(+ kép) |
|||
| 51. sor: | 51. sor: | ||
| − | === Paraffin === |
+ | === Paraffin viasz === |
| + | A paraffin viasz (köznapi nevén paraffin) tiszta formában fehér, szagtalan, viaszos tapintású, szilárd anyagot alkot. Olvadáspontja a benne található molekulák átlagos hosszától függően 47–64 °C, sűrűsége 0,9 g/cm³.[2] Vízben nem oldékony, de szerves oldószerekben (éterben, benzolban, és néhány észterben) könnyen oldható. A legtöbb vegyülettel nem lép reakcióba, viszont könnyen éghető anyag. |
||
| + | A paraffin viasz nagyon jó hőtároló képességekkel rendelkezik: fajlagos hőkapacitása 2,14–2.9 J g–1 K–1 olvadáshője pedig 200–220 J g–1.[6] Ezen tulajdonságai miatt néhány speciális esetben gipszkartonok öntése során a gipszhez adagolják. A gipszben lévő paraffin a beépítést követően a nappali időszakban hőt vesz fel, majd éjszaka visszasugározza azt. A viasz olvadáskor nagy mértékben kitágul, ezért termosztátokban is alkalmazzák. |
||
| + | |||
| + | A '''folyékony paraffin''' a kőolaj-finomítás melléktermékeként, nehéz alkánokból hátramaradt keverék. Átlagos sűrűsége 0,8 g/cm³. Az élelmiszeriparban alkalmazzák E 905 - Mikrokristályos viasz néven. |
||
== Magyar példák == |
== Magyar példák == |
||
A lap 2020. május 22., 21:48-kori változata
A fázisváltó anyagokkal ipari és lakossági hőtárolás céljára már több, mint 100 éve kísérleteznek. Szinte mindenhol, az élelmiszeriparban, egészségügyben, drága gépkocsikban, az építőiparban és egyre több hétköznapi felhasználásban jelennek meg a legkülönfélébb anyagok.
A hőtárolás és hővisszaverés váltása lényeges a passzív temperálásnál.
Olvadási hőmérsékleteiket figyelembe véve több csoport különböztethető meg, a tárolt energia felhasználását tekintve:
- 25 °C alatt hűtési alkalmazásokra, „hideg” energia tárolására,
- 25 °C felett fűtésre,
- 90 °C fölött abszorpciós hűtésre,
- 60–80 °C között Épületek fűtésére, melegvíz-ellátásra
- 120 °C körüli hőmérséklet technológiai rendszerek (pl. szárítóberendezések) fűtésére
- 200 °C felett pedig naphőerőművekben használható.
Az épületeknél leginkább olyan építőanyagok előállításával kísérleteznek, amelyek külön gépészet (hőcserélő) nélkül képesek a belső klímát állandó szinten tartani. Erre a célra például olyan burkolatokat (mint a gipszkarton) és padló paneleket készítenek, amelyekben a mikrokapszulákba zárt aktív anyag halmazállapot-változása szobahőmérsékleten történik. Evvel alacsony súly mellett azt lehet elérni, mintha a belső hőtároló tömeget jelentősen megnövelnék.
Hagyományos és fázisváltó hőtárolás elve
Minden felhasználáshoz meg kell találni a megfelelő anyagot. A fűtőeszközökhöz kapcsolt tároló estén a fűtési és meleg víz készítő rendszerekben legkézenfekvőbb olyan anyagot alkalmazni, aminek valamivel a felhasználási hőmérséklet fölött van a kritikus pontja. A paraffin 60 Celsius olvadáspontja ilyen.
Akkor nézzük mi történik egy hőtárolóval amikor egy kazán szobahőmérsékletről el kezdi melegíteni.
Az első esetben vegyünk egy vizes tárolót: A kazán által termelt hő arra fordítódik, hogy a vizet felmelegítse. A hőmérséklet emelkedésével együtt nő a víz energiája, és csökken a kazán energiája, az energia egy része pedig a környezetet melegíti.
Ha a vizes tároló helyett egy ugyanakkora tömegű betontömböt, vagy egy vastömböt használnánk hőtárolónak, az se raktározna el több hőt, mint a víz, mert alacsonyabb a fajhője. Ugyanakkora tömeg esetén a víz 10-szer annyi hőt képes elraktározni, mint a vas, vagy 5-ször annyit, mint a beton és négyszer annyit, mint a só.
A vízzel megegyező térfogatú, de hétszer nehezebb vastömb 30%-al kevesebb hőt képes tárolni 0 és 100C fok között. (Egy betontömb és konyhasósó-tartó is csak fele akkora teljesítményre képes, mint a víz.) Ebből láthatod, hogy a víz hőtárolás szempontjából sem egy rossz anyag.
Most nézzük a fázisváltó tárolót: A kazán által termelt hő arra fordítódik, hogy a sót felmelegítse, egy része pedig itt is elveszik.
- 1. A hőmérséklet gyors emelkedésével lassan nő a só energiája, mert a fajhő alacsony.
- 2. Amikor a só hőmérséklete eléri az olvadáspontot, akkor egy ideig a hőmérséklete nem változik, csak a halmazállapota. Az energia az olvasztásra fordítódik.
- 3. Ha elolvad az összes só, akkor újra emelkedni kezd a hőmérséklete.
Lényeges: Az 1. és 3. fázisban a víz jobban teljesít. Hiába képes ez a fázisváltó anyag a 2. fázisban (olvadás idején) több hőt eltárolni, mint az 1. és 3. fázisban összesen, az eltárolt hőmennyiség mégsem több, mint a vizes tároló esetén.
A kérdésre a válasz itt van: A fűtőrendszerbe betáplált energia gyorsan felmelegíti az olvadáspontra a fázisváltó anyagot, azután dolgozik hogy biztosítsa az olvadáshoz szükséges energiát, majd felmelegíti a tárolót a csúcshőmérsékletre és azután a kazán hőmérsékletét emeli, ami szétsugárzódik a környezetbe. Mivel ez utóbbi veszteséget okoz, ráadásul ilyenkor nincs ami hűtse a kazánt, a tárolót úgy kell méretezni hogy ne tudjon telítődni. Vagyis túl kell méretezni, vagy egyéb védelemről kell gondoskodni.
Fázisváltó hőtárolásra alkalmas anyagok
A referencia anyag a víz.
Glauber-só
Viszonylag alacsony értéken (32,4 °C-on) magas olvadáshőt képez: oldhatósága 0 és 32,4 °C között több mint tízszeresére növekszik, és innentől az oldékonyság mértéke a hőmérséklettől majdnem teljesen független marad. Fajhője a hőmérséklet függvényében változó, olvadáshője magas, 242 kJ/kg, ami PCM-ként való alkalmazás szempontjából nagyon előnyös. A megolvadt vegyület - a hőveszteség miatt - beépítve akár 10 napig is képes tárolni az elnyelt napenergiát, majd a hőmérséklet hűlésének következtében visszakristályosodva adja le újra a felvett hőt. A dermedéskor ily módon felszabaduló fázisátalakulási hő 82-szer nagyobb a víz olvadáshőjénél. Az épület oldalára és tetejére felszerelt glaubersó-vegyület tárolói, valamint az azzal összekötött, a lakószobákat behálózó csővezetékek lég- és vízkeringető rendszere jelentette tehát a ház fűtési rendszerét. A kiépített fűtő rendszer legnagyobb előnye a felhasznált glaubersó-vegyület gyakori előfordulása miatt annak olcsósága, a viszonylag nagy hő leadásához szükséges relatív kis mennyisége, valamint a rendszer „önmagát újrahasznosító jellege” volt.
Glauber-só keverék
Vannak azonban közvetlen alkalmazhatóságát kedvezőtlenül befolyásoló tulajdonságai: hajlamos a túlhűlésre, nem jó hővezető, nagyobb mennyiségben nehéz az anyag homogenitását biztosítani.
Az említett negatív tulajdonságokat keverék előállításával javították. Az adagolt konyhasó az olvadáspont temperáláshoz alkalmas hőmérséklet-tartományba csökkentéséhez vezetett (22-25 oC), a borax pedig az olvadáspont stabilizálásában, az olvadás-megszilárdulás hiszterézise csökkentésében mutatkozott hatékonynak.
Az anyag gyakorlati alkalmazhatósága szempontjából rendkívül fontos a keverék homogenitásának biztosítása. Ezt kisebb méretű, szeparált adagokba csomagolással próbálták megoldani. Szívószálba csomagolást illetve zacskó-kapszulákba adagolást alkalmaztak.
Paraffin viasz
A paraffin viasz (köznapi nevén paraffin) tiszta formában fehér, szagtalan, viaszos tapintású, szilárd anyagot alkot. Olvadáspontja a benne található molekulák átlagos hosszától függően 47–64 °C, sűrűsége 0,9 g/cm³.[2] Vízben nem oldékony, de szerves oldószerekben (éterben, benzolban, és néhány észterben) könnyen oldható. A legtöbb vegyülettel nem lép reakcióba, viszont könnyen éghető anyag.
A paraffin viasz nagyon jó hőtároló képességekkel rendelkezik: fajlagos hőkapacitása 2,14–2.9 J g–1 K–1 olvadáshője pedig 200–220 J g–1.[6] Ezen tulajdonságai miatt néhány speciális esetben gipszkartonok öntése során a gipszhez adagolják. A gipszben lévő paraffin a beépítést követően a nappali időszakban hőt vesz fel, majd éjszaka visszasugározza azt. A viasz olvadáskor nagy mértékben kitágul, ezért termosztátokban is alkalmazzák.
A folyékony paraffin a kőolaj-finomítás melléktermékeként, nehéz alkánokból hátramaradt keverék. Átlagos sűrűsége 0,8 g/cm³. Az élelmiszeriparban alkalmazzák E 905 - Mikrokristályos viasz néven.