"' o o "' a >, w >, "' ın Tablo l. Katı-Katı Faz Değişimi Gerçekleşen Organik Bileşikler (5). Bileşik T pt Hpı Tm ('C) (J/g) ı·cı Neopentyl glikol 43 131 126 (CH2OH)ıC(OH3)ı Trimethylolethane 81 193 198 (CH2OH)JCOH3 Hydroxymethyl 126 204 219 (CH2OH)JCOOH Pentaerythritol 188 323 260 (CH2OH)4C Neopentyl glikol (% 60 mol)+ 26 76 140 Trimethylolethane (% 40 mol) Neopentyl glikol (% 67 mol)+ 24 1 61 102 Rimethylolethane (% 33 mol) hidradlarının ısı depolama kapasiteleri 250-400 MJ/m3 aras ı ndadır (8). Organik bileşikler, gerekli depolama hacminin fazla olması gibi olumsuz özelliklere sahip olmakla birlikte, inorganik bileşiklerle karşılaştırıldığında, ısı depolama materyali olarak bazı önemli özelliklere sahiptir. Bu bileşikler ısı depolama açısından aşağıdaki üstünlüklere sahiptir: t Uygun olarak ergime gösterirler. t Kendi kendine kristalleşebilirler. t Geleneksel tasarım malzemeleriyle uygun olarak kullanılabilirler. Katı-kat ı faz geçişinde ısı değişimi, ısı depolama materyali ve ısı taşıyıcı akışkan arasında , herhangi bir ısı değişim yüzeyi olmaksızın doğrudan gerçekleşir. İlke olarak, katı-katı faz değişimine uğrayan PCM'nin ısı l etkisi, ergime özelliği gösteren PCM'lerden daha düşüktür. Katı-katı faz değişim ısısı yüksek olan bazı organik bileşikler Tablo 1 'de verilmiştir. Katı-katı faz değişimine uğrayan mater- • yaller arasından yüksek yoğunluklu polietilen, ısı depolama materyali olarak geniş uygulama alanı bulmuştur. Katıkatı faz değişimine uğrayan materyaller, depolama ünitelerinin tasarımın ı önemli ölçüde basitleştirilmektedir. Faz değiştirme sıcaklıkları ve faz değişimi sırasında açığa çıkan ısıya bağlı olarak, ısı depolama için katı -katı faz değişiminin gerçekleştiği en uygun organik materyaller aşağıda verilmiştir (7) t Pentaerythritol (188 °C, 323 kJ/kg) t Pentagliserin (81 °C, 216 kJ/kg) t Neopentylglikol (43 ·c, 130 kJ/kg) 136 Pıt Pht Cp(ht) Aıı Aht g/cm3 (J/g 'C) W/m °C 1.046 0.984 2.76 0.25 0.21 1.193 1.118 2.75 0.36 0.34 - - - - - 1.333 1.218 2.84 1.0 0.51 - 1.071 2.64 - 0.23 - - - - - 1 1 Sodyum, alüminyum gibi sıvı metaller, yüksek sıcaklıkta ısı depolamak için kullanılır. Bununla birlikte, düşük sıcaklıkta ısı depolamak amacıyla, düşük sıcaklıkta ergiyen metal alaşımları kullanılabilir. Bazı araştırmalarda, hızlı reaktörler için, 450-550 •c ve 150-550 °C çalışma sıcaklık aralığında, ısı depolama için sıvı sodyum kullanılmıştır. Sıvı metallerin PCM olarak bazı önemli özellikleri aşağıdaki gibi özetlenebilir: t Düşük sıcaklıklarda ergiyen sıvı metaller oldukça pahalıdır. t Düşük sıcaklıklarda ergiyen sıvı metallerin gizli ısı değerleri ısı depolama için çok yüksek değildir. t Sıvı metallerin kullanıldığı ısı depolama uygulamalarında, emniyet açısından gerekli önlemlerin alınması gerekir. Sıvı metallerin kullanıldığı ısı depolama uygulamalarında, aşağıdaki konuların ayrın tı lı olarak incelenmesi gerekir: t Tamamen katılaştırmadan ısı geri kazanılması , t Büyük ünitelerde ısıl katmanlaşma, taşınım ve sıvı metallerin ısı l iletkenliklerinin yüksek olması nedeniyle oluşan etkiler. Yüksek s ı cakl ıklarda (120-1400 °C) ısı depolamak için metal malzemeler kullanılab ilir. Bu amaçla; alüminyum, magnezyum ve çinkonun uygun metaller olduğu belirlenmiştir. Metal malzemelerin ısı depolama açısından önemli bazı özellikleri aşağıdaki gibi özetlenebilir (1 O): t Birim kütle ve hacimde ergime ısıları düşüktür. t Fiyatları genellikle yüksektir. t Kimyasal/toksik etkiler ve emniyet açısından bazı olumsuz özelliklere sahiptirler. t Maliyetin çok önemli olmadığı, yüksek ısıl iletkenlik gerektiren uygulamalarda ısı depolama materyali olarak etkin bir şekilde kullanılabilirler. İ norganik PCM'ler gurubunda bulunan tuz hidratları ısı depolama için önemli olduklarından, araştırmalar bu materyaller üzerinde yoğunlaştırılmıştır. Organik yapıdaki PCM'ler Şekil 1 'de görüldüğü gibi, parafinler ve parafin olmayan materyaller olmak üzere iki alt guruba ayrılır. 3.1. Tuz Hidratları M0 H2O (M, inorganik bileşik) şeklinde belirtilen tuz hidratları , 0-150 °C sıcaklık sınırlarında hacimsel ısı depolama kapasitelerinin yüksek olması nedeniyle inorganik PCM'lerin en önemli gurubudur. Genellikle suda çözünebilen tuzlar ısı depolama amacıyla kullanılabilir. ı sı depolama amacıyla kullanılabilen ve pahalı olmayan bir çok tuz hidratı bulunmaktadır. Tuz hidratlarının gizli ısı depolama açıs ından en önemli özellikleri aşağıdaki gibi özetlenebilir: t Ergime gizli ısıları yüksektir. t Ergime-katılaşma sonucunda hacim değişimi azdır. t Organik PCM'ler ile karşılaştırıldığında, ısıl iletkenlikleri yüksektir. t Yoğunlukları kısmen yüksek olduğundan, kompak! depolama üniteleri geliştiri leb i lir. Tablo 2'de 0-120 °C sıcaklık aralığında ergiyen bazı tuz hidratları nın termo-fiziksel özellikleri verilm iştir. Maliyeti düşük olan materyaller arasında genellikle; klorit, karbonat, nitrat, sülfat veya fosfat formlarında sodyum, kalsiyum ve magnezyum bileşikleri yer alır. Yüksek sıcaklıklarda ısı depolamak için, gizli ısı depolama materyallerine ilişkin bazı genel değerlendirmeler yapılabilir. Karbonatlar ve olası karbonat klarit sistemleri gizli ıs ı depolama materyali olarak önemlidir. Bu materyaller korozif etkili olmadıklarından , depolanma maliyetleri ve satın alma bedelleri düşüktür. Nitrat ve nitritlerin, korozif etkileri fazla değildir. Ayrıca ucuz olduklarından 500 °C'nin altı ndaki uygulamalar için uygundur. Klorit sistemleri ucuz ancak, korozif etkileri daha önce belirtilen bileşiklerden daha yüksektir. Hidroksitler gurup olarak daha pahal ı ve korozif olmaya eğilimlidirler. Bu gurup ucuz depolama üniteleri için daha az önemlidir. Floridlerin, ısı depolama kapasitesi kısmen yüksektir. Bununla birlikte,
RkJQdWJsaXNoZXIy MTcyMTY=