Тепловой насос

[groudwar]

Недавно у меня созрел такой вопрос.

В основе теплового насоса лежит процесс, связанный с тепловым эффектом.

Есть много типов тепловых насосов, основанных на расширении газов, на испарении и кристаллизации, на свойствах полупроводниковых материалов... А почему не существует типа теплового насоса, в основе которого бы лежала химическая реакция между газами? Наверное, есть какие-то причины, по которым они невозможны, но что это за причины?

 

Предположим, тепловой насос основан на экзотермической с большим тепловым эффектом реакции двух газов: A + B = C, причем при стандартных условиях константа химического равновесия равна единице. Эта газовая смесь занимает все пространство насоса.

Дальше происходит следующее:

 

1)Клапаны (на схема показаны окружностями) закрываются, начинает работать насос (стрелка). В результате в емкости 1 давление газовой смеси становится в несколько раза больше давления в емкости 2, после чего насос выключается, закрывай воздушный обмен между емкостями.

2)Тепловое равновесие в обоих емкостях смещается. В первой - в право, в результате чего выделяется много теплоты, во второй - влево, в результате чего теплота поглощается. Каждая емкость интенсивно обменивается теплом со средой.

3)Насос включается, клапаны открываются на непродолжительное время, из-за чего давление выравнивается, газы смешиваются, однако тепловое равновесие наступить не успевает.

4)Далее клапаны опять закрываются и все повторяется.

[FilIgor]

Не вдаваясь в термодинамику - мне кажется, что у вас клапаны неправильно расположены. Один должен быть на верхней трубке, там, где стрелочка. Иначе как Вы собираетесь нагнетать давление?

[Wergilius]

Предположим, тепловой насос основан на экзотермической с большим тепловым эффектом реакции двух газов: A + B = C, причем при стандартных условиях константа химического равновесия равна единице. Эта газовая смесь занимает все пространство насоса.

Дальше происходит следующее:

 

1)Клапаны (на схема показаны окружностями) закрываются, начинает работать насос (стрелка). В результате в емкости 1 давление газовой смеси становится в несколько раза больше давления в емкости 2, после чего насос выключается, закрывай воздушный обмен между емкостями.

2)Тепловое равновесие в обоих емкостях смещается. В первой - в право, в результате чего выделяется много теплоты, во второй - влево, в результате чего теплота поглощается. Каждая емкость интенсивно обменивается теплом со средой.

3)Насос включается, клапаны открываются на непродолжительное время, из-за чего давление выравнивается, газы смешиваются, однако тепловое равновесие наступить не успевает.

4)Далее клапаны опять закрываются и все повторяется.

 

Как я понял, в конце цикла, нагретая смесь остывает до комнатной температуры, при которой константа равновесия равна 1. А значит по мере остывания будет идти обратная реакция - но уже эндотермическая, и поглотится столько же теплоты, сколько и выделится.

[groudwar]

FilIgor Ну так я же не о самой конструкции, а о принципе спрашиваю.

 

 

WergiliusНу а если в конце цикла, во время смешивания газов из первой и второй емкости, например, вводить ингибитор (или убирать катализатор), а само смешивание проводить очень быстро?

 

Как я понимаю, такой тепловой насос принципиально возможен. Но тогда почему информации про них нигде нет?

[groudwar]

Так никто и не ответил, возможно ли это.

Если да, то почему о таких тепловых насосах нет нигде никакого упоминания?

[Ilja Bondarev]

Так никто и не ответил, возможно ли это.

Если да, то почему о таких тепловых насосах нет нигде никакого упоминания?

 

Теоритически, вроде такое может быть (даже непрерывный цикл с областями повышенного давления после компрессора и пониженного после редуктора), но наверное проблема в реальных А и B. Мне что-то ни одной дельной мысли по поводу такой пары газов сразу не пришло.

[Sartul]

Так никто и не ответил, возможно ли это.

Если да, то почему о таких тепловых насосах нет нигде никакого упоминания?

Вам лучше этот вопрос вывесить на каком-либо форуме физиков.

[antabu]

Что-то похожее мне попадалось про реакцию димеризации двуокиси азота.

[groudwar]

Sartul, все-таки физика в этом вопросе ограничивается основными газовыми законами и химической термодинамикой, что и так очень близко к химии.

antabu

А ведь действительно NO2 подходит.

Интересно, есть ли какие-нибудь опытный образцы? Все-таки, если такой тип насоса работает, то упоминания должны быть не только в редкой литературе.

[antabu]

В журнале "ХиЖ" мне когда-то попадалась ещё одна подходящая обратимая реакция, кажется, с участием иодоводорода, кажется, в разделе "короткие заметки". На моём слабом компе провести поиск ключевого слова по всем номерам (более пятисот штук) занимает около получаса, проблема в том, что не могу подобрать ключевые слова для поиска этой заметки.