Accumulo termico con vapore acqueo?

[FALCON_12]

Buongiorno,


Come alcuni di noi, ho cercato soluzioni di accumulo di calore. Durante lo studio dei PCM (Phase Change Materials) ho notato che il calore latente di passaggio allo stato di vapore dell'acqua era elevato:

Per cambiare 1000 g di acqua dallo stato di ghiaccio a quello di acqua occorrono 335 kJ
Per riscaldare 1000 g di acqua liquida da 0°C a 100°C occorrono 419 kJ
Per convertire 1000 g di acqua liquida a 100°C in vapore occorrono 2257 kJ

Ci vuole quindi 5.4 volte più energia per trasformare l'acqua in vapore.
abbastanza per aumentare la sua temperatura di 100°C.



Sarebbe quindi possibile utilizzare questo fatto per immagazzinare energia termica evolvendo
un volume V d'acqua intorno alla sua temperatura di vaporizzazione?

Ho anche visto che la temperatura di ebollizione dell'acqua diminuisce con la pressione mentre il suo calore latente aumenta con questa diminuzione, questo potrebbe consentire di lavorare a temperatura più bassa (ad esempio a 0.2 bar l'acqua bolle a 60°C e al alla stessa temperatura il suo calore latente di vaporizzazione divenne 2360 kJ/kg).

http://pravarini.free.fr/Images/Teb.jpg

http://pravarini.free.fr/Images/ChaleurLatente.jpg

Si potrebbe quindi pensare di immagazzinare calore in un serbatoio strumentato (pressione, temperatura) e isolato termicamente contenente acqua la cui temperatura oscillerebbe attorno al punto di ebollizione. So che su scala industriale esistono accumulatori di vapore. Esistono sistemi equivalenti per gli individui? non potremmo costruire noi stessi un sistema del genere? (pentola a pressione...)

[Christophe]

New York, e probabilmente altri agglomerati americani (da verificare), utilizza reti a vapore per il teleriscaldamento...quindi sì, il vapore acqueo è un buon modo per immagazzinare (e trasportare) calore...

Il rovescio della medaglia: a memoria, 1 grammo di vapore acqueo (a 100.1°C) occupa 400 volte più volume dello stesso grammo a 99.9°C...

Quindi bisogna aumentare la pressione per avere quantità interessanti di calore...in piccoli volumi...

[sicetaitsimple]

Il rovescio della medaglia: a memoria, 1 grammo di vapore acqueo (a 100.1°C) occupa 400 volte più volume dello stesso grammo a 99.9°C...

Ebbene sì, non c'è nessun miracolo.
Non ho controllato i numeri, ma se effettivamente 1kg di vapore contiene molto più kJ di 1kg di acqua alla stessa temperatura, prende anche molto più volume...
Per quanto riguarda New York, non c'è bisogno di andare così lontano. A memoria, la CPCU (Parisian Urban Heating Company) emette vapore dalle sue unità di produzione a circa 25 bar e 240°C. /- 2°C).

[FALCON_12]

Il rovescio della medaglia: a memoria, 1 grammo di vapore acqueo (a 100.1°C) occupa 400 volte più volume dello stesso grammo a 99.9°C...

Ebbene sì, non c'è nessun miracolo.
Non ho controllato i numeri, ma se effettivamente 1kg di vapore contiene molto più kJ di 1kg di acqua alla stessa temperatura, prende anche molto più volume...
Per quanto riguarda New York, non c'è bisogno di andare così lontano. A memoria, la CPCU (Parisian Urban Heating Company) emette vapore dalle sue unità di produzione a circa 25 bar e 240°C. /- 2°C).

Grazie per l'informazione. Ho trovato in rete una tabella che parla di queste domande.

https://www.thermexcel.com/french/tables/vap_eau.htm

Ho sognato di immaginare un serbatoio con un volume V=67 m3 (4.05³) in grado di resistere ad una pressione P di 30 bar. In una tale vasca, se ho capito bene, ci starebbero esattamente 100 litri di acqua vaporizzata a Tv=234°C. L'energia immagazzinata varrebbe quindi 280200 kJ o 78 kWh.

Non ho il concetto di resistenza meccanica e termica dei serbatoi, è possibile utilizzare una pressione di 100, 200 o 300 bar? Il tavolo si ferma a 30 bar ma mi sarebbe piaciuto valutare V e Tv a tali pressioni. Non ho le leggi matematiche che governano queste quantità, esistono comunque?

Proverò ad estrapolare le curve in seguito per rispondere a questa domanda. Forse le dimensioni del serbatoio diventerebbero ragionevoli. Per quanto riguarda la temperatura, non può superare quella dell'acciaio fuso.

[Remundo]

il vapore acqueo non è un buon modo per immagazzinare calore a causa del volume e delle pressioni che genera.

quando ad esempio si parla di 300 bar, serve uno scafo sottomarino a 3000 m di profondità per resistere alla pressione. Ma oltre a mantenere il calore, questo guscio dovrebbe essere completamente isolato. Niente di impossibile, ma davvero pesante e costoso.

Preferibilmente si utilizzerà il calore latente dei sali che passano dallo stato solido allo stato liquido.

È inoltre una scelta che è stata messa alla prova in alcune centrali solari a concentrazione.

La natura del sale da fondere viene scelta in base a diversi criteri: temperatura di cambio di stato, proprietà chimiche, costo...

Se il calore proviene da un combustibile, il modo migliore per "immagazzinarlo" è mantenere l'energia chimica nel combustibile e bruciarla su richiesta.

Il caldo ha la mascalzone di scappare irrimediabilmente, anche prendendo precauzioni, è questione di tempo.

Un altro approccio all'accumulo di calore (ma questa volta a bassa temperatura) consiste nell'utilizzare il terreno direttamente nell'uso interstagionale: vedi DLSC

[sicetaitsimple]

Ho sognato di immaginare un serbatoio con un volume V=67 m3 (4.05³) in grado di resistere ad una pressione P di 30 bar. In una tale vasca, se ho capito bene, ci starebbero esattamente 100 litri di acqua vaporizzata a Tv=234°C. L'energia immagazzinata varrebbe quindi 280200 kJ o 78 kWh.

Sostanzialmente d'accordo con quanto affermato da Remundo, generalmente non immagazziniamo sotto forma di vapore, tranne in alcuni processi dove ci sono esigenze significative di vapore ma di breve durata. In questo caso, lo stoccaggio permette di non sovradimensionare l'unità di produzione del vapore.

Detto questo, se vuoi continuare a "divertirti" con alcuni calcoli:
- Penso che ci sia un errore di un fattore 10 nel tuo calcolo, sono 1000 kg di vapore che potresti immagazzinare nel tuo serbatoio.
- i valori da 30bar a 100bar sono disponibili sul sito da te indicato, in un'altra pagina.

Buona fortuna!

[Macro]

Ho anche visto che la temperatura di ebollizione dell'acqua diminuisce con la pressione mentre il suo calore latente aumenta con questa diminuzione, questo potrebbe consentire di lavorare a una temperatura più bassa (ad esempio a 0.2 bar l'acqua bolle a 60°C

La temperatura di ebollizione dell'acqua diminuisce quando la pressione diminuisce... 0.2 bar per averli sulla terra... Non troppo possibile, anche sull'Everest devi essere ancora a 0.35... Per essere a 0.2 bar de Pa deve essere intorno 12000 m....