Üdv. Milye gyors a hőátadása egy fűtőfelületnek ha gáz a fűtendő közeg?

"Kedves Gyula , ha szólíthatom így. A bajom a következő. Széndioxidot melegítenék 70c körüli hőmérsékletre (szuperkritikus állapot). A hőátadó felület most indiferens , de legyen 600m2. Azaz felfoghatjuk úgy is , hogy egy 1000m3-es tartály áll a rendelkezésünkre , amelynek falai folyamatosan biztosítják a megadott 70c-fokot. A "tartályban való tárolás , és a folyadék állapotú gáz mennyisége a CO2 tárolási szabályainak megfelelő. Kérdés a következő: mennyi gázt tudok adott idő alatt kiengedni ( "munkára fogni") úgy hogy a vissza táplált folyadék halmazállapotú CO2 hőmérséklete ne csökkenjen , illetve a körfolyamat ne lassuljon le.

Vagy más megközelítésben , mennyi lehet az a gáz mennyiség amit használhatunk , anélkül hogy a fűtőfelület jelentősen ne hűljön vissza , hiszen ez a felület csak ezt a hő fokot tudja biztosítani , de ezt folyamatosan "

Tehát ha jól értem, egy olyan hőerőgépről van szó, ahol a munkaközeg CO2, a kazán 70 C, és az egész értelemszerűen zárt ciklusú. Az eszmefuttatásban van némi képzavar. Először is a kazán hőcserélőjébe bejuttatott (befecskendezett) folyékony CO2 mindenképp lehűti a kazánt, ugyanis a CO2 kritikus hőmérséklete 31 C, csak ez alatt létezik a CO2-nek folyékony halmazállapota. Mihelyt bejut az elpárologtatóba (70C kazán hőcserélő), robbanásszerűen elpárolog, és jelentős hőt von el a vízoldalról. Tehát itt mindenképp hőelvonás lesz, de pont ez a cél, mert ez azt jelenti, hogy energiát veszünk ki a tartályból, amit majd munkavégzésre fordítunk. Tehát mire kijut a CO2 gáz a hőcserélőből, kb 70C lesz, és a telített-gőz nyomása kb 180 bar. Ezzel a nagynyomású CO2 gőzzel munkát lehet végezni, pl gőzturbinát hajt meg, vagy dugattyús gépet, vagy a kettőt kombinálva, a gőzturbina fáradt gőze hajtja meg a dugattyús gépet. Persze ezekre generátort kell felfűzni, hogy villamos energiát termeljen. A gépekben mechanikai munkavégzés történik, aminek eredményeként, csökken a gőz nyomása, és hőmérséklete is. A 31C alatti hőmérsékletet biztos nem éri el a kilépő gőz, ezért másodlagos hűtőt kell beiktatni, hogy, a CO2 a kritikus hőmérséklet alá kerüljön, hogy folyadékfázisba lépjen. Ez azt jelenti, hogy kb 20-25C-nak kell lenni a szekunder hűtőközegnek, és a hűtőnek bírnia kell a 80 bar üzemi nyomást. A folyadék CO2-vel kezdődhet a ciklus elölről. Nem tudom miben sántikálsz, de én alaposan végiggondolnám a CO2-őt. Baromi nagy nyomások, minden alkatrész speciális, a csövek K65 minőségűek, maga a gépegység kinézetre felvenné a versenyt egy T72-essel.

Az egyedüli érv a CO2 mellett az 1 GWP érték, de ez csak akkor lehet előny, ha nagyon nagy teljesítményről beszélünk, és tonnában mérhető a hűtőközeg. Én alapból egy barátságosabb nyomású hűtőközeggel próbálkoznék először ha csak pár 10kW-ról lenne szó. Az R32 70C-n tud 50 bart, az ammónia 0 GWP-vel 70C-n 33 bar. Ha meg pár kW kell, akkor vannak készen zárt ciklusú stirling gépek, ha jól tudom éterrel vannak feltöltve, kb annyi beüzemelni őket mint egy kazánt.