Как охлаждать электростанции без использования воды

Экология потребления.Наука и техника:Команда исследователей из Дрексельского университета вместе с экспертами из научных кругов и промышленности создала новые технологии, которые заменяют объемные количества производящей пар воды, используемой для охлаждения электростанций, триллионами крошечных восковых шариков.

Команда исследователей из Дрексельского университета вместе с экспертами из научных кругов и промышленности создала новые технологии, которые заменяют объемные количества производящей пар воды, используемой для охлаждения электростанций, триллионами крошечных восковых шариков - и может положить конец образованию клубов пара над электростанциями.

Более 41 процентов всех запасов пресной воды, отводимой из рек и озер на территории Соединенных Штатов, используется для охлаждения теплоэлектростанций. Последняя засуха в Калифорнии сосредоточила внимание на потребностях страны, чтобы защитить ее водоснабжение. Как следствие, Министерство энергетики США ищет лучший способ охлаждения некоторых из 7304 электростанций в стране - 99 процентов из которых имеют водяное охлаждение.

Типичная электростанция использует такие источники тепла, как уголь, геотермальная или ядерная энергия, использующиеся для нагрева воды в пар, который вращает турбины для производства электроэнергии. Большая часть пара сохраняется для повторного использования, проходя через охлажденные металлические трубы для конденсации обратно в воду. Эти трубы охлаждаются пресной водой, перекачиваемой из близлежащих источников. Пар, который возникает от воды, попадающей на конденсационной трубы, является тем, что мы видим на выходе из электростанций. Станция может потреблять почти один миллиард галлонов воды в день, но 93 процента этой воды перерабатывается и возвращается к естественному источнику воды.

Даже если вода возвращается в поток или пруд, она при этом имеет гораздо более высокую температуру, что часто является разрушительным для экосистем. Также следует учитывать, что в тот или иной момент этот процесс потребляет более 40 процентов пресной воды в стране, и что просто не может быть устойчивым. План исследователей состоит в ликвидации воды из процесса охлаждения в целом. Они планируют заменить охлаждение водой парафином, который может еще лучше поглощать и распределять тепло.

Парафин обладает уникальными свойствами при теплопередаче. Он также является материалом с изменением фазы, и подобно воде, он может существовать в виде жидкости или твердого тела. Однако исследователи могут заставить воск поглощать большое количество тепла и выдерживать большое разнообразие температур окружающей среды. Поэтому его использование вместо воды, по мнению исследователей, на самом деле приносит ряд дополнительных преимуществ в дополнение к освобождению более трети поверхностных запасов пресной воды в стране.

Кострукция исследователей использует большие диски сетки 20 метров в диаметре сотканные из трубок толщиной в четверть дюйма, заполненных крошечными капсулами парафина всего несколько миллиметров в диаметре. Диски будут уложены в цилиндре высотой 15 метров, который команда называет «поворотным блоком теплообменника. С видом сложного водяного колеса, устройство будет иметь отверстия вверху и внизу для протекания горячей воды и последующего стекания охлажденной воды и окружающий воздух, чтобы сохранить систему в работе.

Когда горячая вода поступает в блок из конденсатора пара, шарики в сетке будут поглощать тепло. Диски будут продолжать вращаться, в то время как вода поступает в блок. Когда нагретая часть диска достигает стороны охлаждающего устройства, окружающий воздух прокачивается, чтобы позволить шариком выпускать тепло перед возвращением в атмосферу за пределами завода. Охлажденные шарики вращаются обратно в другую сторону с вращением диска, готового повторить процесс.

С восьми подобными поворотными теплообменниками, установленными в типичной электростанции, исследователи считают, что система сухого охлаждения может быть до четырех раз более эффективной, чем при охлаждении горячей воды. Еще одним преимуществом является то, что система будет уменьшать количество противодавления, вызванного накоплением пара.

Еще одним преимуществом этой конструкции является ее способность адаптироваться к функции в различных средах. Многие электростанции с водяным охлаждением должны сокращать объемы производства или даже выключаться в крайних случаях при тепловых волнах и засухах. Это происходит потому, что температура охлаждающей воды, которая втягивается в электростанцию достигает уровня, на котором она уже не может охлаждать систему. Большинство электростанций требуют, чтобы температура их охлаждающей воды не была ниже 80 градусов.

Кроме того, во время периодов жаркой погоды, для электростанций трудно снизить температуру вторичной охлаждающей воды до уровня, где она является экологически безопасной при возвращении к своему источнику. 

Исследователи изучают способы изменения температуры плавления парафина таким образом, чтобы шарики могли быть настроены для использования в широком диапазоне условий. При добавлении таких частицы, как графен, в парафин, они могут заставить его проводить тепло быстрее. Это свойство, в сочетании с большей площадью поверхности капсул, может немного улучшить свойства теплопередачи системы. Если все пойдет по плану, команда будет иметь лабораторный прототип к концу 2016 года, с целью построения значительно большей версии на объектах Evapco в штате Мэриленд в 2018 году. опубликовано econet.ru