வெப்ப சேமிப்பு தொழில்நுட்பம்

வெப்ப ஆற்றல், மனிதகுலத்தால் பயன்படுத்தப்படும் மிக முக்கியமான ஆற்றல் ஆதாரங்களில் ஒன்றாக, முக்கியமாக அதன் செயல்பாட்டுக் கொள்கைகளின் அடிப்படையில் மூன்று வகைகளாக வகைப்படுத்தப்படுகிறது: விவேகமான வெப்ப சேமிப்பு, மறைந்த வெப்ப (கட்ட மாற்றம்) வெப்ப சேமிப்பு மற்றும் வெப்ப வேதியியல் வெப்ப சேமிப்பு. இது இறுதி ஆற்றல் நுகர்வில் 40% முதல் 50% வரை உள்ளது, மேலும் அதன் பயன்பாடுகள் மிகவும் பரந்த-வரம்பில் உள்ளன. தற்போதைய ஆற்றல் மேம்பாடு மற்றும் பயன்பாட்டு அமைப்பில், கிட்டத்தட்ட அனைத்து ஆற்றல் மாற்றும் செயல்முறைகளும் வெப்ப ஆற்றலை உள்ளடக்கியது. இருப்பினும், ஆற்றல் மாற்றத்தின் போது தவிர்க்க முடியாத ஆற்றல் இழப்பு காரணமாக, வெப்ப சேமிப்பு தொழில்நுட்பம் நேரடியாக மின் ஆற்றல் சேமிப்பில் பயன்படுத்தப்படுகிறது (அதாவது, உள்ளீடு மற்றும் வெளியீடு இரண்டும் மின் ஆற்றலாக இருக்கும் சூழ்நிலைகள்). அதற்கு பதிலாக, இது பெரும்பாலும் ஆற்றல் மாற்று சங்கிலியில் ஒரு இணைப்பாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது அல்லது வெப்ப அமைப்புகளுக்கு வெறுமனே பயன்படுத்தப்படுகிறது.

உணர்திறன் வெப்ப சேமிப்பு

உணர்திறன் வெப்ப சேமிப்பு தொழில்நுட்பம் என்பது ஒரு பொருளின் வெப்பநிலையில் ஏற்படும் மாற்றங்களைப் பயன்படுத்தி வெப்பத்தை சேமித்து வெளியிடும் முறையாகும். அதன் வேலை பொறிமுறையானது ஒப்பீட்டளவில் எளிதானது: வெப்ப சேமிப்பு அல்லது வெளியீடு நடுத்தரத்தை சூடாக்குதல் அல்லது குளிர்விப்பதன் மூலம் அடையப்படுகிறது. இந்தச் செயல்பாட்டின் போது, ​​ஊடகம் இரசாயன மாற்றம் அல்லது கட்ட மாற்றத்திற்கு உட்படாது, முழு அமைப்பையும் எளிதாகக் கட்டுப்படுத்தவும், நிலையானதாகவும் செயல்பட வைக்கிறது. மேலும், இதுபோன்ற பல வகையான வெப்ப சேமிப்பு பொருட்கள் குறைந்த விலையில் கிடைக்கின்றன, இதனால் அவை பெரிய-அளவிலான பயன்பாடுகளுக்கு ஏற்றதாக அமைகிறது. இந்த தொழில்நுட்பம் மிகவும் முதிர்ச்சியடைந்தது மட்டுமல்லாமல் பல துறைகளில் பரந்த பயன்பாட்டு திறனையும் நிரூபிக்கிறது. இருப்பினும், குறைந்த ஆற்றல் அடர்த்தி, பெரிய உபகரண அளவு, நீண்ட-கால சேமிப்பின் போது குறிப்பிடத்தக்க வெப்ப இழப்பு மற்றும் நிலையற்ற வெளியீட்டு வெப்பநிலை போன்ற சில சவால்களை விவேகமான வெப்பச் சேமிப்பகம் எதிர்கொள்கிறது. உணர்திறன் வெப்ப சேமிப்பு ஊடகங்கள் இரண்டு வகைகளாகப் பிரிக்கப்படுகின்றன: திரவ மற்றும் திட. பொதுவான திரவ வெப்ப சேமிப்பு பொருட்களில் நீர், வெப்ப எண்ணெய், உருகிய உப்பு மற்றும் திரவ உலோகம் ஆகியவை அடங்கும். இவற்றில், நீர், அதன் நல்ல பாதுகாப்பு மற்றும் நிலைத்தன்மை மற்றும் அதன் வெப்ப சேமிப்பு வெப்பநிலை பொதுவாக 100 டிகிரிக்கு மேல் இல்லை என்பதன் காரணமாக, சூரிய நீர் சூடாக்கும் அமைப்புகள் மற்றும் விண்வெளி வெப்பமாக்கல் ஆகியவற்றில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. வெப்ப எண்ணெய்கள், அவற்றின் சிறந்த வெப்ப கடத்துத்திறன் மற்றும் பரந்த இயக்க வெப்பநிலை வரம்புடன், ஆரம்ப நடுத்தர- மற்றும் உயர்{13}}வெப்பநிலை வெப்ப ஆற்றல் சேமிப்பு பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன; இருப்பினும், அவற்றின் அதிக விலை, எரியக்கூடிய தன்மை மற்றும் மூடிய லூப் அமைப்புகளில் உள்ள அதிக{14}}அழுத்த அபாயங்கள்-அவற்றை படிப்படியாக மற்ற சிறந்த விருப்பங்களால் மாற்றுவதற்கு வழிவகுத்தது. இதற்கு நேர்மாறாக, குறைந்த நிறைவுற்ற நீராவி அழுத்தம், குறைந்த பாகுத்தன்மை, அதிக வெப்ப கடத்துத்திறன்,-எரிப்பற்ற தன்மை மற்றும்-நச்சுத்தன்மையற்ற தன்மை ஆகியவற்றைக் கொண்ட உருகிய உப்புகள், முக்கிய நீராவி அளவுருக்களுடன் தொடர்புடைய வெப்பநிலையில் சிறப்பாகச் செயல்படுகின்றன, மேலும் அவை ஒப்பீட்டளவில் மலிவானவை, அவை சூரிய மின்காந்த மின்காந்த மின்கலத்திற்கு சிறந்த தேர்வாகக் கருதப்படுகின்றன. இருப்பினும், மிக அதிக சுற்றுப்புற வெப்பநிலையில், உருகிய உப்புகள் பைப்லைன்கள் மற்றும் தொடர்புடைய உபகரணங்களை சிதைக்கக்கூடும், மேலும் ஆராய்ச்சி மற்றும் அவற்றின் இணக்கத்தன்மை மற்றும் துருப்பிடிக்காத எஃகுடன் வெப்ப எதிர்ப்பை மேம்படுத்துவது அவசியம். திரவ உலோகங்கள், அவற்றின் மிக உயர்ந்த வெப்ப கடத்துத்திறன் காரணமாக, அதிக{21}}வெப்பநிலை (600 டிகிரிக்கு மேல்) வெப்ப சேமிப்புத் தீர்வு; இருப்பினும், அவற்றின் அதிக வினைத்திறன் கொண்ட இரசாயன பண்புகள் கொடுக்கப்பட்டால், சாதாரண கணினி செயல்பாட்டை உறுதிசெய்ய கூடுதல் பாதுகாப்பு நடவடிக்கைகள் தேவைப்படுகின்றன, மேலும் அவற்றின் அதிக விலை அவற்றை ஆய்வுகளின் ஆரம்ப நிலையிலேயே வைத்திருக்கும்.

பொதுவான திட வெப்ப சேமிப்பு பொருட்களில் கான்கிரீட், பாறை மற்றும் பயனற்ற செங்கற்கள் ஆகியவை அடங்கும். திரவ வெப்ப சேமிப்பு பொருட்களுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​திட வெப்ப சேமிப்பு பொருட்கள் அதிக வெப்பநிலையில் செயல்பட முடியும் மற்றும் அதே இடத்தில் அதிக வெப்பத்தை சேமிக்க முடியும், அதாவது தேவையான பொருட்களின் அளவு குறைதல் மற்றும் ஒட்டுமொத்த செலவில் குறைவு.

மறைந்த வெப்பம் (கட்ட மாற்றம்) வெப்ப சேமிப்பு

கட்ட மாற்ற வெப்ப ஆற்றல் சேமிப்பு தொழில்நுட்பம் முதன்மையாக அதன் ஆற்றல் சேமிப்பின் முக்கிய வடிவமாக உள்ளுறை வெப்பத்தை நம்பியுள்ளது. இந்த தொழில்நுட்பம் வெப்பத்தை சேமிப்பதற்காக கட்ட மாற்றங்களின் போது அதிக அளவு உள்ளுறை வெப்பத்தை உறிஞ்சுதல் அல்லது வெளியிடுதல் ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்துகிறது. இந்த செயல்பாட்டின் போது, ​​பொருளின் வெப்பநிலை கிட்டத்தட்ட மாறாமல் இருக்கும். இந்த வெப்ப ஆற்றல் சேமிப்பு தொழில்நுட்பம் அதிக ஆற்றல் அடர்த்தி மற்றும் சிறிய அளவு போன்ற குறிப்பிடத்தக்க நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது.

பொருள் ஒரு நிலையில் இருந்து மற்றொரு நிலைக்கு மாறும் செயல்முறை ஒரு கட்ட மாற்றம் என்று அழைக்கப்படுகிறது. பொதுவாக, இந்த மாற்றம் சமவெப்ப அல்லது அருகிலுள்ள{1}}சமவெப்ப நிலைகளின் கீழ் நிகழ்கிறது மற்றும் குறிப்பிடத்தக்க ஆற்றல் மாற்றம்-அதிக அளவு வெப்பத்தை உறிஞ்சுதல் அல்லது வெளியிடுதல் ஆகியவற்றுடன் சேர்ந்துள்ளது. இந்த ஆற்றல் கட்ட மாற்றத்தின் மறைந்த வெப்பம் என வரையறுக்கப்படுகிறது. குறிப்பாக, பெரும்பாலான பொருட்களின் கட்ட மாற்றத்தில் உள்ள மறைந்த வெப்பமானது உணர்திறன் வெப்பத்தை விட பெரியதாக உள்ளது. எடுத்துக்காட்டாக, நீரின் குறிப்பிட்ட வெப்பத் திறன் தோராயமாக 4.2 kJ/kg· டிகிரி ஆகும், மேலும் திடப்பொருளிலிருந்து ஒரு திரவ நிலைக்கு (தண்ணீரில் பனி உருகும்) மாறும்போது, ​​நீர் நிலை மாற்றத்தின் மறைந்த வெப்பமாக 355 kJ/kg ஆற்றலை உறிஞ்சிவிடும். எனவே, ஆற்றல் அடர்த்தியின் அடிப்படையில், உணர்திறன் வெப்பத்தை மட்டுமே நம்பியிருக்கும் முறைகளைக் காட்டிலும், கட்ட மாற்றத்தின் மறைந்த வெப்பத்தைப் பயன்படுத்துவது குறிப்பிடத்தக்க வகையில் உயர்ந்ததாகும்.

பொருளின் நிலை மாற்றங்களில் முக்கியமாக நான்கு வகைகள் அடங்கும்: திட-திட, திட-திரவ, திட-வாயு, மற்றும் திரவ{3}}வாயு. திட-எரிவாயு மற்றும் திரவ-வாயு மாற்றங்கள் அதிக மறைந்த வெப்ப மதிப்புகளைக் கொண்டிருந்தாலும், இந்த நிகழ்வுகளில் குறிப்பிடத்தக்க அளவு மாற்றங்கள் நடைமுறைச் செயல்பாட்டின் சிரமத்தை அதிகரிக்கின்றன, இதனால் அவற்றின் பயன்பாட்டைக் கட்டுப்படுத்துகிறது. இதற்கு நேர்மாறாக, திடமான-திட நிலை மாற்றங்கள், ஒரு திடப்பொருள் ஒரு படிக நிலையிலிருந்து மற்றொன்றுக்கு மாறும்போது, ​​சிறிய அளவு மாற்றங்களையும், குறைந்த சூப்பர்கூலிங்கையும் வெளிப்படுத்துகிறது, ஆனால் வெளியிடப்படும் அல்லது உறிஞ்சப்படும் வெப்பம் பொதுவாக மற்ற கட்ட மாறுதல் செயல்முறைகளை விட குறைவாக இருக்கும். திட-திரவ நிலை மாற்றங்களில், பொருள் திடப்பொருளிலிருந்து திரவ நிலைக்கு மாறுகிறது. இந்த செயல்முறைக்கு திரவத்தை வைத்திருக்க ஒரு குறிப்பிட்ட கொள்கலன் தேவைப்பட்டாலும், திட-வாயு மற்றும் திரவ-வாயு நிலை மாற்றங்களை விட தொகுதி மாற்றம் மிகவும் சிறியது, மேலும் இதில் உள்ள மறைந்த வெப்பமானது திடமான{14}}திட நிலை மாற்றங்களை விட கணிசமாக அதிகமாக உள்ளது. இந்த குணாதிசயங்களின் அடிப்படையில், திட-திரவ நிலை மாற்றங்கள் தற்போது மிகவும் நடைமுறை மற்றும் பரவலாகப் பொருந்தக்கூடிய கட்ட மாற்ற வெப்ப சேமிப்பு முறையாகக் கருதப்படுகிறது.

தற்போது, ​​கட்ட மாற்ற வெப்ப சேமிப்பு தொழில்நுட்பத்தில் பயன்படுத்தப்படும் பல வகையான பொருட்கள் உள்ளன, முக்கியமாக அவற்றின் வேதியியல் கலவையின் அடிப்படையில் இரண்டு வகைகளாகப் பிரிக்கப்படுகின்றன: கரிம மற்றும் கனிம. கரிம கட்ட மாற்றப் பொருட்களில் முக்கியமாக பாரஃபின் மெழுகு, ஆல்கஹால் மற்றும் கொழுப்பு அமிலங்கள் போன்ற பொருட்கள் அடங்கும்; கனிம நிலை மாற்றப் பொருட்கள் படிக நீரேற்ற உப்புகள், உருகிய உப்புகள் மற்றும் உலோகங்கள் அல்லது அவற்றின் கலவைகளால் குறிப்பிடப்படுகின்றன. பொதுவாக, கரிம நிலை மாற்றப் பொருட்கள் குறைந்த மற்றும் நடுத்தர வெப்பநிலை வரம்பில் வெப்ப ஆற்றல் சேமிப்பிற்கு மிகவும் பொருத்தமானது, அதே சமயம் கனிம நிலை மாற்ற பொருட்கள் நடுத்தர முதல் உயர் வெப்பநிலை நிலைகளின் கீழ் சிறந்த வெப்ப ஆற்றல் சேமிப்பு செயல்திறனை வெளிப்படுத்துகின்றன.

தெர்மோகெமிக்கல் வெப்ப சேமிப்பு

தெர்மோகெமிக்கல் வெப்ப ஆற்றல் சேமிப்பு தொழில்நுட்பம் ஒரு யூனிட் தொகுதிக்கு மிக அதிக ஆற்றல் அடர்த்தியைக் கொண்டுள்ளது, இது GJ/m³ வரிசையை அடைகிறது. ஒப்பிடுகையில், உணர்திறன் கொண்ட வெப்ப சேமிப்புப் பொருட்களின் ஆற்றல் அடர்த்தி பத்தில் ஒரு பங்கு மட்டுமே, மற்றும் மறைந்திருக்கும் வெப்பச் சேமிப்பகப் பொருட்களின் ஆற்றல் அடர்த்தி பாதி மட்டுமே. மேலும், எதிர்வினைகளை பிரிப்பதன் மூலம், இந்த தொழில்நுட்பம் அறை வெப்பநிலையில் வெப்ப ஆற்றல் சேமிப்பை பூஜ்ஜியமாக அடைய முடியும் ஆற்றல் சேமிப்பு செயல்பாட்டில் உள்ள பல்வேறு வேதியியல் பிணைப்பு மாற்றங்களின் அடிப்படையில், வெப்ப வேதியியல் வெப்ப ஆற்றல் சேமிப்பை மேலும் இரண்டு முக்கிய வகைகளாகப் பிரிக்கலாம்: வேதியியல் வெப்ப ஆற்றல் சேமிப்பு மற்றும் இரசாயன எதிர்வினை வெப்ப ஆற்றல் சேமிப்பு.

கெமிசார்ப்ஷன் வெப்ப சேமிப்பகம் குறைந்த-வெப்பநிலை சூழல்களில் உள்ள பயன்பாடுகளுக்கு மிகவும் பொருத்தமானது. இது வெப்ப சேமிப்பு மற்றும் வெளியீட்டை அடைவதற்கு திட அட்ஸார்பென்ட்கள் மற்றும் வாயு அட்ஸார்பேட்டுகளுக்கு இடையில் இயற்பியல் அல்லது இரசாயன இடைக்கணிப்பு சக்திகளை (வான் டெர் வால்ஸ் படைகள், மின்னியல் சக்திகள் மற்றும் ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் போன்றவை) உருவாக்கம் மற்றும் உடைப்பதை நம்பியுள்ளது. இந்தத் தொழில்நுட்பம் முக்கியமாக இரண்டு வகை அமைப்புகளை உள்ளடக்கியது: ஒன்று நீராவியை உறிஞ்சும் பொருளாகப் பயன்படுத்தும் நீரேற்றப்பட்ட உப்பு அமைப்பு; மற்றொன்று அம்மோனியா மூலக்கூறுகளை அட்ஸார்பேட்டாகப் பயன்படுத்தும் அம்மோனியா சிக்கலான அமைப்பு. அட்டவணை 1-2 குறிப்பிட்ட வகைகள், வெப்ப சேமிப்பு/வெளியீட்டு வெப்பநிலை மற்றும் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் வேதியியல் வெப்ப சேமிப்புப் பொருட்களின் ஆற்றல் சேமிப்பு அடர்த்தி ஆகியவற்றைக் காட்டுகிறது.

அட்டவணை 1-2 பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் இரசாயன உறிஞ்சுதல் வெப்பச் சேமிப்பகப் பொருட்களின் பண்புகள்:

இரசாயன எதிர்வினை வெப்ப ஆற்றல் சேமிப்பு முக்கியமாக நடுத்தர- மற்றும் உயர்-வெப்ப நிலைகளின் கீழ் பயன்படுத்தப்படுகிறது, மேலும் அதன் அமைப்புகள் மீத்தேன் சீர்திருத்தம், அம்மோனியா தொகுப்பு மற்றும் சிதைவு, உலோக ஹைட்ரைடுகள், கார்பனேட்டுகள், உலோக ஆக்சைடுகள் மற்றும் உலோக ஹைட்ராக்சைடுகள் உட்பட வேறுபட்டவை. இந்த முறைகள் இரசாயனப் பிணைப்புகளை உடைத்து மீண்டும் இணைப்பதன் மூலம் வெப்ப ஆற்றலின் சேமிப்பு மற்றும் வெளியீட்டை அடைகின்றன. இந்த வகை ஆற்றல் சேமிப்பு பெரிய எதிர்வினை மதிப்புகள், அதிக ஆற்றல் அடர்த்தி மற்றும் பரந்த இயக்க வெப்பநிலை வரம்பைக் கொண்டுள்ளது. இருப்பினும், நடைமுறை பயன்பாடுகளில், செலவு கட்டுப்பாடு, பொருள் அரிப்பு மற்றும் எரிவாயு சேமிப்பு உள்ளிட்ட சவால்கள் உள்ளன. எனவே,-சம்பந்தப்பட்ட எதிர்வினை வழிமுறைகள் குறித்து ஆழமான ஆராய்ச்சியை மேற்கொள்வது மற்றும் ஒட்டுமொத்த செயல்திறனை மேம்படுத்த செயல்முறை ஓட்டத்தை மேம்படுத்துவது அவசியம்.

தெர்மோகெமிக்கல் வெப்ப ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்புகள் சிக்கலான கட்டமைப்புகள் மற்றும் பல துணை சாதனங்களைக் கொண்டுள்ளன, இதன் விளைவாக அதிக ஆரம்ப முதலீட்டு செலவுகள் ஏற்படுகின்றன. தற்போது, ​​ஒரு யூனிட் தொகுதிக்கு அவற்றின் அதி-அதிக ஆற்றல் அடர்த்தி முழுமையாகப் பயன்படுத்தப்படவில்லை. மேலும், சம்பந்தப்பட்ட இரசாயன எதிர்வினை வழிமுறைகளின் சிக்கலான தன்மை காரணமாக, எதிர்வினை விகிதங்களின் துல்லியமான கட்டுப்பாடு சவாலானது, மேலும் சில எதிர்வினை செயல்முறைகள் கடுமையான பாதுகாப்புத் தேவைகளைக் கொண்டுள்ளன, ஒட்டுமொத்த அமைப்பின் செயல்திறனை மேலும் மேம்படுத்துகின்றன. எனவே, இந்தச் சிக்கல்களைத் தீர்க்க இன்னும்-தெர்மோகெமிக்கல் வெப்ப ஆற்றல் சேமிப்பு தொழில்நுட்பம் பற்றிய ஆழமான ஆராய்ச்சி தேவை.