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Armazenamento de energia térmica por calor latente (LHTES)

1761
  • Joseph Black
Instalação de armazenamento de energia térmica que utiliza materiais de mudança de fase para regulação de energia.

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

Calor latente armazenamento de energia térmica Os sistemas de armazenamento térmico latente (LHTES) armazenam energia térmica utilizando a mudança de fase de um material (PCM), como a fusão do estado sólido para o líquido. A energia é armazenada a uma temperatura quase constante durante a transição de fase. A quantidade de energia armazenada é o calor de fusão. método Oferece uma densidade de armazenamento de energia muito maior do que o armazenamento de calor sensível.

LHTES leverages the principle that a substance absorbs or releases a large amount of energy, known as latent heat (e.g., heat of fusion or vaporization), when it changes its physical state. This process occurs at a constant temperature. The total heat stored ([latex]Q[/latex]) in a PCM includes both sensible heat and latent heat: [latex]Q = int_{T_i}^{T_m} m C_p dT + m Delta H_m + int_{T_m}^{T_f} m C_p dT[/latex], where [latex]m[/latex] is the mass, [latex]C_p[/latex] is the specific heat capacity, [latex]Delta H_m[/latex] is the latent heat of fusion, and [latex]T_m[/latex] is the melting temperature. The key advantage is the high energy density within a small temperature range around the phase transition point. Materials used as PCMs include paraffin waxes, salt hydrates, and fatty acids. The choice of PCM depends on the target operating temperature. For example, molten salts are used in concentrated solar power (CSP) plants for high-temperature storage, while paraffin-based PCMs are used in building materials for passive heating and cooling. Challenges in LHTES include the low thermal conductivity of many PCMs, which can limit charging and discharging rates, and issues with volume change and long-term stability.

UNESCO Nomenclature: 3322
Termodinâmica

Tipo

Processo Químico

Interrupção

Substancial

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • A descoberta do calor latente e do calor específico por Joseph Black.
  • as leis da termodinâmica
  • compreensão das transições de fase em materiais
  • Desenvolvimento da ciência dos materiais para a criação e caracterização de PCM (materiais de mudança de fase).

Aplicações

  • usinas termossolares
  • Regulação de temperatura em edifícios (ex.: placas de parede com mudança de fase)
  • gerenciamento térmico de eletrônicos
  • Armazenamento refrigerado para transporte de alimentos e ar condicionado.
  • têxteis com temperatura estabilizada

Patentes:

NA

Ideias de Inovação Potencial

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Related to: latent heat, thermal energy storage, phase change material, PCM, heat of fusion, thermodynamics, solar thermal, molten salt, energy density, constant temperature.

Contexto histórico

Armazenamento de energia térmica por calor latente (LHTES)

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(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

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