HU188494B - High-capacity heat accumulator - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Waermespeicher auf der Basis von Latentspeichermaterialien. Der erfindungsgemaesse Speicher besitzt eine hohe Waermekapazitaet, geringe Lade- und Entladezeiten und kann gleichzeitig be- und entladen werden. Die aktive Speicherfuellung besteht aus 4 unterschiedlichen Stoffsystemen. Hauptanteil der aktiven Speicherfuellung sind zur Stratifikation neigende Latentspeichermaterialien, deren anwendungstechnisch negative Eigenschaften durch die weiteren Stoffsysteme ueberwunden werden.The invention relates to a heat storage based on latent storage materials. The inventive memory has a high heat capacity, low charge and discharge times and can be loaded and unloaded at the same time. The active storage filling consists of 4 different material systems. The main part of the active storage filling are stratification-prone latent storage materials whose performance-related negative properties are overcome by the other material systems.

Description

A találmány tárgya nagyteljesítményű hőtároló, amely cg)' felületnövelő válaszfallal egymástól elválasztott töltőkamrából és tárolótérből áll, ahol a töltőkamrában egy hőszállító közeg által teljesen ellepett hőátadó van elrendezve.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a high-performance heat storage device comprising a separating charge chamber and a storage space cg) 'with a surface extending partition completely disposed of by a heat transfer medium.

Valamely hőnek olyan energiaforrásokból való kinyerése, amelyek időbeli ingadozásokkal állnak rendelkezésre, tárolók alkalmazását követeli meg. Ezek révén válik lehetővé, hogy a hőszükséglet és hó'kínálat közötti időbeni eltolódást áthidaljuk, vagy kiegyenlítsük. A találmány szerinti nagyteljesítményű hőtároló különösképpen olyan berendezésekhez alkalmazható, amelyek a szekunder, ún. környezeti energiák kinyerésére és felhasználására (földhő, napenergia, geotermikus energia stb.), ill, az ún. hulladékenergiák újrafelhasználására (szennyvíz, füstgáz stb.) szolgálnak.The recovery of heat from energy sources that are available with fluctuations over time requires the use of storage facilities. These make it possible to bridge or offset the time difference between heat demand and snow supply. The high-performance heat storage device of the present invention is particularly suitable for use in equipment which is used for secondary, so-called. for the extraction and use of environmental energies (geothermal, solar, geothermal, etc.) they are used for the reuse of waste energy (waste water, flue gas, etc.).

A gyakorlatban megvalósított hőtárolók többsége olyan érzékelhető hőbázison dolgozik, amelyekben tárolóanyagul földréteg, víz, kövek, vastömbök, olaj, beton stb. szolgál, amelyekre és amelyekről a hőt át lehet transzferálni.In practice, most heat storage tanks work on a perceptible heat base that stores earth, water, stones, blocks, oil, concrete, and so on. serves to and from which heat can be transferred.

Ezeknek a tárolórendszereknek egy sor jelentős hátrányuk van:These storage systems have a number of significant drawbacks:

— A tárolóanyag be- és kitárolása a tárolóhőmérséklet bizonyos növekedésével vagy csökkenésével jár együtt, ami a hőátvíteli teljesítmény állandó - a gyakorlatban igen hátrányos — csökkenését vonja a ki- és betárolásnál maga után.- Storage and storage of storage material entails a certain increase or decrease in storage temperature, which results in a permanent - in practice very disadvantageous - decrease in heat transfer capacity during storage and storage.

— A tárolóanyagokra általában jellemző csekély fajlagos hőkapacitás révén a tömeg/teljesítmény arány a következőkben leírt nagyteljesítményű hőtárolókhoz képest nagyon kedvezőtlen.- Due to the low specific heat capacity of storage materials, the weight / power ratio is very unfavorable compared to the high performance heat storage units described below.

— Nagyobb mennyiségű hő tárolása nagyobb tárolótérfogathoz, ill. tárolótömeghez van kötve, ami műszakilag gyakran nehezen kivitelezhető, vagy a költségarányokat nagyon hátrányosan befolyásolja.- Storage of a larger amount of heat for a larger storage volume or storage capacity. it is often technically difficult to implement or very costly.

— A tárolótérfogat, ill. tárolótömeg műszakilag még kezelhető nagyságrendekre történő redukálása érdekében nagy hőmérséklet-különbségeket kell hagyni a be-, ill. kitároló állapot között. Az eközben fellépő jelentős be- ill. kitároló teljesítménycsökkenést számításba kell venni a hő be- ill. kitárolásánál.- Storage volume or capacity. In order to reduce the storage weight to technically manageable sizes, large temperature differences should be allowed between the inlet and outlet sections. storage state. Significant inflows and outflows occur in the meantime. the reduction in storage power must be taken into account in the heat input and output. kitárolásánál.

— A hőt állandóan ugyanazon a hőmérsékletszinten kell tárolni, mégpedig annál melegebb állapotban, mint ami valamely meghatározott hőfolyamat kivitelezéséhez (pl. fűtés) minimálisan szükséges. A tárolási folyamat így egy' olyan energiamennyiség fölösleges termelésével és elvesztésével jár együtt, amit pl. munkagépeken sokkal észszerűbben fel lehetne használni.- The heat must be stored at the same temperature level at all times, in a warmer condition than the minimum required to carry out a particular heat process (eg heating). The storage process thus entails excess production and loss of energy, such as that of the storage. on machines could be used more rationally.

A fent említett fogyatékosságok kivédésére szolgálnak azok a tárolók, amelyek kevésbé az érzékelhető hő bázisára, mint inkább a látens, állandó hőkisugárzásra épülnek. Ezek az ún. látens hőtárolók a fenti tárolókkal szemben az alábbi előnyökkel bírnak:Containers that rely less on sensible heat than on latent, constant heat radiation serve to prevent the aforementioned disabilities. These are the so-called. latent heat storage tanks have the following advantages over the above storage tanks:

— A be- és kitárolás során a tárolási hőmérséklet a hőtároló közeg olvadása vagy megszilárdulása ideje alatt csaknem konstans marad. Csak az esetben lépnek fel eltérések, ha az olvadási- vagy megszilárdulási folyamat befejezte után érzékelhető hővel történt folytatólagos hőbevitel ill, hőelvonás történik, aminek következtében a tárolási hőmérséklet csökken, vagy emelkedik.- During storage and storage, the storage temperature remains almost constant during melting or solidification of the heat storage medium. Deviations occur only if there is continuous heat input or heat extraction with detectable heat after the melting or solidification process is completed, which causes the storage temperature to decrease or increase.

— A hőátvitcli teljesítmény a be- és kitárolás során csaknem konstans marad.- Heat transfer capacity remains almost constant during loading and unloading.

— Az előzőekben említett tárolótípusokkal összehasonlítva a látens hőtároló a megválasztott tárolóanyag 2 milyenségétől és az alkalmazott hőmérséklet-különbségtől függően kb. 2—10-szer annyi hőt tud térfogat- vagy tömegegységre kivetítve felvenni.Compared to the above mentioned types of storage, the latent heat storage, depending on the nature of the selected storage material 2 and the temperature difference used, is approx. It can absorb 2 to 10 times more heat per unit volume or mass.

A látens hőtároló által mutatott lényegesebb hátrányok az alábbiak:The main disadvantages of the latent heat storage are:

— A legtöbbször alacsony bővezetőképességű ismert szerves és szervetlen tárolóanyagok alkalmazásából adódó csekély hőátvíteli teljesítmény és az ezzel járó hosszú átviteli idő.- Low heat transfer capacity and long transmission time due to the use of known organic and inorganic storage materials, which are mostly low conductivity.

- A különféle — a legtöbbször szervetlen tárolóanyagok - hajlamosak a hőleadási folyamat alatti lehűlésre és/vagy az összevegyülésre (stratifikáció).- Various - mostly inorganic - storage materials tend to cool down and / or mix during the heat release process (stratification).

Ezen hátrányok megakadályozására különböző megoldások ismeretesek, amelyekben a tároló be- és kitárolásához hőszállító közeget használnak.To overcome these disadvantages, various solutions are known in which a heat transfer medium is used for loading and unloading the storage.

A 2 517 080 sz. NSZK-beli szabadalmi leírás szerint hőszállító közegként nátrium szolgál, amely felváltva elgőzöl, ill. kondenzál a hőszállítás folyamatában a tárolóba be, vagy ki, s ezzel megtakarítja egy keringtető szivattyú alkalmazásának szükségességét.No. 2,517,080. According to the German patent, the heat transfer medium is sodium, which alternately steams or evaporates. condenses in or out of the storage tank during the heat transfer process, thus eliminating the need for a circulating pump.

Ennek a megoldásmódnak az a hátránya, hogy a tároló megtöltése és kitárolása időben csak egymás után történhet, soha sem egyidejűleg. Oka ennek az a hőmérsékletbeli eltérés, ami be- és kitárolás között fellép. Valamely tároló betárolását csak nagyobb hőmérsékletű hőmennyiség meglétekor lehet bármikor is elvégezni, míg a kitárolás mindig egy alacsonyabb hőmérsékletű rendszerbe történik. Ennek következtében a hőtárolót hőszállító közeg alkalmazása esetén nem lehet egyidejűleg be- és kitárolni.The disadvantage of this solution is that the container can be filled and unloaded only sequentially in time, never simultaneously. The reason for this is the temperature difference that occurs between inlet and outlet. Storage of a storage tank can only be done at higher temperatures at any time, while storage is always carried out to a lower temperature system. As a result, when using a heat transfer medium, the heat storage device cannot be simultaneously stored and unloaded.

A 601 738 sz. svájci szabadalmi leírásban olyan látens hőtároló kerül ismertetésre, amelynek egy fáziscserélő anyaggal töltött tartálya és legalább egy, ezen tartállyal hőcserélőn keresztül termikusán összekapcsolt, gázszerű, vagy folyékony hőszállító közeggel átáranioltatott tere van.No. 601,738. A Swiss patent describes a latent heat reservoir having a container filled with a phase exchange material and at least one space in which a gas or liquid heat transfer medium is thermally coupled therewith via a heat exchanger.

Miután ezen találmány feladata csak konstrukciós problémákra (így a modulos építésmódra, látens tárolóanyaggal való feltöltésre, a tárolónak a hőcirkulációba való integrálására) szorítkozik, ez a megoldás sem mentes a műszaki szint általános hátrányaitól.While the present invention is limited to constructional problems (such as modular construction, filling with latent storage material, integrating storage into heat circulation), this solution is not free from the general disadvantages of the prior art.

Ha a 601 738 sz. svájci szabadalmi leírás 1. ábráján látható konstruktív megoldást használnánk is, amelyben egyidejűleg kerül a tárolóra egy betárolókor (10 és 12 csonk), ill. egy kitárolókör (14 és 16 csonk) rácsatolásra, nem jönne létre egyidejű be- és kitárolás. A hőtárolót pl. egyáltalán nem is lehetne feltölteni, mivel a be- és kitárolókörök a választó falaikon a 18 hővezetőcső alkatrészein keresztül termikusán rövidre lennének zárva. A műszakilag alkalmazásba jöhető területek többségén pedig éppen a hőtároló egyidejű be- és kitárolóképessége, ill. bármely ellenőrizhetetlen kitárolás megakadályozása szükségeltetik.If No. 601,738. We also use the constructive solution shown in Fig. 1 of the Swiss Patent Application, in which a container (10 and 12 stumps) is placed in storage at the same time. a withdrawal circuit (stubs 14 and 16) for lattice attachment, no simultaneous loading and unloading would occur. The heat accumulator is e.g. it could not be charged at all since the loading and unloading circuits on their partition walls would be thermally short-circuited through the parts of the heat-conducting tube 18. In most of the technically applicable areas it is precisely the simultaneous storage and storage capacity of the heat storage device. to prevent any uncontrolled removal.

A 147 405 sz. NDK-beli szabadalmi leírás szerinti megoldás olyan lehetőséget mutat be, ami megakadályozza az ellenőrizhetetlen hőkitárolást és lehetővé teszi a hőtároló egyszerre történő be- és kitárolását. Ez utóbbi tárolóféleségnek ugyanazok az általános hiányosságai, mint a korábban ismertetett megoldásoké, amit a 2 837 091 sz. NSZK-beli szabadalmi leírás bemutatásánál külön is kiemelhető.No. 147,405. The solution in the GDR patent discloses an option that prevents uncontrolled heat dissipation and allows the heat storage to be stored and withdrawn simultaneously. This latter type of storage has the same general drawbacks as the solutions described above, which are described in U.S. Pat. No. 2,837,091. It may also be highlighted in the presentation of the German patent.

A hőcserélő-felületek felső behatárolása révén a feltöltő közegből a tárolóba történő hőáramlás, ill. a tárolóból a hőt felhasználó alkalmatosságba történő hőátvitel minden hőcserefolyamatnál jelentős időbe kerül. Ez amiattThe upper bounding of the heat exchanger surfaces allows the flow of heat from the filling medium to the reservoir, and the the heat transfer from the storage to the heat-consuming application takes considerable time for each heat exchange process. That's because

188 494 is van, mert a hőátvitei csak hővezetéssel történik. Különösen nehcz a hő átvitele a töltőközegről a tárolóközegre a látens hőtárolóknál, ha még egy megelőző kitárolófolyamat eredményeképpen a fáziscserélő anyag szilárd halmazállapotba került.There are 188,494, because the heat transfer is by heat transfer only. It is particularly difficult to transfer heat from the charge medium to the storage medium at latent heat storage units if, as a result of a prior discharge process, the phase change material is in a solid state.

A fentiekben említett hátrányok további megakadályozására a legkülönfélébb megoldások léteznek a szakés szabadalmi irodalomban.Például olyan konstrukciókat javasolnak, amelyeknél a hőcsere-felület megnagyobbításával, vagy a vázanyagba fémrészecskék beillesztésével, ami a tároló teret kitölti, a hővezetést fémrészekhez kötik, s ezáltal a hővezetést meggyorsítják (1 928 694 sz. NSZK-beli közzétételi irat). A hőtárolóanyagba befelé, ill. abból kifelé irányuló hó'tároló teljesítmény ezáltal lényegesen megjavul és az átviteli teljesítmény megnő. Ezek a megoldások azonban a tömeg/teljesítmény arány jelentős rosszabbodásával és megnövekedett anyagfelhasználással járnak.To further prevent the above-mentioned drawbacks, a variety of solutions exist in the technical patent literature. Publication Document No. 1 928 694). Heat inwards or downwards into the heat storage medium. the outward snow storage capacity thereof is substantially improved and the throughput is increased. However, these solutions result in significant worsening of the weight / performance ratio and increased material consumption.

A túlhűtés ellensúlyozására javasolták az ún. oltókristályok magképzőként történő alkalmazását, amelyek a tárolóanyag kristályaival mutatott sterikus (geometrikus) hasonlóságuk mellett olyan olvadásponttal rendelkeznek, amelyek a hőtároló maximális üzemhőmérséklete fölött van (1 928 694 és 2 648 678 sz. NSZK-beli szabadalmi leírások). Ezek az oltókristályok akkor is szilárd halmazállapotban maradnak, ha a tárolóanyag már olvad. Miután a sűrűségük más, mint a tároióanyagé, olvadáskor a nehézségi erő hatására vagy felfelé, de legtöbbször lefelé vándorolnak az anyagban.In order to compensate for the overcooling, a so-called so-called "cool-down" was proposed. use of seed crystals as nucleating agents, which, in addition to their steric (geometric) similarity to the crystals of the storage medium, have a melting point which is above the maximum operating temperature of the heat storage (U.S. Patent Nos. 1,928,694 and 2,648,678). These seed crystals remain solid even when the storage material has already melted. Since they have a density different from that of the media, they migrate under the influence of gravity or upward, but most often downward in the material.

Az oltókristályokkal kevert tárolóanyag így egyre inkább szétválik, ily módon megszűnik az oltókristályok tárolóanyagban való, az egyenletes megdermedéshez szükséges statisztikai eloszlása. Ezen folyamat megakadályozására az 1 928 694 sz. NSZK-beli szabadalmi leírásban olyan vázakat javasolnak az oltókristályok befogadására és eloszlatására, amelyek egyúttal a hővezetés javítására szolgáló fémrészecskék felvételére is alkalmazhatók.The storage medium mixed with the seed crystals thus becomes more and more separated, thereby eliminating the statistical distribution of the seed crystals in the storage material, which is necessary for uniform freezing. To prevent this process, U.S. Patent No. 1,928,694 was issued. Frameworks for receiving and distributing seed crystals are proposed in the German patent, which can also be used to capture metal particles to improve thermal conductivity.

Azonban ez a megoldás is kedvezőtlen tömeg-teljesítmény arányhoz vezet. Emellett ismeretes az a tény, hogy a vázként alkalmazott anyagok, mint a fa vagy cellulóz, a rothadás következtében rövid időn belül tönkremennek. Ezen kívül azek a javaslatok nem oldják meg a stratifikáció problémáját sem.However, this solution also results in an unfavorable mass to power ratio. In addition, it is known that materials used as skeletons, such as wood or cellulose, are rapidly destroyed by rot. In addition, these proposals do not solve the problem of stratification.

A stratifikációval kapcsolatosan fellépő, olykor megfordíthatatlan folyamatok kiküszöbölésére, mint a hőkapacitás fokozatos csökkenése vagy a hődugulás jelentkezése a tárolóban, a 2 543 686 sz. NSZK-beli szabadalmi leírás értelmében a tárolóanyag különféle módon történő mechanikus keringtetését tekintik megoldásnak, például keveréssel, rázással, keringtetéssel, szivattyúzással, szétpermetezéssel stb.To eliminate the sometimes irreversible processes associated with stratification, such as the gradual reduction of heat capacity or the occurrence of heat plugging in the reservoir, U.S. Patent No. 2,543,686. According to the German patent, mechanical circulation of the container is considered as a solution in various ways, such as mixing, shaking, circulating, pumping, spraying, etc.

Itt azonban hátrányos az, hogy a tároló mellett hajtórendszerekre és hajtóenergiára is szükség van, amelyek jelentősen megnövelik az előállítás, az üzemeltetés és a karbantartás költségeit.However, the disadvantage here is that in addition to storage, propulsion systems and propulsion energy are also needed, which significantly increases the cost of production, operation, and maintenance.

Ezen hátrányok kiküszöbölése és a tárolási technika lényeges javulása érhető el, ha a látens hőtároló be- és kitárolására egy járulékos hőszállító közeget alkalmaznak. Ezen probléma műszaki megoldási lehetőségeit ismerteti a 2 517 080 sz. NSZK-beli vagy a 601 738 sz. svájci szabadalmi leírás. Itt az elérhető előnyökkel szemben az a hátrány áll, hogy megnövekszik az anyagszükséglet. Emellett ezek a megoldások nem teszik lehetővé az egyidejű be- és kitárolást vágj' pedig a tároló ellenőrizhetetlen kitárolásával kell számolni.The elimination of these drawbacks and the significant improvement of the storage technique can be achieved by using an additional heat transfer medium for loading and unloading the latent heat storage. Technical solutions to this problem are described in U.S. Patent No. 2,517,080. Federal Republic of Germany or 601 738 Swiss Patent Specification. The disadvantage here is the disadvantage of increasing material demand. In addition, these solutions do not allow simultaneous loading and unloading, and the uncontrolled removal of storage.

Az utóbb említett problémák megoldására született a 147 405 sz. NDK-beli szabadalmi leírás szerinti látens hőtároló rendszer. Azonban ennek a megoldásnak is megvan az a hátránya, hogy a tároló problémamentesen csak olyan tárolóanyagokkal működtethető, amelyeknél nincs stratifikáció és túlhűlés, emellett a tároló csak szerves anyagokkal szolgáltatja a kívánt liőtecbnikai paramétereket. A sikeresen alkalmazott szerves anyagokhoz tartozik például az etanollal vegyített paraffin, mint hőszállító közeg. Ezek az anyagok azonban más ismert látens tárolóanyagokhoz és hőszállító közegekhez képest nagyon drágák és magas berendezési költségekkel járnak. Emellett például a paraffinok — mint kőolajszármazékok — nagy mennyiségben nem is mindig állnak rendelkezésre.In order to solve the latter problems, no. Latent heat storage system according to the GDR patent. However, this solution also has the disadvantage that the container can be operated smoothly only with storage materials which do not have stratification and overcooling, and that the storage medium only provides the desired liquid technical parameters. Successful organic materials include, for example, ethanol-blended paraffin as a heat transfer medium. However, these materials are very expensive compared to other known latent storage materials and heat transfer media and have high installation costs. In addition, for example, paraffins as petroleum derivatives are not always available in large quantities.

A technikai szint ismeretében célunk a találmánnyal olyan látens hőtároló kifejlesztése, amelynek be- és kitárolási ideje csekély, egyidőben be- és kitárolható, ellenőrizhetetlenül nem tárolható ki és nagy a hőkapacitása, emellett előállítási és üzemeltetési költségei lényegesen kisebbek mint az ismert tárolórendszerekéi.In view of the state of the art, it is an object of the present invention to provide a latent heat accumulator that has a low loading and unloading time, can be stored and unloaded at the same time, has uncontrolled storage and high heat capacity, and substantially less production and operating costs than known storage systems.

A találmány céljából következik az a műszaki feladat, hogy a már ismert hőtárolókat, például a 147 405 sz. NDK-beli szabadalmi leírás szerinti hőtárolót úgy változtassuk meg, hogy az egyidejű be- és kitárolhatóság, valamint az ellenőrizhetetlen kitárolás kiküszöbölése mellett a tároló nagyobb hatásfokát érjük el, főként a tárolóban végbemenő gyorsabb hőszállítás révén. Egyidejűleg azonban adódik az a feladat is, hogy olyan aktív . tárolóközeget kell kifejleszteni, amelynek révén önmagában ismert, azonban inkongruens módon olvadó és stratifikációra (szétválásra) hajlamos látens tárolóanyagokat is előnyösen lehet alkalmazni.For the purposes of the present invention, it is a technical task to provide the known heat storage devices, e.g. The heat storage device of the GDR patent is modified to achieve greater efficiency of the container, while avoiding simultaneous storage and unloading, and uncontrolled removal, mainly by faster heat transfer within the container. At the same time, however, the task of being so active arises. Container media known per se, but latent containers which are melting incongruently and prone to stratification (segregation) can be advantageously used.

A találmány érteimében a kitűzött feladatot azáltal oldjuk meg, hogy a hőtároló tárolóterébe négy anyagrendszerből álló elegy van betöltve. Az alábbiakban részletezett négy anyagrendszert a találmány értelmében összekeverjük és ezek képezik a nagyteljesítményű hőtároló aktív tárolótöltetét.According to the present invention, the object is solved by filling the storage space of the heat storage with a mixture of four material systems. The four material systems described below are mixed according to the present invention and form the active storage charge of a high performance heat storage.

Az I. anyagrendszer egy vagy több anyagból ál], amelyek olvadási hőjük (átalakulási hőjük)és fajlagos hőkapacitásuk alapján hőtároló tulajdonságokkal rendelkeznek és ezen anyagok olvadáskor vagy megdermedéskor különböző összetételű és sűrűségű fázisokat képeznek, miáltal rétegezödések alakulnak ki (stratifikációs hatás) és az anyagrendszer nem marad fázisegyensúlyban.The material system I is composed of one or more materials which have heat-storing properties based on their melting heat (conversion heat) and specific heat capacity, and these materials, when melting or solidifying, form phases of different composition and density, resulting in stratification and non-stratification. remains in phase equilibrium.

Az I. anyagrendszer hányada a nagyteljesítményű hőtároló aktív tárolótöltetének össztérfogatában 50—95 térfogat%-ot tesz ki. Itt alapanyagként például glaubersó (Na₂S0₄ ’ 10fl₂0)vagy fixersó alkalmazható.The proportion of material system I is 50-95% by volume of the total active storage capacity of the high performance heat storage. For example, glauber's salt (Na ₂ SO _{4 4} * 10fl ₂ 0) or fixer salt may be used as the starting material.

A ii. anyagrendszer egy vagy több komponensből összeállított folyékony hőszállító közegből áll, amelyben az I. anyagrendszer nem vagy csak feltételesen oldható. Eközben a II. anyagrendszer sűrűsége (?jj) és az I. anyagrendszer olvadékos fázisának sűrűsége (^j) a találmány érteimében az alábbi feltételt teljesíti J⁵!In ii. The material system consists of a liquid heat transfer medium composed of one or more components in which material system I is not or only conditionally soluble. Meanwhile, the II. density of the material system (? jj) and density of the material system of melt-phase I (^ j) according to the invention satisfies the following condition ⁵ J!

ahol az I. anyagrendszer gőznyomása (Pdí) és a II. anyagrendszer gőznyomása (Pjjjj) a találmány értelmében kielégíti awhere vapor pressure (Pdí) of material system I and II. material system vapor pressure (Pjjjj) according to the invention satisfies the

Pdí < ^pDII feltételt.Pdí < ^p DII condition.

A II. anyagrendszer hányada a nagyteljesítményű hőtároló aktív tárolótöltetének össztérfogatában 0-50 tér3II. proportion of material system in the total active storage capacity of the high-capacity heat storage device 0-50 space3

188 494 fogat%-ot tesz ki.188,494% of teeth.

Hűszállító közegként például etil-bromid, dibróm-mctán vagy hasonló alkalmazható.For example, the brominating agent used is ethyl bromide, dibromomethane or the like.

A II. anyagrendszer nulla térfogathányada akkor lehetséges, ha a találmány értelmében hőszállító közegként az 1. anyagrendszer kristályvizét használjuk és ezzel az gyakorlatilag a II. anyagrendszernek felel meg.II. A zero volume fraction of a material system is possible when the crystalline water of material system 1 is used as the heat transfer medium in accordance with the present invention and is thus practically the same as that of the system II. material system.

A III. anyagrendszer egy gyűjtőből áll, amely egy vagy több poláris-apoláros felépítésű (tenzid) vagy apoláros szilárd vagy folyékony anyagokat tartalmaz.In III. The material system consists of a collector containing one or more polar-apolar (surfactant) or apolar solid or liquid materials.

A III. anyagrendszer hányada a nagyteljesítményű hőtároló aktív tárolótöltetének össztérfogatában a találmány szerint 0—5 térfogati.In III. the proportion of material system in the total volume of the active storage charge of the high performance heat storage device according to the invention is 0-5 volume.

A III. anyagrendszer feladata az, hogy egymásba vezesse az I. anyagrendszer fázis-szétválásakor keletkezett fázisokat és csökkentse az I. és II. anyagrendszer közötti határfelületi feszültségeket.In III. The task of the material system is to interconnect the phases formed by the phase separation of the material system I and to reduce the phases of the system I and II. interfacial tensions between materials.

Abban az esetben, ha az 1. anyagrendszer csak kevéssé vagy egyáltalán nem inkongruens módon olvad, nincs szükség a III. anyagrendszer felhasználására az aktív tárolótöltetben.In the case where material system 1 has only mild or no incongruent melting, it is not necessary to have the material melted in III. material system for active storage charge.

A IV. anyagrendszer egy vagy több magképzőből áll, amelyek rácsszerkezetük révén bevezetik a magképződési folyamatot az I. anyagrendszer kristályosodásánál.The IV. The material system consists of one or more nucleators which, through their lattice structure, initiate the nucleation process at the crystallization of material system I.

A találmány értelmében a IV. anyagrendszer hányada a nagyteljesítményű hőtároló aktív tárolótöltetének össztérfogatában 0—20 térfogat%-ot tesz ki.According to the invention, IV. the proportion of the material system in the total active storage capacity of the high-capacity heat storage is between 0 and 20% by volume.

Ha az I. anyagrendszer megdermedéskor nem hűl túl, akkor a nagyteljesítményű hőtároló aktív tárolótöltetében nincs szükség a IV. anyagrendszer hányadára.If material system I does not cool down during freezing, then the active storage charge of the high capacity heat storage device does not require the use of system IV. material system fraction.

Magképzőnek például bórax alkalmazható.For example, borax may be used as a nucleating agent.

A találmányt ismertető rajz egyetlen ábrája a nagyteljesítményű hőtároló vázlatos keresztmetszetét tünteti föl.The only drawing of the present invention is a schematic cross-sectional view of a high performance heat storage device.

A találmány értelmében itt, szemben a 147 405 sz. NDK-beli szabadalmi leírás szerinti megoldással, a tárolóközeg (vagyis a négy anyagrendszer keveréke) nincs bezárva egy válaszfal közé. Egy 7 válaszfal a találmány szerinti tárolót két szakaszra osztja, a 4 töltőkamrára és 1 tárolótérre.In accordance with the present invention, in contrast to U.S. Pat. In the solution of the GDR patent, the storage medium (i.e., a mixture of the four material systems) is not enclosed between a partition. A partition 7 divides the container according to the invention into two sections, the filling chamber 4 and the storage space 1.

A 7 válaszfal fölött helyezkedik el a fentebb leírt anyagkeverék: a fennmaradó 2 szabad térben 3 hőátadó (hó'fogyasztórendszer) van elrendezve.Above the partition 7 is the above-described mixture of materials: the remaining free space 2 is provided with a heat transfer system 3.

Ha a tároló feltöltött állapotban van, akkor a 2 szabad tér teljesen ki van töltve a folyékony hőszállító közeg gőzeivel.When the reservoir is filled, the free space 2 is completely filled with the vapors of the liquid heat transfer medium.

Ha a 3 hőátadón keresztül a tárolóból bőt vonunk el, a 3 hőátadó külső felületén kondenzálódik a gáznemű höszállító közeg. A gőznyomás ezáltal bekövetkező lecsökkenése révén a tárolótérben a folyékony hőszállító közeg maradéka túlhevül és párologni kezd.When the heat exchanger 3 is withdrawn from the reservoir, the gaseous heat transfer medium condenses on the outer surface of the heat exchanger 3. As a result of this reduction of the vapor pressure, the residue of the liquid heat transfer medium in the storage space becomes overheated and begins to evaporate.

A párolgáshoz szükséges hőenergiát a tárolóközeg (az I. anyagrendszer) adja. A tárolóközeg (az I. anyagrendszer) látens hőjét leadja a forrásban levő höszállító közegnek és megdermed.The heat energy required for evaporation is provided by the storage medium (material system I). The latent heat of the storage medium (material system I) is released to the boiling heat transfer medium and freezes.

A tárolóanyag és a höszállító közeg közötti közvetlen érintkezés és a felszálló gőzbuborékok keverő hatása következtében a hőátadási együtthatók különösen nagyok. A látens hőtároló anyag megdermedésekor keletkező porózus test mind betároláskor, mind pedig kitároláskor nagy hőátadó felületet képez, ami szintén hozzájárul a tárolóanyag és a Höszállító közötti határfelületen átadott hőáram megnöveléséhez.Due to the direct contact between the storage material and the heat transfer medium and the stirring effect of the rising steam bubbles, the heat transfer coefficients are particularly high. The porous body formed by the solidification of the latent heat storage material forms a large heat transfer surface during storage as well as during storage, which also contributes to increasing the heat flow at the interface between the storage material and the heat carrier.

A tároló feltöltésére szolgáló berendezés megfelel a 147 405 sz. NDK-beli szabadalmi leírásból ismert megoldásnak Egy elkülönített 4 töltőkamrában egy további 0 hőszállító közeg nedves gőze található. Ezen közeg folyékony fázisában 5 bőátadó (hőszolgáltató) van elrendezve. A fölötte levő gőz közvetlen érintkezésben van egy, előnyösen felületnövelö intézkedésekkel kialakított 7 válaszfallal.Equipment for filling the container is in accordance with No. 147,405. In a separate filling chamber 4, a further heat transfer fluid 0 is provided with a wet vapor. In the liquid phase of this medium, 5 heat transfer units are arranged. The steam above it is in direct contact with a partition 7, preferably formed by means of surface augmentation measures.

A betárolás a 4 töltőkamrában ismert módon, a bőátadó csövek elvén történik. A 7 válaszfal tároló felőli oldalán megy végbe a hő átadása a tárolóközegre, megintcsak a höszállító közeg párolgási és kondenzációs folyamatainak segítségével, a fentebb leírt előnyök mellett.The filling in the filling chamber 4 is carried out in a manner known per se, based on the principle of bulk transfer tubes. On the storage side of the partition 7, heat is transferred to the storage medium, again by the evaporation and condensation processes of the heat transfer medium, with the advantages described above.

A találmány szerinti nagyteljesítményű bó'tároló teljesítőképességét az alábbi példán mutatjuk be:The performance of the high-power boom storage device of the present invention is illustrated by the following example:

A tárolótöltet az alábbiakból áll:The storage charge consists of:

I. anyagrendszerI. matter system

II. anyagrendszerII. material system

III. anyagrendszerIII. material system

IV. anyagrendszer térfogati térfogati térfogati 1 térfogati glaubersó (Na₂S0₄*10H₂0) etil-bromid (C₂H₂Br) pilantin V bóraxARC. material system volumetric volumetric 1 vol glauber salt (Na ₂ SO _{4 4} · 10H ₂ O) ethyl bromide (C ₂ H ₂ Br) pilantin V borax

Az I. anyagrendszerbó'l 50 kg glaubersót használtunk fel. A fenti találmány aktív tárolótöltettel rendelkező nagyteljesítményű hőtároló hőkapacítása 0-3,5 KWh, ahol a be- és kitárolás között - t = 10°C hömérsékletkülönbség lép föl.From System I, 50 kg of glaubers salt was used. The present invention has a heat storage capacity of 0-3,5 KWh for a high capacity heat storage device having an active storage charge, with a temperature difference of - t = 10 ° C between the inlet and outlet.

Ez a hőkapacitás ötször akkora, mint egy hasonló térfogatú víztároló hőkapacitása.This heat capacity is five times the heat capacity of a water tank of similar volume.

Claims (1)

Szabadalmi igénypontA patent claim Nagyteljesítményű hőtároló, amely egy felületnövelő válaszfallal (7) egymástól elválasztott töltőkamrából (4) és tárolótérből (1) áll, ahol a töltőkamrában (4) egy folyékony hőszállító közeg (6) által teljesen ellepett hőátadó (5) van elrendezve, azzal jellemezve, hogy a válaszfal (7) tárolótér (1) felé eső oldalát egy elegy lepi el, amely I., ΙΕ, III. és IV. anyagrendszereket tartalmaz, ahol — az I. anyagrendszer egy vagy több anyagból, például glaubersóból áll, amelyek átalakulási hőjük és fajlagos hőkapacításuk alapján hőtároló tulajdonságokkal rendelkeznek és ezen anyagok olvadáskor vagy megdermedéskor különböző összetételű és sűrűségű fázisokat képeznek, és ezen anyagrendszer hányada az aktív tárolótöltet össztérfogatában 50-95 térfogati-ot tesz ki, - a II. anyagrendszer olyan folyadék, amely egy vagy több komponensből áll, amelyben az I. anyagrendszer nem vagy csak feltételesen oldható, és ahol a II. anyagrendszer sűrűsége (^ll) és az I. anyagrendszer olvadékos fázisának sűrűsége ($%) az alábbi feltételt teljesíti:A high-performance heat accumulator comprising a separating filling chamber (4) and a storage space (1) with a surface-extending partition (7), wherein a heat transfer (5) completely covered by a liquid heat transfer medium (6) is arranged in the filling chamber (4). the side of the partition (7) facing the storage space (1) is covered by a mixture which I, ΙΕ, III. and IV. material systems comprising: - material system I consisting of one or more materials, e.g. - 95 volumes; material system is a liquid which consists of one or more components in which material system I is not or only slightly soluble and where material system density (^ ll) and material system I molten phase density ($%) satisfy the following condition: ?1 <?II, emellett az I. anyagrendszer gőznyomása (Pdi) és a II. anyagrendszer gőznyomása (Püll) kielégíti a pdi < Pdii feltételt, és ezen folyadék például etil-bromid, amelynek hányada az aktív tároló töltet össztérfogatában 0-50 térfogati), — a 111. anyagrendszer egy gyűjtőből áll, amely egy vagy több poláros—apoláros felépítésű (tenzid) vagy apoláros, szilárd vagy folyékony anyagokat, például alkil-szulfátot tartalmaz, és hányada az aktív tárolótöltet össztérfogatában 0—5 térfogati-ot tesz ki, míg? 1 <? II, in addition to the vapor pressure (Pdi) of material system I and II. the vapor pressure of the material system satisfies the pdi <Pdii condition, and this liquid is, for example, ethyl bromide, the proportion of which in the total volume of the active storage charge is 0-50 vol.), - the material system 111 consists of one collector having one or more polar-apolar structure (surfactant) or non-polar solids or liquids, such as alkylsulfate, and 0 to 5 volumes in the total active fill volume, - a IV. anyagrendszer egy vagy több magképzőből pél-41- IV. material system from one or more seed generators Example 41 188 494 dául bóraxból áll és hányada az aktív tárolótöltet ossz- térfogatában 0-20 térfogatszázalék.It consists, for example, of borax and represents between 0% and 20% by volume of active storage fill.