"' o o N a >, w ,._ .. .. .. -"" ' ' ·;;:; ~ Tablo 4. Soğuk Depolama İçin Önerilen Ötektik Bileşikler (5). Tuz İçeriği Tm ~Tm Pkatı Psıvı Cp(sıvı) ~Hm Bileşik (% Kütle) (OC) (OC) g/cm3 (J/g oc) J/g J/cm3 Ca(NO3}z/H2O 42.9 -28.7 5 - - - - - Al(NO3)z/H2O 30.5 -27.0 - - 1.28 2.47 132 169 NH4F/H2O 32.3 -26.5 - - 1.10 3.47 198 217 KF/H2O 21.5 -21.8 - - 1.19 3.40 225 269 NaCI/H2O 22.4 -21.2 - - 1.16 - 207 241 NaNO3/H2O 36.9 -18.5 - - 1.29 - 212 273 (NH4}zSO4/H2O 39.7 -18.5 - - 1.22 - 159 194 NH4CI/H2O 19.5 -16.0 0.5 1.02 1.06 3.20 286 291 KCI/Hp 19.5 -10.7 0.5 1.05 1.13 3.24 283 298 ZnSO4/H2O 27.2 -6.50 - - 1.34 - 150 201 NH4H2PO4/H2O 16.5 -4.0 0.5-5 1.04 1.09 3.64 164 174 MgSO4/H2O 19.0 -3.9 3-5 1.15 1.21 3.31 217 250 NH4HCO3/H2O 9.50 -3.80 0.5-5 0.99 1.04 3.81 286 284 NaF/H2O 3.90 -3.50 1.5-2.5 0.96 1.04 3.85 323 309 KNO3/H2O 9.70 -2.80 t Ergime noktası sıcaklık sınırları geniştir. t Ergime gizli ısıları yüksektir. t Hızlı bir şekilde faz değiştirirler. t Kimyasal olarak kararl ıdırlar. t Yoğunlukları düşüktür. t Kolay bir şekilde paketlenebilirler. t İhmal edilebilir düzeyde aşırı soğuma gösterirler. t Kendi kendine kristalleşebilirle r. t Ergime sonunda hacim değişimi azdır. Ekonomik nedenlerden dolayı , gizli ısı depolamada PCM olarak sadece teknik esaslı parafinler kullanı labilir. Teknik yönden kaliteli parafinler, alkan serindeki bir çok bileşiklerin karışımından ol uştuğundan, belirli bir ergime noktasına sahip değildirler. Parafin kullanılarak ısı depolamada, aşağıdaki nedenlerden dolayı çok sayıda ısı depolama çevrimi gerçekleştirilebil ir: t Faz değişimi uygundur. t Aşırı soğuma oluşmaz. t Kimyasal kararlılıklarını sürdürebilirler. Parafinlerin gizli ısı depolama materyali olarak en önemli olumsuz özellikleri aşağ ı daki gibi özetlenebilir: t Katı durumdaki ısıl genleşme katsayıları düşüktür. t l sıl iletkenlikleri düşüktür. ısıl genleşme katsayısının neden olduğu olumsuzlukları önlemek için aşağıdaki önlemler alınabilir: t lsı depolama ünitelerini elastik malzemelerden tasarımlamak, t Depolama ünitelerinde emniyet için gerekli hacim belirlemek. Katı durumdaki ı sıl iletkenlik değerleri- ' nin düşük olması kolay bir şekilde giderilememektedir. Bu konuda araştırmalar sürdürülmektedir. Bununla birlikte, parafinlerin ısıl iletkenliklerinin düşük olması sorunu, büyük hacimli ısı depo140 3-4 0.99 1.07 3.61 281 278 lama üniteleri kullanarak giderilebilir. Katı durumdaki ısıl iletkenlik değerlerinin düşük olması, depolanan ısının geri kazanılmasını güçleştirir. Ergimiş parafinden ı sı geri kazanma sı rasında, depo yüzeylerine yakın bölgelerde atı l bir parafin katmanı oluşur. Katı parafin katmanı oluşan bu bölge, ısıl iletkenliğin düşük olması nedeniyle ısıl yalıtıcı olarak işlev görür. Bu sorunun giderilmesine ilişkin olarak yapılan ilk araştırmalarda, parafin kütlesi içerisinde metal tozları kullanılmıştır. Bir kaç çevrimden sonra depolama ünitesinin dibinde toz birikmesi nedeniyle, metal tozlarının kullanılması etkin bir önlem olarak uygun bulunmamıştır. Parafinlerin ısıl iletkenliklerinin düşük olması nedeniyle, ısı değiştirici tasarımına özel önem verilmesi gerekir. Gizli ısı depolama sistemlerinde parafinlerin yayg ın olarak kullanılmamas ını n en önemli nedenleri: t Parafinlerin yanıcı özellikte olması ve t Petrol esaslı (endüstriyel) parafinlerden kimyasal olarak saf parafin üretmek için, gerekli işlem maliyetinin oldukça yüksek olmasıd ı r. Kimyasal olarak saf parafinlerin ergime ısıları 200 kJ/kg gibi yüksek bir değerdedir. Ayrıca saf parafinler ergime sıcaklığında tekdüze olarak ergirler. Petrol esaslı parafinlerin ergime ısıları, saf bileşiğin yaklaşık olarak% 75'i kadardır (3). 3.3. Parafin Olmayan Organikler Gizli ısı depolamaya uygun materyallerin bulunduğu en geniş guruptur. Lane ve Ark. (6), organik materyaller hakkında yoğun bir araştırma yürütmüşlerdir. Bu araştırma sonunda; ısı enerjisi depolamaya uygun bir çok ester, yağ asidi, alkol ve glikol beli rlemişlerdir. Bu organik materyallerin bazı özellikleri aşağıda verilmiştir (4 ): t Ergime ısı ları yüksektir. t Yanıcı özellikte değildir. t lsıl iletkenlikleri düşüktür. t Parlama noktaları düşüktür. t Toksite düzeyleri değişebi li r. t Yüksek sıcaklıklarda kimyasal bakımdan kararsız özelliktedirler. Parafin olmayan organik materyaller iki geniş alt guruba ayrılır: t Yağ asitleri, t Parafin olmayan diğer organik materyaller. Yağ asitleri, genel olarak CH3(CH2 ) 2 " COOH şeklinde belirtilir. Yağ asitlerinin ergime ısıları parafinlerle karşılaştırılabilir değerlerdedir. Yağ asitleri; termodinamik, kinetik, ısıl ve kimyasal kararlılık, emniyet ve maliyet bakımından, tuz hidratları, parafın ve diğer kimyasal maddelere kıyasla üstün özelliklere sahiptir. Yağ asitleri, yenilebilir ergime ve donma özelliklerine ve çok az veya hiç aşırı soğuma olmadan donma özelliğine sahip olduklarından, PCM olarak uygun özelliklere sahiptirler. En önemli olumsuzlukları , maliyetlerinin parafinlerden 2-2.5 kez daha yüksek olmasıdır. Sarı ve Kaygusuz (11) tarafından yapılan araştırmalarda; saflık derecesi% 90-95 olan endüstriyel saflıktaki stearik, palmitik, miristik ve stearik-miristik ikili karışımının ısı depolama sırasındaki ısıl verimi deneysel olarak incelenmiştir. Ayrıca, endüstriyel saflıktaki stearik, palmitik, miristik ve laurik asidin uzun süreli kullanıma eşdeğer sayıda, toplam 91 O kez faz değişimine uğraması durumunda, gizli ısı değerindeki azalma DSC tekniğiyle deneysel olarak belirlenmiştir. 3.4. Organik ve İnorganik Bileşiklerin Ötektikleri Organik ve inorganik bileşiklerin ötektikleri, belirli ergime/donma noktasına sahip olduklarından, gizli ısı depolama materyali olarak kullanılabilirler. Ötektik karışımların termo-fiziksel özellikleri ve maliyetleri konusunda ayrıntılı araştırmalar gereklidir. Ergime sıcaklığı 250-500 °C aral ı ğında olan inorganik bileşikler bazı fluoridler ve ötektik flourid karışımları güç tesislerinde ısı depolama materyali olarak ku llan ı labilir. Ergime s ıcakl ığı 45-60 •c aral ığ ında bulunan materyaller ortam ısıtma uygulamaları için uygundur (12). il&
RkJQdWJsaXNoZXIy MTcyMTY=