запустит кристаллизацию сразу, как только температура начнёт снижаться). Другой способ — это использовать перенасыщенный раствор, когда часть кристаллов так и не сможет раствориться (им просто не хватит воды). Эти кристаллы обеспечат неравовесность раствора, автоматически запускающую кристаллизацию при снижении температуры ниже пороговой.
Весьма низкая температура фазового перехода позволяет «заряжать» мирабилитовый теплоаккумулятор не только интенсивным нагревом с помощью электрогрелок или сжигания топлива, но и «низкотемпературным» солнечным теплом от солнечных коллекторов даже в прохладные, но солнечные весенние и осенние дни! При этом, хотя габариты такого теплоаккумулятора будут немалыми и в городской квартире его не разместить (масса нужна большая, и здесь никуда не деться), при условии использования бросовых материалов для солнечного коллектора и емкостей под раствор его стоимость в зависимости от объёма я оцениваю всего от нескольких тысяч до двух-трёх десятков тысяч рублей, — главным образом на теплоизоляцию и сам мирабилит.
- Добавляемые ссылки (любые) должны содержать внятное описание того, что человека там ждет и для чего эта ссылка приведена.
- Красным пишут только модераторы!
- Иконки Информ и Обсуждение используются ТОЛЬКО! в парных темах! Подробнее в новостях форума
- Ссылки на ютюб или на другие и аудио, нужно выделить и нажать кнопку "Media"
Слава Богу за все.
http://servis-teplo.ru