PL176739B1

PL176739B1 - Czynnik akumulujący ciepło i dodatek do czynnika akumulującego ciepło

Info

Publication number: PL176739B1
Application number: PL93309256A
Authority: PL
Inventors: Günter Hildebrand; Michael Matthäi; Norbert Matzat; Rolf Laudi; Klaus Fieback; Wolfgang Ahrens; Thomas Krämer
Original assignee: Schuemann Sasol Gmbh & Co Kg
Priority date: 1992-12-02
Filing date: 1993-11-29
Publication date: 1999-07-30
Also published as: ES2149862T3; NO952155L; AU682482B2; NO952155D0; PL309256A1; ATE195966T1; HU219161B; DK0672095T3; JPH08509247A; NZ258561A; EP0672095A1; CZ117495A3; CA2150918A1; AU5628994A; FI952595A0; CN1046306C; WO1994012588A1; HUT72270A; GR3034987T3; SK63295A3

Abstract

1 Czynnik akumulujacy cieplo, krzepnacy z wytworze- niem struktur krystalicznych, taki jak parafina, dla latencyjnych akumulatorów ciepla, badz latencyjnych akumulatorów zimna, zna- m ienny tym , ze zawiera zmodyfikowane dodatkiem strukturalnym struktury krystaliczne, stanowiace korzystnie struktury puste, zwla- szcza w ksztalcie pustych stozków, przy czym dodatek strukturalny w ilosci od 0,01 % wagowych do 1 % wagowych jest wybrany z grupy obejmujacej polimetakrylany alkilu, poliakrylany alkilu, kopolimery etylenu 1 octanu winylu, kopolimery etylenu 1 propylenu, kopolime- ry dienu ze styrenem, alkilowane naftaleny oraz srodki przeciwpia n o w e 1 je s t ro z p u sz c z o n y ró w n o m ie rn ie w czy n n ik u (2) akumulujacym cieplo. 16 Dodatek do czynnika akumulujacego cieplo, krzepna- cego z wytworzeniem struktur krystalicznych, na przyklad parafiny, dla latencyjnych akumulatorów ciepla, badz latencyjnych akumula- torów zimna, znam ienny tym , ze zawiera zmodyfikowane dodat- kiem strukturalnym struktury krystaliczne czynnika (2) akumulujacego cieplo, stanowiace korzystnie, struktury puste, zwlaszcza w ksztalcie pustych stozków, przy czym dodatek strukturalny jest wybrany z grupy obejmujacej polimetakrylany alkilu, poliakrylany alkilu, ko- polimery etylenu 1 octanu winylu, kopolimery etylenu 1 propylenu, kopolimery dienu ze styrenem, alkilowane naftaleny 1 srodki prze ciwpianowe F ig . 1 PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest czynnik akumulujący ciepło i dodatek do czynnika akumulującego ciepło.

Chodzi tu o taki czynnik i dodatek akumulujący ciepło jak parafina, krzepnący z wytworzeniem struktur krystalicznych, dla latencyjnych akumulatorów ciepła, bądź latencyjnych akumulatorów zimna.

Znane latencyjne akumulatory ciepła służą do umożliwienia czasowego przerywania, ze względów ekonomicznych, wytwarzania ciepła bądź zimna, i wykorzystanie ich do następnego ogrzewania i chłodzenia. Odłączenie umożliwia pracę urządzenia wytwarzającego ciepło lub zimno w ciągu dłuższych okresów, z dużą sprawnością i przy niewielkich kosztach uruchamiania. Stosuje się to na przykład w instalacjach do otrzymywania ciepła z energii słonecznej lub z nośników mineralnych, ponadto również w obiegach chłodniczych.

Z opisu patentowego DE-A1 27 41 829 znane jest rozwiązanie, w którym pewną ilość parafiny zamkniętą w powłoce z tworzywa sztucznego wykorzystuje się w charakterze czynnika akumulacyjnego latencyjnego akumulatora ciepła. Takie powłoki z tworzywa sztucznego umieszczone są z kolei w pojemniku akumulacyjnym wypełnionym wodą. W przypadku tego rodzaju latencyjnych akumulatorów ciepła, przenoszenie ciepła odbywa się wyłącznie drogą przewodzenia przez powłokę z tworzywa sztucznego otaczającego parafinę. Tego rodzaju akumulatory nazywa się akumulatorami statycznymi.

Poza tym znane są tak zwane dynamiczne latencyjne akumulatory ciepła opisane na przykład w opisach DD 23 68 62, DD 28 01 13 oraz w opisie zgłoszeniowym DD-A1 41 22 859. Przy tym uważa się za wadę to, że czynnik akumulujący ciepło taki jak parafina, jest trudno przenikalny dla czynnika przenoszącego ciepło, na przykład pary wodnej lub cieczy na bazie alkoholu. W wyniku tego obserwuje się opóźnienie aktywacji latencyjnych akumulatorów ciepła przy rozpoczynaniu doprowadzania ciepła.

Celem wynalazku jest opracowanie czynnika akumulującego ciepło, takiego jak parafina dla latencyjnych akumulatorów ciepła bądź latencyjnych akumulatorów zimna, który odznaczałby się, zwłaszcza, lepszymi właściwościami przy doprowadzaniu ciepła. Poza tym należy uwzględnić spełnienie wymagań dotyczących nieszkodliwości czynnika akumulacyjnego dla środowiska.

Czynnik akumulujący ciepło, krzepnący z wytworzeniem struktur krystalicznych, taki jak parafina, dla latencyjnych akumulatorów ciepła, bądź latencyjnych akumulatorów zimna, odznacza się według wynalazku tym, że zawiera zmodyfikowane dodatkiem strukturalnym struktury krystaliczne, stanowiące korzystnie struktury puste, zwłaszcza w kształcie pustych

176 739 stożków, przy czym'dodatek strukturalny w ilości od 0,01% do 1% wagowych jest wybrany z grupy obejmującej polimetakrylany alkilu, poiiakrylany alkilu, kopolimery etylenu i octanu winylu, kopolimery etylenu i propylenu, kopolimery dienu ze styrenem, alkilowane naftaleny oraz środki przeciwpianowe i jest rozpuszczony równomiernie w czynniku akumulującym ciepło.

Korzystnie czynnik akumulujący ciepło zawiera składnik olejowy (nie krakowany).

Korzystnie zawartość składnika olejowego zawiera się między 0,1% a 10% wagowych.

Korzystnie czynnik akumulujący ciepło zawiera węglowodory parafinowe o wąskich frakcjach destylacyjnych.

Korzystnie czynnik akumulujący ciepło zawiera normalne łańcuchy węglowe o numerach parzystych (n-alkany).

Korzystnie zawarte w nim cząstki ułatwiające wrzenie, bądź cząstki inicjujące powstawanie zarodków krystalizacji mają takie gęstości, że przynajmniej częściowo unoszą się w czynniku akumulującym ciepło.

Korzystnie cząstki ułatwiające wrzenie, cząstki inicjujące powstawanie zarodków krystalizacji mają różne gęstości.

Korzystnie cząstki ułatwiające wrzenie, cząstki inicjujące powstawanie zarodków krystalizacji zawarte są w nim w ilości od 1% do 10% wagowych.

Korzystnie zawarte w czynniku akumulującym ciepło cząstki ułatwiające wrzenie, cząstki inicjujące powstawanie zarodków krystalizacji są cząstkami szkła, pianki szklanej, tworzywa sztucznego lub tym podobnymi.

Korzystnie zawarte w czynniku akumulującym ciepło cząstki ułatwiające wrzenie, cząstki inicjujące powstawanie zarodków krystalizacji mają taką gęstość, że częściowo unoszą się w czynniku przenoszącym ciepło, a częściowo w czynniku akumulującym ciepło.

Korzystnie cząstki ułatwiające wrzenie, cząstki inicjujące powstawanie zarodków krystalizacji, zaopatrzone są w wypustki w postaci ogonków.

Korzystnie w głąb czynnika przenoszącego ciepło z czynnika akumulującego ciepło wystają tylko wypustki w postaci ogonków.

Korzystnie czynnik akumulujący ciepło zawiera środek przeciwpianowy w ilości od 0,01 % wagowych do 5% wagowych.

Korzystnie środek przeciwpianowy składa się z materiału na bazie silikonów, polialkoholanów, alkoholanów alkoholi alifatycznych lub estrów kwasu węglowego.

Korzystnie czynnik akumulujący ciepło zawiera przeciwutleniacz, korzystnie w ilości od 0,001% do 0,1% wagowych.

Dodatek do czynnika akumulującego ciepło, krzepnącego z wytworzeniem struktur krystalicznych, na przykład parafiny, dla latencyjnych akumulatorów ciepła, bądź latencyjnych akumulatorów zimna, charakteryzuje się według wynalazku tym, że zawiera zmodyfikowane dodatkiem strukturalnym struktury krystaliczne czynnika akumulującego ciepło, stanowiące korzystnie, struktury puste, zwłaszcza w kształcie pustych stożków, przy czym dodatek strukturalny jest wybrany z 'grupy obejmującej polimetakrylany alkilu, poliakrylany alkilu, kopolimery etylenu i octanu winylu, kopolimery etylenu i propylenu, kopolimery dienu ze styrenem, alkilowane naftaleny i środki przeciwpianowe.

Korzystnie dodatek do czynnika akumulującego ciepło zawiera cząstki, ułatwiające wrzenie, bądź cząstki inicjujące powstawanie zarodków krystalizacji, o takiej gęstości, że przynajmniej częściowo unoszą się w czynniku akumulującym ciepło.

Korzystnie cząstki ułatwiające wrzenie, cząstki inicjujące powstawanie zarodków krystalizacji, są cząstkami szkła, pianki szklanej, tworzywa sztucznego lub tym podobnymi.

Korzystnie dodatek do czynnika akumulującego ciepło zawiera przeciwutleniacz.

Znane ze stanu' techniki czynniki na bazie parafiny, o płatkowych kształtach kryształów zostają zastąpione czynnikami o strukturach krystalicznych w postaci pustych stożków lub rurek.

176 739

Według wynalazku umożliwiono przez bezpośrednią modyfikacje struktur krystalicznych czynnika akumulującego ciepło, takiego jak parafina, dużą poprawę właściwości aktywacyjnych czynnika akumulującego ciepło przy doprowadzaniu ciepła. Nieoczekiwanie okazało się, że dzięki takiej modyfikacji kryształów osiąga się to, że czynnik akumulujący ciepło, na przykład parafina, ma strukturę porowatą. Przy doprowadzaniu ciepła, na przykład para wodna dociera nie tylko do dolnego obszaru czynnika akumulacyjnego, lecz bardzo szybko przenika całą jego objętość. Dzięki temu osiąga się prawie udarową aktywację, czyli rozpoczęcie topnienia czynnika akumulującego ciepło, a zatem magazynowania ciepła. Kiedy w odniesieniu do wynalazku mówi się o parafinie, to rozumie się pod tym określeniem węglowodory parafinowe takie, jak n-parafiny (ciekłe), makroparafiny, parafiny pośrednie oraz woski mikrokrystaliczne. W szczególności pojęcie to obejmuje tak zwane parafiny pośrednie i woski mikrokrystaliczne.

Zgodnie z wynalazkiem w czynniku akumulującym ciepło rozpuszczony jest równomiernie dodatek strukturalny. Stwierdzono, że w charakterze dodatków strukturalnych nadają się zwłaszcza substancje na bazie polimetakrylanów alkilu (PAMA) oraz poliakrylanów alkilu (PAA), stosowane niezależnie lub w połączeniu. Ich oddziaływanie modyfikujące budowę krystaliczną spowodowane jest tym, że cząsteczki polimeru są wbudowane w rosnące kryształy parafinowe i uniemożliwiające dalszy wzrost ich form krystalicznych. Z powodu odkładania się cząstek polimeru możliwe jest narastanie parafiny w postaci zasocjowanej w roztworze jednorodnym jako specjalnego asocjatu. Tworzy on wydrążony stożek, który nie ma już skłonności do tworzenia sieci. W wyniku synergicznego oddziaływania dodatków strukturalnych na właściwości krystalizacyjne parafiny, osiąga się powstanie pustych przestrzeni, a zatem poprawę przenikalności parafiny stanowiącej czynnik akumulujący ciepło (na przykład dla pary wodnej) w stosunku do parafiny bez domieszek. Ogólnie biorąc, w charakterze dodatków strukturalnych odpowiednie są kopolimery etylenu z octanem winylu (EVA), kopolimery etylenu z propylenem (OCP), kopolimery dienu ze styrenem, jako składniki niezależne lub w mieszaninie, oraz alkilowany naftalen (Paraflow). Zawartość dodatku strukturalnego wynosi od ułamków % wagowych, praktycznie od około 0,01% wagowych wykazując największe oddziaływanie na poprawę właściwości przy zawartości około 1% wagowych. Większa zawartość może się okazać niekorzystna, ponieważ wtedy powstaje wiele drobnych krystalitów powodujących gęste upakowanie kryształów, oddziałujące negatywnie na przenikalność czynnika akumulacyjnego. W szczególności zawartość dodatków strukturalnych zależy również od temperatury topnienia czynnika akumulacyjnego. W przypadku czynników akumulujących ciepło topniejących w wyższych temperaturach, czyli wysokotopliwych parafin, z reguły do osiągnięcia tych samych wyników potrzebnajest wyższa zawartość procentowa dodatków strukturalnych, niż w przypadku niskotopliwych czynników akumulacyjnych. W innym wariancie wynalazku czynnik akumulujący ciepło w przypadku stałych węglowodorów parafinowych (makroparafiny, parafiny pośredniej, wosków mikrokrystalicznych) zawiera składniki ciekłe (niskotopliwych n-izoalkany oraz cykloalkany) tak zwany składnik olejowy.

Znane jest, że stałe węglowodory parafinowe otrzymane z próżniowych frakcji destylacyjnych w różnych etapach technologicznych rafinacji zawierają pewną domieszkę olejową. Korzystne jest, jeżeli przy zastosowaniu w charakterze czynnika akumulującego ciepło opisywanego rodzaju, parafiny charakteryzują się zawartością składnika olejowego między 0,1% wagowych a 10% wagowych. Przy takim składzie czynnika akumulującego ciepło otrzymuje się efekt polegający na tym, że przy doprowadzaniu ciepła do czynnika w,stanie stałym, rozmieszczony w nim równomiernie olej wytapia się i - w wyniku oddziaływania siły ciężkości - spływa ku dołowi. W wyniku tego, niezależnie od wspomnianej uprzednio porowatości powstaje w czynniku akumulującym ciepło droga dla szybkiego przenikania czynnika przenoszącego ciepło. T aka zawartość oleju w czynniku akumulacyjnym najczęściej jednak tylko wtedy jest celowa, kiedy czynnik ten krzepnie w temperaturze pokojowej.

Korzystne jest, jeżeli długości łańcuchów węglowych w parafinie dobrane są w sposób celowy, a więc wykazują pewien specjalny,rozkład, to znaczy są to węglowodory parafinowe o wąskich frakcjach destylacyjnych. Wąska frakcja destylacyjna oznacza, że obejmuje węglowodory o długości łańcuchów w niewielkim zakresie liczbowym, na przykład C 14 do C 16 lub C 20 do C 23. Ponieważ jak wiadomo, w skali technicznej zawsze, kiedy nie przedsięweźmie się

176 739 specjalnych środków, otrzymuje się frakcję destylacyjną będącą wynikiem matematycznego' rozkładu częstości zdarzeń, to objaśnione powyżej środki oznaczają, że zawsze przeważająca część danej ilości czynnika akumulacyjnego powinna charakteryzować się długością łańcuchów o niewielu liczbach. W szczególności frakcję destylacyjną dobiera się ze względu na pożądaną temperaturę topnienia. Ponadto okazało się, że szczególnie korzystny jest dobór normalnych łańcuchów węglowych o numerach parzystych (n-alkanów). Przy uwzględnieniu wspomnianego doboru wykazują one znacznie wyższe pojemności cieplne przy przemianie fazowej. Należy przy tym zwracać również uwagę na to, że zawsze w skali technicznej jest niemożliwe lub prawie niemożliwe przy rozsądnych kosztach otrzymywanie łańcuchów C czystych, w sensie ich parzystości.

W każdym przypadku korzystne jest możliwie największe wzbogacenie. Według innego korzystnego wariantu wynalazku zaleca się stosowanie znanych cząstek ułatwiających wrzenie, bądź cząstek inicjujących powstawanie zarodków krystalizacji o takiej gęstości, że przynajmniej częściowo unoszą się w czynniku akumulacyjnym/ Ponieważ czynnik akumulujący ciepło, zależnie od tego, czy znajduje- się w stanie stopionym, czy zestalonym, może wykazać różne gęstości; to jest szczególnie korzystne, jeżeli te cząstki ułatwiające wrzenie bądź cząstki inicjujące powstawanie zarodków krystalizacji dopasowane są do jego gęstości w stanie stopionym. Jeżeli w tym stanie rozmieszczone są one równomiernie, to również po zestaleniu nie następuje zmiana ich rozkładu nawet wówczas, gdy mają one różne gęstości. Gęstość można dobrać na przykład przez zastosowanie' cząstek tworzywa sztucznego lub cząstek pianki szklanej.

Korzystne jest poza tym, jeżeli cząstki ułatwiające wrzenie, bądź cząstki inicjujące powstawanie zarodków krystalizacji są stosunkowo niewielkie i ich wymiary zawierają się w zakresie milimetrów bądź części milimetra, tak, że mogą być rozmieszczone bardzo równomiernie w czynniku akumulującym ciepło. Zwłaszcza w połączeniu ze wspomnianymi powyżej aspektami, w wyniku stosowania aktywatorów krystalizacji powodujących modyfikację struktury krystalicznej czynnika akumulującego ciepło z utworzeniem struktur pustych, stosowanie wspomnianych- cząstek okazuje- się korzystne nie tylko ze względu na powstawanie zarodków krystalizacji w procesie kondensacji, lecz również przy wrzeniu w czynniku akumulującym ciepło. Zmodyfikowana porowata struktura czynnika akumulującego ciepło, przy doprowadzaniu ciepła, i zastosowaniu na przykład wody w charakterze przenoszącego ciepło, jest przepuszczalna dla pary wodnej, która ulega kondensacji na chłodniejszym czynniku akumulującym ciepło. Dopływająca para powoduje również wystąpienie procesów wrzenia, które zintensyfikowane przez cząstki jednakowo rozmieszczone w czynniku akumulującym ciepło, zachodzą praktycznie równomiernie i natychmiast w czynniku akumulującym ciepło. Określenie, że stosuje się cząstki ułatwiające wrzenie bądź cząstki inicjujące powstawanie zarodków krystalizacji, pozostające w zawieszeniu (dzięki ich gęstości) przynajmniej w czynniku akumulującym ciepło, oznacza, że można stosować również inne cząstki (z innych grup materiałów), zawieszone w czynniku przenoszącym ciepło. Ma to zastosowanie zwłaszcza wtedy, kiedy czynnikiem przenoszenia ciepła jest czynnik o gęstości małej w stosunku do gęstości czynnika akumulującego ciepło, jak na przykład alkohol.

Niezależnie od tego, korzystnie jest, jeżeli w czynniku przenoszącym ciepło zawarte -są również cząstki ułatwiające wrzenie bądź cząstki inicjujące powstawanie zarodków krystalizacji, które jednakoz, w {nv.\d^adku cznnni pat przenoszącego ciepło, e reguły pełnią wyłącenie funkcję cząstek ułatwiających wrzenie. Jeżeli czynnikiem przenoszącym ciepło jest woda, to te cząstki ułatwiające wrzenie mogą mieć gęstość większą, niż woda, i zbierają się wtedy na dnie odpowiedniego latenccjzego akumulatora ciepła (ponieważ z kolei w przypadku korzystnych latencyjnych akumulatorów ciepła w wyniku różnicy gęstości z reguły czynnik lżejszy lokalizuje się powyżej czynnika cięższego). Wprowadzenie tych cząstek również - do czynnika przenoszącego ciepło jako pływających lub prawie pływających, ma również zaletę polegającą na tym, że wtedy, kiedy czynnik przenoszący ciepło ma-gęstość większą niż czynnik akumulujący ciepło, te cząstki przy wrzeniu zostają bardzo silnie wrzucone w głąb czynnika akumulującego ciepło, co dodatkowo przyspiesza pożądany proces- topienia czynnika atom^^ącego ciepło. Chociaż istnieje również możliwość rozdzielenia funkcji inicjowania powstawania zarodków krystalizacji i funkcji tłumienia opóźnienia wrzenia; to zwykle oba efekty uzyskuje się przy zastosowaniu

176 739 tych samych cząstek, bez ich materiałowego różnicowania. Korzystne jest, jeżeli zawartość tego rodzaju cząstek jest rzędu od 1% do 10% wagowych w stosunku do, czynnika akumulującego ciepło, bądź czynnika przenoszącego ciepło.

Jest oczywiste, że pewne oddziaływanie otrzymuje się również przy, zawartości wynoszącej ułamki procenta wagowego. Można przy tym, stosować takie rozwiązanie odnoszące się do cząstek ułatwiających wrzenie, bądź cząstek inicjujących powstawanie zarodków krystalizacji, że, ze względu, na ich gęstość unoszą się one częściowo w czynniku przenoszącym ciepło, a częściowo w czynniku akumulującym ciepło.

W praktyce można to osiągnąć na przykład w ten sposób, że kiedy czynnik przenoszący ciepło (woda), ma gęstość większą, niż czynnik akumulujący ciepło (parafina), cząstki ułatwiające wrzenie bądź cząstki inicjujące powstawanie zarodków krystalizacji mają gęstość pośrednią między gęstością czynnika akumulującego ciepło i czynnika przenoszącego ciepło. Odpowiednio do tego te cząstki utrzymują się w warstwie granicznej między oboma czynnikami. Można to dodatkowo wykorzystać przez wykonanie tych cząstek z wypustkami w postaci ogonków bądź czułków, które wystają do czynnika przenoszącego ciepło na.odległość wymaganą dla skompensowania ich wyższego ciężaru względem czynnika akumulującego ciepło. Zwykle cząstki inicjujące powstawanie zarodków krystalizacji/cząstki ułatwiające wrzenie są dopasowane gęstością w ten sposób, że znajdują się wyłącznie w czynniku akumulującym ciepło (zawieszane) lub wyłącznie w czynniku przenoszącym ciepło

W innym korzystnym wariancie wynalazku stosuje się czynnik wypełniający ze środkiem przeciwpianowym. Środki przeciwpianowe przeznaczone dla czynników parafinowych i parafinopodobnych są w zasadzie znane. W odniesieniu do środka wypełniającego dla latencyjnych akumulatorów ciepła lubzimna środek przeciwpianowy ma jednak szczególnie duże znaczenie. Powstawanie piany czynnika akumulującego ciepło prowadzi do miejscowego pogorszenia przewodności cieplnej na powierzchniach przekazywania ciepła, a zatem do zmniejszenia skuteczności przenoszenia ciepła. Dzięki dodaniu środka przeciwpianowego do czynnika. akumulującego ciepło możne osiągnąć dodatkowe korzyści. Znane są środki przeciwpianowe, na przykład na bazie silikonów, polialkoholanów. alkoholanów alkoholi alifatycznych lub estrów kwasu węglowego.

W innym wariancie wykonania przewiduje się, że czynnik akumulujący ciepło zawiera przeciwutleniacz. Zapobiega on procesowi starzenia się czynnika akumulującego ciepło, na przykład wskutek rozrywania łańcuchów węglowych. Znane są przeciwutleniacze dla parafiny na bazie wielokrotnie alkilowanych fenoli, jak również fenylenodwuamin podstawionych azotem.

Przedmiotem wynalazku jest poza tym również dodatek do czynnika akumulującego ciepło, takiego jak parafina, krzepnącego z utworzeniem struktur krystalicznych, do latencyjnych akumulatorów ciepła (latencyjnych akumulatorów zimna), który zawiera, modyfikujący dodatek strukturalny powodujący krystalizację w postaci struktur pustych, na przykład pustych stożków. Dodatek ten może być wprowadzany do danych czynników akumulujących .ciepło, zwłaszcza na bazie parafiny, w celu dalszego poprawienia właściwości w sposób opisany powyżej. Poza tym dodatek ten może zawierać cząstki ułatwiające wrzenie, zwłaszcza o różnych gęstościach, z jednej strony częściowo zawieszone w czynniku akumulującym ciepło, a z drugiej - w czynniku przenoszącym ciepło lub osadzone na dnie. Poza tym dodatek ten może zawierać również środek przeciwpianowy i/lub przeciwutlemacz.

Cząstki ułatwiające wrzenie bądź cząstki inicjujące powstawanie zarodków krystalizacji często stanowią elementy wbudowane na stałe w latencyjny akumulator ciepła, bądź zimna. Zwłaszcza możliwa jest realizacja cząstek ułatwiających .wrzenie bądź cząstek inicjujących powstawanie zarodków krystalizacji w postaci płaskich elementów, bądź też; korzystnie, za pomocą elementów płaskich zakrzywionych. Korzystne jest przy tym takie ukształtowanie tych płaskich elementów, aby wchodziły częściowo w obszar, czynnika akumulującego ciepło, a częściowo w obszar czynnika przenoszącego ciepło.

Wynalazek jest objaśniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia zamknięty hermetycznie pojemnik oraz powiększoną strukturę powłokową i cząstki ułatwiające wrzenie, inicjujące powstawanie zarodków krystalizacji w czynniku akumulującym

176 739 ciepło, fig. 2 - widok według fig. 1, lecz ze zmodyfikowanymi cząstkami ułatwiającymi wrzenie, inicjującymi powstanie zarodków krystalizacji, fig. 3 - widok według fig. 1 bądź fig. 2, ze stałymi elementami wbudowanymi w postaci cząstek ułatwiających wrzenie bądź cząstek inicjujących powstawanie zarodków krystalizacji.

Na figurze 1 przedstawiono zamknięty hermetycznie pojemnik, wykonany z metalu, korzystnie z aluminium. W stanie przedstawionym na rysunku, czynnik 2 akumulujący ciepło, znajduje się w stanie zestalonym. Chodzi w tym przypadku .o zestaloną parafinę. W dolnym obszarze latencyjnego akumulatora 1 ciepła znajduje się w zasadzie czysta woda 3 w charakterze czynnika przenoszącego ciepło, natomiast w obszarze górnym 4 latencyjnego akumulatora 1 ciepła znajduje się obszar rozrzedzonego powietrza, czyli próżni.

W powiększeniu zaznaczono schematycznie strukturę krystaliczną czynnika 2 akumulującego ciepło. Widoczne są struktury w postaci pustych stożków, które w całości dają właśnie pożądaną mikroporowatość czynnika 2 akumulującego ciepło.

W czynniku 3 przenoszącym ciepło znajdują się cząstki 5 ułatwiające wrzenie, które przy doprowadzaniu ciepła, na przykład za pomocą nie przedstawionego wymiennika ciepła, wchodzącego w latencyjny akumulator 1 ciepła w obszarze czynnika 3 przenoszącego ciepło, lub po prostu przez nagrzewanie latencyjnego akumulatora 1 ciepła przez dno, powodują prawie natychmiastowe wrzenie wody 3 . W czynniku 2 akumulującym ciepło, znajdują się również . inne - cząstki 5 ułatwiające wrzenie , bądź cząstki 6 kikjjijj^^e powstawanie zarodków krystaiir zacji. Dzięki ich gęstości, cząstki 6 inicjujące powstawanie zarodków krystalizacji pływają również w stopionym czynniku 2 akumulującym ciepło po jego stopieniu.

Przy doprowadzaniu ciepła - w obszarze dennym - do latencyjnego akumulatora 1 ,-ciepła woda 3 w temperaturze określonej głównie podciśnieniem w komorze 4 dochodzi do wrzenia, a powstająca para wodna przenika przez czynnik 2 akumulujący ciepło. Dzięki zawartości rozproszonych równomiernie w czynniku 2 akumulującym ciepło dodatków strukturalnych, ten czynnik 2 akumulujący ciepło w stanie stałym wykazuje pewną porowatość, tak, że para wodna prawie natychmiast ma możliwość zetknięcia się z jego powierzchnią, powodując szybkie dokonanie się w czynniku 2 akumulującym ciepło przemiany fazowej i stopienie. Para wodna przenika przy tym szybko do górnego obszaru komory 4, gdzie zwykle z powodu odprowadzania ciepła zachodzi kondensacja. Skroplona para wodna zbiera się w postaci kropel i ścieka na powrót w obszar denny akumulatora 1 ciepła. Jeżeli w obszarze głowicowym akumulatora 1 ciepła odbierana jest ilość ciepła większa od doprowadzanej w obszarze dennym, to następuje rozładowywanie latencyjnego akumulatora 1 ciepła, i przy przekroczeniu pewnej określonej temperatury czynnika 2 akumulujący ciepło przechodzi na powrót przemianę fazową (ze stanu ciekłego do stałego), po czym ponownie ustala się stan przedstawiony na rysunku.

Na figurze 2 przedstawiono, w zasadzie schematycznie, cząstki ułatwiające wrzenie bądź cząstki 6- inicjujące p^cwstawamKi zarodków krystaiizaaji, zaopatrzone w wypustki 7 w jic^itUKii ogonków bądź czułków. Mogą one być wykonane jako nieco cięższe niż właściwe cząstki 6' inicjujące powstawanie zarodków krystalizacji, w tym przypadku przedstawione jako kuliste. Wypadkowa gęstość tych cząstek jest większa od gęstości czynnika 2 akumulującego ciepło, lecz mniejsza od gęstości czynnika 3 przenoszącego ciepło, tak że cząstki ułatwiające wrzenie bądź cząstki 6i incjjujt^c^e powstawame zarodków pod działaniem siły wyporu pływają w czynniku 3 przenoszącym ciepło. Z tego objaśnienia wynika wyraźnie, że cząstki 6', mimo, że wykonane są na przykład z różnych materiałów, zawierają również części, na przykład wypustki 7, wykonane z materiału o gęstości większej, niż czynnik 3 przenoszący ciepło.

Na figurze 3 pokazano również, że w latencyjnym akumulatorze 1 ciepła znajdują się dodatkowo jeszcze cząstki 5, ułatwiające wrzenie bądź cząstki 6 inicjujące powstawanie zarodków krystalizacji o kształcie opisanym już w odniesieniu do fig. 1.

Dzięki wypustkom 7 osiąga się jeszcze wyraźniejszy efekt w odniesieniu do szybkiej aktywacji latencyjnego akumulatora 1 ciepła. Wzdłuż wypustek 7, zwłaszcza kiedy wykonane są z materiału dobrze przewodzącego ciepło, mogą powstawać szybko kanały stopionego czynnika 2 akumulującego ciepło, przez które czynnik 3 przenoszący ciepło może przenikać do dalszych obszarów czynnika 2 akumulującego ciepło.

176 739

Podobny efekt otrzymuje się również w ukształtowaniu przedstawionym na fig. 3, przy czym przedstawione stałe wstawki 8 wchodzą zarówno w głąb czynnika 3 przenoszącego ciepło, jak i czynnika 2 akumulującego ciepło. Stałe wstawki 8 zamocowane są na przykład za pomocą uchwytów 9 do pojemnika akumulatora.

Korzystne jest, jeżeli wstawki stałe 8 mają powierzchnie nie zakrzywione. Możliwe jest stosowanie różnorodnych kształtów tych zakrzywionych powierzchni.

176 739

176 739 / Μ-ζ-Ζί

176 739

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Czynnik akumulujący ciepło, krzepnący z wytworzeniem struktur krystalicznych, taki jak parafina, dla latencyjnych akumulatorów ciepła, bądź latencyjnych akumulatorów zimna, znamienny tym, że zawiera zmodyfikowane dodatkiem strukturalnym struktury krystaliczne, stanowiące korzystnie struktury puste, zwłaszcza w kształcie pustych stożków, przy czym dodatek strukturalny w ilości od 0,01% wagowych do 1% wagowych jest wybrany z grupy obejmującej polimetakrylany alkilu, poliakrylany alkilu, kopolimery etylenu i octanu winylu, kopolimery etylenu i propylenu, kopolimery dienu ze styrenem, alkilowane naftaleny oraz środki przeciwpianowe i jest rozpuszczony równomiernie w czynniku (2) akumulującym ciepło.
2. Czynnik według zastrz. 1, znamienny tym, że czynnik akumulujący ciepło (2) zawiera składnik olejowy nie krakowany.
3. Czynnik według zastrz. 2, znamienny tym, że zawartość składnika olejowego zawiera się między 0,1% wagowych a 10% wagowych.
4. Czynnik według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera węglowodory parafinowe o wąskich frakcjach destylacyjnych.
5. Czynnik według zastrz. 4, znamienny tym, że zawiera normalne łańcuchy węglowe o numerach parzystych.
6. Czynnik według zastrz. 1, znamienny tym, że zawarte w nim cząstki (5) ułatwiające wrzenie, bądź cząstki (6) inicjujące powstawanie zarodków krystalizacji mają takie gęstości, że przynajmniej'częściowo unoszą się w czynniku (2) akumulującym ciepło.
7. Czynnik według zastrz. 1 albo 6, znamienny tym, że cząstki (5) ułatwiające wrzenie bądź cząstki (6) inicjujące powstawanie zarodków krystalizacji mają różne gęstości.
8. Czynnik według zastrz. 1 albo 6, znamienny tym, że cząstki (5) ułatwiające wrzenie bądź cząstki (6) inicjujące powstawanie zarodków krystalizacji zawarte są w nim w ilości od 1 % wagowych do 10% wagowych.
9. Czynnik według zastrz. 1 albo 6, znamienny tym, że zawarte w nim cząstki (5) ułatwiające wrzenie bądź cząstki (6) inicjujące powstawanie zarodków krystalizacji są cząstkami szkła, pianki szklanej, tworzywa sztucznego lub tym podobnymi.
10. Czynnik według zastrz. 1 albo 6, znamienny tym, że zawarte w nim cząstki (5) ułatwiające wrzenie bądź cząstki (6) inicjujące powstawanie zarodków krystalizacji mają taką gęstość, że częściowo unoszą się w czynniku (3) przenoszącym ciepło, a częściowo w czynniku (2) akumulującym ciepło.
11. Czynnik według zastrz. 1 albo 6, znamienny tym, że cząstki (5) ułatwiające wrzenie bądź cząstki (6) inicjujące powstawanie zarodków krystalizacji zaopatrzone są w wypustki (7) w postaci ogonków.
12. Czynnik według zastrz. 11, znamienny tym, że w głąb czynnika (3) przenoszącego ciepło z czynnika (2) akumulującego ciepło wystają tylko wypustki (7) w postaci ogonków.
13. Czynnik według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera środek przeciwpianowy w ilości od 0,01% wagowych do 5% wagowych.
14. Czynnik według zastrz. 13, znamienny tym, że środek przeciwpianowy składa się z materiału na bazie silikonów, polialkoholanów, alkoholanów alkoholi alifatycznych lub estrów kwasu węglowego.
15. Czynnik według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera przeciwutleniacz, korzystnie w ilości od 0,001% wagowych do 0,1% wagowych.
16. Dodatek do czynnika akumulującego ciepło, krzepnącego z wytworzeniem struktur krystalicznych, na przykład parafiny, dla latencyjnych akumulatorów ciepła, bądź latencyjnych akumulatorów zimna, znamienny tym, że zawiera zmodyfikowane dodatkiem strukturalnym

176 739 struktury krystaliczne czynnika (2) akumulującego ciepło, stanowiące korzystnie, struktury puste, zwłaszcza w kształcie pustych stożków, przy czym dodatek strukturalny jest wybrany z, grupy obejmującej polimetakrylany alkilu, poliakrylany alkilu, kopolimery etylenu i octanu winylu, kopolimery etylenu i propylenu, kopolimery dienu ze styrenem, alkilowane naftaleny i środki przeciwpianowe.
17. Dodatek według zastrz. 16, znamienny tym, że zawiera cząstki (5), ułatwiające wrzenie bądź cząstki (6) inicjujące powstawanie zarodków krystalizacji, o takiej gęstości, że przynajmniej częściowo unoszą się w czynniku (2) akumulującym ciepło.
18. Dodatek według zastrz. 16, znamienny tym, że cząstki (5) ułatwiające wrzenie bądź cząstki (6) inicjujące powstawanie zarodków krystalizacji mają różne gęstości.
19. Dodatek według zastrz. 16 albo 17, znamienny tym, że cząstki (5) ułatwiające wrzenie bądź cząstki (6) inicjujące powstawanie zarodków krystalizacji, są cząstkami szkła, pianki szklanej, tworzywa sztucznego lub tym podobnymi.
20. Dodatek według zastrz. 16, znamienny tym, że środek przeciwpianowy składa się z materiału na bazie silikonów, polialkoholanów, alkoholanów alkoholi alifatycznych lub estrów kwasu węglowego.
21. Dodatek według zastrz. 15, znamienny tym, że zawiera przeciwutleniacz.