Alternatywne Źródła Energii

Slides:



Advertisements
Podobne prezentacje
DRUGA ZASADA TERMODYNAMIKI
Advertisements

Entropia Zależność.
Silnik spalinowy czterosuwowy; cykl Otta Idealny i realny cykl Otta
System dwufazowy woda – para wodna
Silniki cieplne; alternatywne sformułowanie II zasady termodynamiki
Energia wewnętrzna jako funkcja stanu
Cykl Rankine’a dla siłowni parowej
Wykład Mikroskopowa interpretacja entropii
Stała równowagi reakcji Izoterma van’t Hoffa
TERMODYNAMIKA CHEMICZNA
TERMODYNAMIKA CHEMICZNA
procesy odwracalne i nieodwracalne
TERMODYNAMIKA CHEMICZNA
ENTALPIA - H [ J ], [ J mol -1 ] TERMODYNAMICZNA FUNKCJA STANU dH = H 2 – H 1, H = H 2 – H 1 Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej.
Wykład Fizyka statystyczna. Dyfuzja.
Podstawy termodynamiki
Zależność entropii od temperatury
Kinetyczna Teoria Gazów Termodynamika
Cykl przemian termodynamicznych
Silnik Carnota.
Wykład 9 Konwekcja swobodna
Efekty mechano- chemiczne
Termodynamics Heat, work and energy.
SPRAWNOŚĆ CIEPLNA URZADZEŃ GRZEWCZYCH
TERMOCHEMIA.
TERMOCHEMIA.
Wykład Równanie Clausiusa-Clapeyrona 7.6 Inne równania stanu
FIZYKA dla studentów POLIGRAFII Dynamika procesów cieplnych
FIZYKA dla studentów POLIGRAFII Dynamika procesów cieplnych
FIZYKA dla studentów POLIGRAFII Układy i procesy termodynamiczne
FIZYKA dla studentów POLIGRAFII Przejścia fazowe Zjawiska transportu
Obliczanie wymienników ciepła i procesów cieplnych
Kinetyczno-molekularna teoria budowy gazu
Praca w przemianie izotermicznej
Przygotował: Witold Zaporowski.
Chemia stosowana I temat: równowaga chemiczna.
równanie ciągłości przepływu, równanie Bernoulliego.
Zjawiska fizyczne w gastronomii
NOWATORSKIE ROZWIĄZANIA W SYSTEMACH NA POMPACH CIEPŁA mgr inż. Marek Skupiński Wadowice, ul. Iwańskiego 9
MECHANIKA PŁYNÓW Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
Analiza techniczno-ekonomiczna projektów OZE w programie RETScreen
Pompy ciepła Temat nr 33: EWA CHRAPEĆ Opracowała:
KLIMATRONIK BIS Klimatyzacja. Wentylacja. Chłodnictwo
Podstawy Biotermodynamiki
Łukasz Łach Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej
Chemia wykład 2 Termodynamika zajmuje się badaniem efektów energetycznych towarzyszących procesom fizykochemicznym i chemicznym. Termodynamika umożliwia:
Modelowanie fenomenologiczne II
II zasad termodynamiki
TERMODYNAMIKA – PODSUMOWANIE WIADOMOŚCI Magdalena Staszel
Kinetyczna teoria gazów
MASZYNY ENERGETYCZNE NOWOCZESNE KADRY DLA NOWOCZESNEJ ENERGETYKI
Skraplanie.
Druga zasada termodynamiki
Chłodnictwo - projektowanie sieci przewodów
Transformacja wiedzy przyrodniczej na poziom kształcenia szkolnego – projekt realizowany w ramach Funduszu Innowacji Dydaktycznych Uniwersytetu Warszawskiego.
PROCESY SPAJANIA Opracował dr inż. Tomasz Dyl
Przygotowała; Alicja Kiołbasa
Gaz rzeczywisty ?. p [Atm]pV [Atm·l] l azotu w warunkach normalnych, T = 273 K = const. 1 Atm = 1.01·10.
Reakcja krystalizacji bezwodnego Octanu sodu (CH3COONa)
Stany skupienia wody.
DYFUZJA.
Druga zasada termodynamiki praca ciepło – T = const? ciepło praca – T = const? Druga zasada termodynamiki stwierdza, że nie możemy zamienić ciepła na pracę.
zasada działania opracował E. Kania
9. Termodynamika 9.1. Temperatura
ChemCAD Stopnie swobody.
Bomba atomowa, energetyka jądrowa.
Równowaga cieczy i pary nasyconej
Chłodnictwo - projektowanie sieci przewodów
Podstawy dynamiki płynów rzeczywistych Uderzenie hydrauliczne
Analiza gazowa metody oparte na pomiarze objętości gazów,
Zapis prezentacji:

Alternatywne Źródła Energii UNIA EUROPEJSKA EUROPEJSKI FUNDUSZ SPOŁECZNY Alternatywne Źródła Energii Przegląd pomp ciepła http://images.google.pl/imgres?imgurl=http://www.vt-2004.org/Background/Infol2/vt2004-if13-fig4.jpg&imgrefurl=http://www.vt-2004.org/Background/Infol2/EIS-D7.html&h=340&w=340&sz=81&tbnid=qKo8iVClHQsJ:&tbnh=115&tbnw=115&hl=pl&start=205&prev=/images%3Fq%3Dgreenhouse%2Beffect%26start%3D200%26svnum%3D10%26hl%3Dpl%26lr%3D%26sa%3DN Lewandowski Witold Wykłady współfinansowane ze środków Unii Europejskiej w ramach EFS, UDA-POKL 04.01.02.-00-137/11-00 „Absolwent Wydziału Chemicznego Politechniki Gdańskiej – inżynier z przyszłością”.

Pompa ciepła sama nie jest źródłem energii, umożliwia natomiast konwersję niskotemperaturowej energii promieniowania słonecznego, gromadzonej w gruncie, powietrzu lub w wodzie, w energię użyteczną cwu lub co w budynkach.

William Thomson Lord Kelvin 1824-1907 Historia pomp ciepła William Thomson Lord Kelvin 1824-1907 1852 r. - W. Thomson (lord Kelwin) opracował teorię i zasadę działania pompy ciepła. 1898 r. - w Balsbergu w Niemczech powstała pierwsza pompa. 1914 r. - w Szwajcarii pompą zatęża-no roztwór NaOH w farbiarni. http://images.google.pl/imgres?imgurl=http://www.vt-2004.org/Background/Infol2/vt2004-if13-fig4.jpg&imgrefurl=http://www.vt-2004.org/Background/Infol2/EIS-D7.html&h=340&w=340&sz=81&tbnid=qKo8iVClHQsJ:&tbnh=115&tbnw=115&hl=pl&start=205&prev=/images%3Fq%3Dgreenhouse%2Beffect%26start%3D200%26svnum%3D10%26hl%3Dpl%26lr%3D%26sa%3DN 1928 r. – T.G.N. Haldane pompą ogrzewał dom. 1938 r. - w Zurichu pompą ciepła ogrzewano ratusz. 1941 r. - w Zurichu pompę ciepła ogrzewano Politechnikę.

Pompa – urządzeniem cieplnym W ujęciu termodynamicznym praca typowych pomp ciepła, na tle poziomów energetycznych, wyrażonych temperaturami dolnego i górnego źródła ciepła oraz otoczenia jest zbliżono do pracy chłodziarki i silnika.

Podział pomp ciepła − sprężarkowa z czynnikiem jednoskładnikowym, − sprężarkowa z czynnikiem dwuskładnikowym, − absorpcyjna, − absorpcyjny transformator ciepła, − resorpcyjna napędzana energią mechaniczną, − resorpcyjna wykorzystująca sprężanie oparów, − sprężarkowa z obiegiem gazowym, − sprężarkowa z otwartym obiegiem powietrznym, − chemiczny transformator ciepła, − wykorzystująca efekt Ranque'a, − wykorzystująca efekt elektrodyfuzji, − termoelektryczna, magnetyczna i inne.

Budowa i zasada działania sprężarkowej pompy ciepła Dolne źródło ciepła dźc 13oC 40oC 10oC 3oC 60oC Qg L Parownik Skraplacz Zawór rozprężny Sprężarka 20oC Górne źródło ciepła gźc Qd

Współczynnik efektywności pompy ciepła Qd Qg L Parownik Skraplacz Sprężarka Efektywność pierwszych pomp ciepła była niewielka i wynosiła ok. 2. Współczesne sprężarkowe pompy ciepła mają współczynnik efektywności znacznie wyższy np.: e = 5,6 dla td = 10oC i tg = 35oC, a pompa w oczy-szczalni ścieków w Łodzi nawet e = 6,4.

Pompa ciepła sprężarkowa z czynnikiem jednoskładnikowym skraplacz parownik Qg Qd 3 1 2 4 Schemat Para czynnika 1 sprężana jest od stanu 1 do 2 wpływa do skraplacza, gdzie konden-suje przy stałym ciśnieniu i temperaturze. W tym górnym źródle ciepła wydziela się wysokotemperaturowe ciepło Qg. Ciecz 3, po rozprężeniu w zaworze, jako mieszanina dwufazowa 4, wpływa do paro-wnika i w warunkach p, T = const. pobiera niskotemperaturowe ciepło Qd parując 1. Termodynamiczne przemiany zachodzące w tej pompie, przedstawione na rysunku w układzie T, s, są teoretycznym obiegiem Lindego. Punkt K określa punkt krytyczny. T s 3 4 1 2 K

Pompa ciepła sprężarkowa z czynnikiem dwuskładnikowym Pary czynnika 1, po sprężeniu 2, ulegają schłodzeniu do pojawienia się pierwszych kropel, stan 2'. Kondensacja mieszaniny 2* trwa aż do zaniku ostatnich pęcherzy pary 3'. Skroplona ciecz 3, po rozprężeniu w zaworze, w postaci pary i cieczy 4 wpływa do parownika, gdzie zamienia się w parę 1. 4 3 3' 2* 2' 2 1 skraplacz parownik Obieg ten (rys. gór-ny) i jest bliższy ideal-nemu obiegowi Loren-za (rys. dolny) i w związku z tym jest bardziej sprawny niż obieg Lindego z poprzedniej pompy. T s 4 3 2 2* 1 pd pg K T 3 2 4 1 s

Czynniki pomp sprężarkowych Najczęściej są to freony, które zgodnie z zaleceniami ISO mają następujące skróty nazw: CFC − chlorofluorowęglowodory (chlorofluorocarbons); pod skrótem tym kryją się węglowodory, w których wszystkie atomy wodoru zostały zastąpione atomami chloru i fluoru. HCFC − wodorochlorofluorowęglowodory (hydrochloro-fluorocarbons); jest to grupa węglowodorów, w których część atomów wodoru została podstawiona atomami chloru i fluoru. HFC − hydrofluorowęglowodory (hydrofluorocarbons); są to węglowodory zawierające tylko atomy wodoru i fluoru.

Oznaczenia freonów Zgodnie z obowiązującą normą DIN 8962, związki CFC, HCFC i HFC oznacza się kodem literowo−cyfrowym, gdzie: − pierwsza litera (R) oznacza czynnik chłodniczy, − pierwsza cyfra od prawej określa liczbę atomów fluoru, − druga cyfra od prawej oznacza: liczbę atomów wodoru + 1, − trzecia cyfra od prawej określa: liczbę atomów węgla – 1, − litera (B) i cyfra oznaczają brom i liczbę jego atomów, − liczbę atomów chloru jest resztą i można ją wyliczyć. Przykładowo R12 ma: 2 atomy F, 1 − 1 = 0 atomów H, 0+1=1 atomów C, Br nie ma, więc liczba atomów chloru wynosi 4−2−0 = 2, co odpowiada wzorowi CF2Cl2. R22 odpowiada wzór chemiczny CHF2Cl.

Absorpcyjne pompy ciepła W pompach absorpcyjnych kompresja czynnika odbywa się termicznie. W układzie przepływają dwa czynniki nisko- i wysokoprężny (np.: NH3–H2O, LiBr – H2O, LiBr – MetOH...) Są w nich po dwa dolne i górne źródła ciepła: desorber NH3 I dźc, skraplacz II gźc, parownik II dźc, a absorber NH3 jest I gźc. skraplacz parownik Qg Qd Qab Qdes 2 5' 6' 7 absorber desorber P pompa 4 NH3g+c 1 NH3g NH3g 9 H2O c+g 8 H2Oc 3 NH3c 6 (NH3+H2O)c+g 5 (NH3+H2O)c 5‘, 6’ mieszaniny dwu-fazowe i dwusładni-kowe 5 ciekła mieszanina (roztwór bogaty) 8 ciekły sorbent (roz-twór ubogi) 6, 9 mieszaniny pary i cieczy

Stany termodynamiczne pompy absorpcyjnej Wyidealizowane stany czynnika w układzie T, s po karnotyzacji rozkłada-ją się na dwa obiegi: obieg silnika ciepl-nego (5, 6, 7, 8), w którym ciepło za-mieniane jest w pracę i obieg pompy właściwej (1, 2, 3, 4), w której zachodzi sprężanie i przepływ czynnika. Termodynamiczne obiegi w absorpcyjnej pompie ciepła, ale w układzie p, T mają postać: T p Wymiennik Absorber pot P Desorber Parownik Skraplacz

Przykłady absorpcyjnych pomp ciepła Prototyp pompy 13 kW Absorpcyjna pompa w Z.G.Mszczonów Absorpcyjna pompa klimatyzatora Pompa LiBr-H2O, 100 kW Pompa LiBr-H2O

Absorpcyjny transformator ciepła parownik skraplacz P Qpa Qg Qd desorber absorber 5 4 7 Qsk pompa 3(NH3+H2O)c 2’(NH3+H2O)g+c 8(NH3)g 6(NH3)c 1(NH3)g 4’(NH3+H2O)c+g 2(H2O)c+g 9(H2O)c Sprężona para 1 z de-sorbera (dźc obiegu wła-ściwego) ulega schłodze-niu 5, a następnie kon-densacji 6 w skraplaczu (gźc silnika cieplnego). W parowniku (dźc sil-nika cieplnego) konden-sat 7 ogrzewa się, odpa-rowuje 8 i wpływa do absorbera (gźc obiegu właściwego) 2‘. Stąd bo- gata mieszanina 3 poprzez wymiennik wpływa do desorbera 4, tam tworzy się 4', z którego wydzielają się pary NH3 1, wpływające do skraplacza, a ubogi roztwór 2 tłoczony jest do adsorbera itd.

Stany termodynamiczne absorpcyjnego transformatora ciepła 7 8 5 2 1 3 4 6 Obieg silnika cieplnego T s Obieg właściwy pompy ciepła T p Wymiennik Absorber Parownik pot P Skraplacz Desorber Przemiany termodynamiczne zachodzące w absorpcyj-nym transformatorze ciepła w układzie T, s i p, T

Resorpcyjna pompa ciepła ze sprężarką mechaniczną Zmian stanu skupienia zachodzi na drodze desorpcji i resorpcji. Para czyn-nika 1 po sprężeniu 2 wpływa do absor-bera, gdzie zachodzi absorpcja w roztworze ubogim 3'. P Qre Qde desorber absorber 3' 5 4 4' 3 1 2 6 Roztwór bogaty 3 przez wymiennik i zawór rozprężny wpływa do desor-bera 4, gdzie jako dwuskładnikowa i dwufazowa mieszanina 4' ulega resor-pcji na sorbent 5 i pary czynnika 1. Współczynnik efektywności tej pompy jest wyższy niż sprężar-kowej, gdyż procesy desorpcji i resorpcji, w przeciwieństwie do kondensacji i wrzenia, nie zachodzą izotermicznie.

Resorpcyjna pompa ciepła ze sprężaniem sorpcyjnym czynnika 2' 6 7 5 8 3 2 4 obieg właści-wy pompy s T obieg silnika cieplnego 1 6' absorber desorber 7 3 Qre Qde 6 5 8 4' P 1 8' P 4 Qde desorber absorber Qab Z analizy schematów, obiegów tej pompy wynika, że jest to zmodyfikowana pompa resorpcyjna, w której realizowany jest właściwy obieg pompy (1, 2, 3, 4), w której do sprężania par czynnika zamiast sprężarki zastosowano silnik cieplny o termodynamicznym obiegu (5, 6, 7, 8).

Pompa ciepła wykorzystująca sprężanie oparów kocioł strumienica parownik skraplacz 7 1 8 6 4 5 3 2 Qz Qd Qg P W pompie tej sprężanie oparów powoduje podniesie ich entalpii. Wrzący roztwór jest dźc., a skraplające się opary gźc., które jed-nocześnie podgrzewają wrzący roztwór. Czynnikiem roboczym są opary, najczęściej para wodna w tzw. otwartym obiegu pompy. T s 6 7 8 2 1 4 3 5 obieg właściwy obieg silnika cieplnego pompy K Różnica temperatur tego otwartego obiegu jest niska, ok. 10 K, stąd duży współczynnik efektywności tych pomp. Zamiast strumienicą, napędzaną „żywą” parą opary mogą być sprężane termicznie silnikiem cieplnym lub mechanicznie sprężarką albo wentylatorem.

Chemiczna pompa ciepła Działanie pompy opiera się na połączeniu dwóch odwracalnych reakcji uwodornienia CaO i odwodnienia Ca(OH)2 z procesem parowania i skraplania czynnika – wody. W zależności od rodzaju energii wymuszającej ruch ciepła z dolnego do górnego źródła chemiczna pompa ciepła może być sprężarkowa, absorpcyjna, termoelektryczna itd. Reakcje chemiczne i procesy fizyczne zachodzące w tej pompie są następujące: CaO + H2O(g) → Ca(OH)2 + Q Reakcja egzotermiczna i odwodnienie: Ca(OH)2 + Q → CaO + H2O (g) Reakcja endotermiczna oraz: H2O (g) → H2O (c) + Q i H2O (c) + Q → H2O (g)

Działanie chemicznej pompy ciepła H2O (g) reaktor wymiennik egzotermiczny parownik H2O (g) reaktor wymiennik endotermiczny skraplacz Praca odbywa się w na-przemiennych cyklach, w których reaktor i jest albo endo- albo egzotermiczny, a wymiennik skraplaczem lub parownikiem. Qg Qd Qd Qg Zmianom tym odpowia-dają cyklicznie zmiany źródeł ciepła. CaO+H2O(g)Ca(OH)2 Ca(OH)2→CaO+H2O(g) H2O(g)H2O (g+c) H2O(g)→H2O(g+c) Oprócz powyższej, w chemicznej pompie ciepła można wykorzystać inne odwracalne reakcje: CaCO3  CaO + CO2, 2SO3  2SO2 + 2O2, CO2 + CH4  2CO + 2H2, NH4HSO4  NH3 + SO3 + H2O, C6H12  C6H6 + 3H2 , 2NH3  N2 + 3H2 i inne.

Chemiczny transformator ciepła Siłę napędową wymuszającą przepływy czynników jest reakcja egzotermiczna, która stanowi gźc. Reakcje endotermicz-ne zachodzą w wyniku doprowadzenia energii w dźc. Reakcją może być np.: endotermiczne odwodornienie 2 - propanolu (ciecz) pod wpływem katalizatora I (proszek Ni) na gazowy aceton i wodór: (CH3)2CHOH → (CH3)2CO + H2 DH = 100.4 kJ/mol i egzotermiczne uwodornienie acetonu na gazowy 2-propanol przy katalizatorze II (Ni osadzony na węglu aktywnym): (CH3)2CO + H2 → (CH3)2CHOH DH = -55 kJ/mol Różnica efektu cieplnego reakcji i nie przeczy prawu Hessa i IZT, gdyż wartości entalpii dotyczą różnych stanów skupienia.

Schemat chemicznego transformatora Qg Qot Qd reaktor endotermiczny egzotermiczny kolumna rektyfikacyjna skraplacz wymiennik Do endotermicznego reaktora z kolumną rektyfikacyjną do-prowadza się 2-PrOH oraz Qd, który podtrzymuje reakcję Qr, wrzenie oraz rozdział produ-któw (acetonu i H2) Qo. Z mieszaniny acetonu (Tw = 329.3 K) i 2-PrOH (Tw = 355.5 K) w kolumnie oddestylowuje ace-ton i H2. Ciekły aceton wraca ze skraplacza do reaktora, a gazo- wy aceton i H2 przez regeneracyjny wymiennik przepływają do reaktora egzotermicznego, gdzie powstaje 2-PrOH i wydziela się strumień ciepła Qg = Qr .

Pompa wykorzystująca efekt Ranque‘a W 1931 r. G. Ranque zaobserwował różnicę temperatur strumienia powietrza płynącego w osi cyklonu i przy jego ściance. W 1945 R. Hilsch potwierdził eksperymentalnie i teoretycznie występowanie tego zjawiska. 6 1 3 4 5 2 T s p1 p0 pg1 h=const 1 5 6 2 3 4 T1 T3 T4 T5 DTd DTg pz=pg=pot T6 T2 Sprężony gaz o p1 i T1 wprowa-dzony do dyszy 1 rozpręża się izentropowo w otworze przesłony do ciśnienia p0. Rzeczywisty stan gazu określa punkt 2, ciepłego 5 (po rozprężeniu 6) (do 127oC) i zimnego p. 3 (do -46oC). Efektywność tej pompy ciepła jest niska e =1.2, a dodatkową jej wadą jest hałas przepływającego w niej powietrza.

Aplikacje http://www.physics.kee.hu/ranque.html http://www.astro.umontreal.ca/fantomm/Description/compresseur.htm http://www.tricity.wsu.edu/htmls/mme/me303/fall2001/hilsch.jpg http://www.physics.kee.hu/ranque.html

Elektrodyfuzyjne pompy ciepła Elektrodyfuzja zachodzi w porowatym materiale przewodzą-cym prąd elektryczny (np. Beta- Aluminium- Solid- Electrolte BASE), na którym są adsorbowane pary Na(g) z parownika 1 Jony Na+ migrują i po rekombi-nacji mają wyższy potencjał elektro-chemiczny (wyższe p i T) 2. Następnie pary Na(g) kondensują w skraplaczu 3 Na(c), rozprężają się w zaworze 4 i wpływają do parownika. skraplacz parownik Na+ e zasilacz prądu Eel 3 4 2 1 Qg T s 3 4 1 2 K T pracy jest znacz-nie wyższa niż in-nych pomp ciepła. Qd Efektywność tych pomp, będąca Qg/Eel, wynosi e = 6.51, dla izentropowego sprężania h = 0.9

Termoelektryczne pompy ciepła Na sumaryczny efekt termoelektryczny pompy składają się trzy efekty: Thomas J.Seebeck (1770-1831) - Efekt Seebecka (1822) - zależność między różnicą temperatur a siłą termoelektryczną, - Efekt Peltiera (1834) jest odwrotny, gdyż przepływ prądu powoduje ruch ciepła. William Thomson Lord Kelvin 1824 - 1907 - Efekt Thompsona (1899) (generowanie ciepła w obwo-dzie w wyniku DT). Jean C.A.Peltier (1785 - 1845) A.F. Joffe (1929) zwielo-krotnił działanie tych efektów, zastępując metale półprzewo-dnikami.

Działanie pomp termoelektrycznych górna dolna Cu Qd Qg Działanie termoelektrycznej pompy ciepła jest sumarycznym efektem trzech strumieni wewnętrznych strumieni cie-pła: Qpe – Peltiera, Qj – Joule’a i Qp – Fouriera (przewodzenia): Qg = Qd + ½Qj + E – Qp Qj Qpe Qp Qd Qj/2 Qp Qg E Qd(sum) Qd (netto)

Aplikacje pomp termoelektrycznych Regulator T Generator prądu gźc - radioaktywny PuO2, dźc- przestrzeń kosmiczna System chłodzenia kamery Klimatyzator samochodowy

Magnetokaloryczne pompy ciepła Zjawisko magnetotermiczne przewidział teoretycznie w 1907 r. Weiss, a w 1926 r. wraz z Forrerem udowodnił eksperymentalnie. Gadolin (Gd), lantanowiec (M = 64) zmienia entropię przy zmianie natężenia pola magnetycznego (B=7,=0), co pozwoliło zbudować pompy z obiegiem Carnota, składającym się z izentropowo-izotermicznego procesu magne- i rozmagnesowania. NASA stosując obieg Ericssona w magnetotermicznej pompie zwiększyło DT pomiędzy dżc i gźc z kilku do kilkudziesięciu K. Stosując magnetokalo-ryczne materiały (stałe lub ciekłe) można zmodyfiko-wać rurę cieplną (heat pipe) – rysunek obok – w pompę cieplną.

Zasada działania pompy magnetokalorycznej Pakiet siatek z Gadolinu w rurze z płynem jest izotermi-cznie magnesowany (1 – 2). Wydzielone ciepło Qgźc (gźc) jest odbierane przez płyn roboczy cwu (2 – 3). 280 320 360 B=0 B=7 2 1 3 4 1.6 1.8 2.0 T Sm/R Qgźc Qdźc 1 – 2 Qgźc 2 – 3 3 – 4 Po usunięciu z pola magne-tycznego (3 – 4) pojemnik z Gadoliem schładza się. 4 – 1 Qdźc Sm/R B = 0 B = 7 T W stanie (4–1) pojemnik jest dźc i pobiera niskotemperaturową energię Magnetokaloryczne urządzenie w zależności od kierunku obiegu może być pompą ciepła lub urządzeniem chłodniczym (lodówką, zamrażarką).

Rozwiązanie techniczne magnetokalorycznej pompy do skraplania gazów

Efekt termoakustyczny Efekt termoakustyczny pole-ga na wzajemnym oddziaływa-niu fali akustycznej i T ośrodka, Zmiana T powoduje wzmocnie-nie fali dźwiękowej i vice versa Izotermy Płyta To oddziaływanie nie dotyczy tylko zmian T, ale również p i r. Różnice oddziaływań akustycznych o różnym natężeniu Zakres dźwięku normalny termoakustyczny Poziom dźwięku 60 dB 170 dB Fluktuacja T 0,00002 K 10 K Amplituda w gazie (100Hz) 0.00001 cm 4 cm Prędkość gazu 0.0001 m/s 35 m/s )130 km/h

Termoakustyczna pompa ciepła v Ekspansja Sprężanie Chłodzenie Grzanie Qgźc Obieg Stirlinga 3 1 4 2 Qdźc Rezonator L Powierzchnia odbijająca Wymiennik Płyty Qdźc Qgźc Głośnik Budowa termoakustycznej pompy ciepła Czynnikiem roboczym w pompie może być hel, który w wyniku oddziaływania fali akustycznej, będącej siłą napędową procesu, ulega następującym przemianom termodynamicznym, : izotermiczne sprężanie 1 – 2, izochoryczne ogrzewanie 2 – 3, izotermiczne rozprężanie 3 – 4, izochoryczne chłodzenie 4 – 1.

Aplikacje termoakustycznej pompy ciepła Termoakustyczna lodziarka do produkcji lodów Termoakustyczna lodówka (TAR), p=7at, DT=15 K, 180 dB.

Literatura 1. Dr. Harald Mehling (heat and cold storage), Absorpcyjna pompa ciepła, http://www.zae.physik.tu-muenchen.de/zae/a1/englisch/index.html 2. Honda Develops New Energy-Efficient, Home-Use Equipment, World's smallest home-use absorption-type heat pump air conditioner http://world.honda.com/news/1998/p980312.html 3. J.Blanco, D.Alarcón, Improving the efficency of the hight capacity solar thermal seawater desalination systems: the AQUASOL Project, www.idswater.com/Common/Paper/Paper_181/Improving%20the%20efficiency%20of%20high%20capacity%20solar%20thermal%20seawater%20desalination%20systems.htm 4. Pompa absorpcyjna w Kutateladze Institute of Thermal Physics, http://www.sbras.nsc.ru/consult/versat8.htm . 5. Pompa absorpcyjna w Geotermii Mszczonów, http://www.geotermia.com.pl/ 6. THERMAL MANAGEMENT, Using Thermoelectric Heat Pumps for Temperature Control of Medical Equipment, http://www.devicelink.com/mem/archive/99/09/001.html

Literatura cd. 7. Weiss, P. , Forrer, F. , Absolute saturation of ferromagnetic substances and the law of approach as a function of the field and of the temperature Ann. de Phys., [10], 12, 279 (1929). 8. Montoya J.E.C., Developmevt of a magnetocaloric pump for applications in heat pipes, Mechanical Engineering Uiversity of Puerto Rico, 2005, w. 1-95, http://grad.uprm.edu/tesis/catanomontoya.pdf. 9. Breitzer J., Lisensky G., Synthesis of Aqueous Ferrofluid, Procedure modified from J. Chem. Educ., 76, s.943-948, (1999) , http://mrsec.wisc.edu/Edetc/nanolab/ffexp/index.html. 10. Engineering principles of advanced thermal management solutions, Overview (thermoelectric, thermoacoustic, thermomagnetic), http://www.crss.ucsb.edu/courses/ME156C/Lecture-4/L-4a.PDF 11. J.Rudnik, Chemiczna pompa ciepła z odwracalną reakcja CaO/Ca(OH)2 III Krajowa Konferencja „Modernizacja Miejskich Systemów Cioepłowniczych w Polsce”, Międzyzdroje 1994, s. 187 – 189.

Literatura cd.3 12. Spoelstra S., Thermoacoustic heat pumps for energy savings, Seminar "Boundary crossing acoustics" of the Acoustical Society of the Netherlands on 23 November 2005, s. 1-23, 2005, http://www.ecn.nl/docs/library/report/ 2005/rx05159.pdf 13. Hendricks T.J., Johnson V.H. Keyser M.A., Heat-Generated Cooling Opportunities, Center for Transportation Technologies and Systems National Renewable Energy Laboratory Golden, Colorado, 2007, http://www.nrel.gov/vehiclesandfuels/ancillary_loads/pdfs/heat_cooling.pdf 14. Arslanagic A., Brooks L., Chen E., The thermoacoustic refrigerator (TAR), Dept. of Mechanical Engineering, The University of Adelaide Australia, 2003, http://www.mecheng.adelaide.edu.au/anvc/thermoacoustics/index.php? option=com_content&task=view&id=6&Itemid=2 15. McCarty M., An Introduction to Thermoacoustic Refrigeration, School of Mechanical and Aerospace Engineering Cornell University April 29, 2005, http://132.236.67.210/EngrWords/issues/ew02/McCarty_slides.pdf 16. Harcerski Ośrodek Morski, ttp://www.hompuck.org/