Żywica próżnioszczelna.

[atom1477]

Witam.
Mam pytanie trochę poboczne do lamp elektronowych, bo dotyczy tylko techniki próżniowej. Ale nie znajduję lepszego miejsca do umieszczenia tego tematu.
Mianowicie planuję zrobić modernizację centralnego ogrzewania w domu, która to polega na dodaniu dużego bufora ciepła (jakieś 4000 litrów). Zbiornik planuję ocieplić za pomocą próżniowej izolacji z perlitem. Czyli coś jak termos, ale próżnia zasypana grudkami perlitu (zapobiega to implozji).
Zbiornik będzie z laminatu z żywicy poliestrowej (laminat szklany albo papierowy, jeszcze nie wiem).
Ale taki zbiornik musi być próżnioszczelny.
Potrzeba próżni około 1 Pa. Czyli jak się nie mylę w obliczeniach, 10 do 100 razy mniejszej niż w miękkich lampach elektronowych (mają 10-3...10-4 Tora czyli jakieś 0.13..0.013 Pa). Czyli próżnia powinna być łatwa do uzyskania nawet bez pompy olejowej.
Problem w czym innym. W tym zbiorniku właśnie. Potrzeba jakiejś powłoki która zapewni mu próżnioszczelność.
Znalazłem informacje że próżnioszczelna jest żywica epoksydowa.
Wiem że niektóre widikony produkowano jako klejone. Więc tu moje pytanie: czy nie wiecie może czego używano do klejenia takich widikonów? Może właśnie takiej żywicy? (np. w postaci kleju Distal)
U mnie próżnia będzie dużo mniejsza, ale występuje inny problem. Ogromna powierzchnia. Przenikanie gazów będzie więc dużo większe. Dodatkowo powłoka będzie raczej cienka (pewnie max to 1mm, ze względu na cenę żywicy). A w widikonie raczej było wypełnienie pomiędzy jakimiś rurkami. Czyli gaz przenikał nie w poprzek powłoki tylko wzdłuż niej (dużo dłuższa grubość przenikania, i jednocześnie dużo mniejsza powierzchnia).
U mnie powierzchnia będzie ogromna bo wyniesie jakieś 10m^2. Więc nie wiem czy to się sprawdzi w moim przypadku.
Niestety wpisanie w google zapytania "żywica próżnia" daje głównie inne informacje niż by się chciało: informacje o próżniowym pozbywaniu się bąbelków powietrza z żywicy. Wyszukanie w tym gąszczu informacji, informacji o próżnioszczelności, do tej pory szło mi marnie.
Dlatego pytam tutaj.
Lampy szklane nawet o dużych wymiarach (lampy oscyloskopowe: duże wymiary ale cienkie szkło) utrzymują wysoką próżnię praktycznie ciągle. Szkło jest więc prawie idealnym materiałem próżnioszczelnym (jedynie wodór bardzo powoli przenika).
Niestety ja nie mogę użyć szkła więc muszę znaleźć coś innego. Coś co się da nanieść pędzelkiem albo za pomocą natrysku.
Żywica była by dobra tylko właśnie brakuje mi informacji jak to u niej jest z przenikaniem gazów (w stosunku do powierzchni i grubości).
Nie da się ukryć że najbardziej liczę na Alka, bo możliwe że miał z tym do czynienia w praktyce.

Na usprawiedliwienie dodam też że w ten zbiornik planuję wbudować próżniomierz jonizacyjny (lub próżniomierz jarzeniowy, albo oba), więc jakiś związek z lampami elektronowymi to jednak ma

[Alek]

Nie wróżę sukcesu. Desorpcja z wewnętrznej powierzchni zbiornika będzie przeogromna- z próżnią jak zrozumiałem, stykać się będzie poliester z zewnątrz kryty nieco lepszą żywicą. Uwalniane więc będą gazy z objętości materiału tworzącego zbiornik, w tym w znacznej ilości para wodna. Widikony klejone na żywicę prawdopodobnie epoksydową kończyły żywot albo z powodu desorpcji z żywicy albo z powodu pęknięć w żywicy. Zamykane na ind żyją do tej pory. Wątpliwe, by nawet trzymając bez przerwy taki zbiornik na pompie udało się tam wytworzyć zadowalającą próżnię.

[atom1477]

Nie nie, pokrycie oczywiście miało by być od wnętrza zbiornika (tzn. wnętrza termosu).
Wewnątrz próżni był by tylko perlit. Więc od razu dodam że perlit praktycznie nie absorbuje wilgoci jak i gazów (tzn. perlit expandowany). Zbiorniki próżniowe z perlitem istnieją od lat.
Nie ma tam problemów z odgazowywaniem perlitu, bo perlit po prostu nie ma czego odgazowywać skoro niczego nie wchłonął.
Ale jakiś getter też oczywiście planuję wstawić. Niekoniecznie klasyczny. Raczej bym wstawił sito molekularne (zeolit) obudowane grzejnikiem i umieszczone w okolicy złącza pompowego całego termosu. Dzięki temu można by je co jakiś czas regenerować. Czyli takie sito pracowało by jako pompa ciągle utrzymująca próżnię w zbiorniku.
Mam zeolit 5A i zamknięty szczelnie w butelce zasysa ją do środka (przy starcie od ciśnienia atmosferycznego).
A podobno takie sito pozwala odpompować do wysokiej (twardej) próżni.
Mi nawet nie trzeba miękkiej próżni. Wystarczy około 1Pa.
http://www.belljar.net/82trap.pdf
Dlatego myślę że to może działać.

Przy żywicy w widikonie spodziewałem się pękania lub po prostu rozwarstwiania (twardej żywicy/kleju na styku ze szkłem). U mnie była by jednolita powłoka tylko jednostronnie się z czymś stykająca. Więc rozwarstwianie jak i pękanie było by praktycznie niemożliwe. Dodatkowo użył bym żywicy w miarę elastycznej (z przymusu - tylko taka przed utwardzeniem jest na tyle płynna że daje się nanosić natryskiem).
Myślałem też o wewnętrznym pokryciu metalicznym. Tzn. wytworzyć próżnię wstępną i pokryć czymś za pomocą naparowywania.
Jeżeli nie naparowywaniem to np. chemicznie/elektrochemiczne. Taka warstwa nie ma budowy krystalicznej tylko amorficzną. Czyli teoretycznie ma właściwości szkła metalicznego. Można by się więc spodziewać że będzie mocną barierą dla przenikania gazów.

Wiem że to brzmi trochę jak kosmiczne technologie, ale takie coś i tak jest wyjątkowo proste do zrobienia jak na parametry izolacji termicznej jakie można uzyskać.
Znajomy opowiadał jak reflektory samochodowe regenerują naparowywaniem. Byłem zdziwiony jak to możliwe przy użyciu tak prymitywnych narzędzi (jakaś byle jaka pompa i naparowywacz z jakiegoś drucika w tygielku).

A co do samej izolacji to małe wyjaśnienie, dlaczego właśnie tak. Taka izolacja daje przewodność rzędu 2.5mW/(mK) przy 10Pa. Przy 1Pa prawdopodobnie mniej niż 1mW/(mK). Czyli 25 razy mniej jak styropian. Dla grubości styropianu 1m uzyskam teoretycznie to samo co dla perlitu w próżni dla 4cm. A to ciągle za mała izolacja dla zbiornika. Więc planuję z 10cm perlitu w próżni.
Ze styropianu musiał bym mieć izolację o grubości 2,5m, i to przy założeniu że nie wzrasta powierzchnia. A powierzchnia niestety wzrasta. Każda kolejna warstwa opasająca walec zbiornika jest przecież o większej średnicy. Już dla warstwy 1m podwaja mi się powierzchnia wymiany ciepła jaką miał sam zbiornik.
Zbiornik ma mieć z 1,5m średnicy, a więc z izolacją po 1m na stronę miał by 3,5m.
Czyli ten 1m jest tylko teoretyczny, w rzeczywistości trzeba by grubszą warstwę. Dla 2,5m to już jakiś kosmos wychodzi.
Koszt styropianu szedł by w dziesiątki tysięcy zł, nie licząc już tego że musiał bym wybudować halę żeby w ogóle zmieścić ten styropian wokoło zbiornika (ponad 10m wychodzi).
Perlit w próżni załatwia to wszystko przy warstwie 10...20cm. Oczywiście liczę się z kosztem kilku tyś zł (perlit + powłoka próżnioszczelna), ale to i tak dużo taniej niż wersja ocieplenia ze styropianem.
Normalnie takie zbiorniki są robione ze stali:
http://solarthermalworld.org/content/ge ... rm-storage
Ale na pewno nie z normalnej. Odgazowanej próżniowo albo pokrywanej czymś od wewnątrz tak samo jak ja chcę to zrobić.
Czyli podsumowując, jedynym większym problemem jest tu ta powłoka próżnioszczelna.

[Ukaniu]

Jeśli już idziesz w dywagacje o hali styropianu to powiedz mi jaka moc strat będzie promieniowana cieplnie przez zbiornik okryty dajmy na to 15 czy 20 cm grubości standardowej pianki?

[atom1477]

Około 100...200W. Ja chcę zejść do max kilku W.

[atom1477]

Wygląda na to że uszczelnienie trzeba będzie zrobić z miedzi. Znalazłem wykresy gdzie widać że epoksydy mają ze 2 rzędy wielkości większą przepuszczalność dla gazów niż szkło. Z kolei metale ze 3 rzędy wielkości mniejszą niż szkło (to mnie trochę zdziwiło).
A najlepiej z metali wygląda miedz.
Policzył bym sobie wymaganą grubość powłoki tylko nie mogę dojść jak to zrobić.
Np. znalazłem taki wykres:

Pochodzi stąd:
https://books.google.pl/books?id=9aNaUW ... &q&f=false
Co oznacza 1000/T już się domyśliłem. Po prostu odwrotność temperatury. Mnie interesują od 273K do 373K, a więc na wykresie okolice liczby 3.
Ale jak rozumieć m^2/s? Domyślam się że była to jakaś ilość przenikających m^3, która gdzieś we wzorze się skróciła do m^2 (było gdzieś dzielenie przez metry).
I drugi wykres:

Stąd:
https://books.google.pl/books?id=sdKAPJ ... ls&f=false
To już mniej więcej rozumiem. Tzn. ideę.
Tylko brakuje mi wzorów jak przeliczyć jedno na drugie.
Tzn. mając przepuszczalność wyrażoną w m^2/s, oraz pojemność zbiornika, grubość i powierzchnię ścianek i ciśnienie początkowe, obliczyć jaki będzie (logarytmiczny) wzrost ciśnienia przy (logarytmicznym) zroście czasu.
Nikt mi tu nie musi tłumaczyć i podstawiać gotowca.
Wystarczy że ktoś jakąś książkę albo artykuł poleci.
Znajduję mnóstwo książek i informacji, ale zawsze są to jakieś inne rzeczy. Brakuje tej najprostszej jaką jest wyprowadzenie wzorów (albo może są, ale w tych stronach które są niedostępne na google books).

[faktus]

Witam. Najlepszym rozwiązaniem była by blacha nierdzewna, połączenia lutowane na zakładkę srebrem ewentualnie spawane, jednak wykonane musiały by być na szablonie inaczej nici z zachowania kształtu. Przy tej samej grubości co miedz blacha nierdzewna ma większą sztywność. Ale niestety cena takiego rozwiązania jest dużo większa. Innym rozwiązaniem może być zastosowanie kilku zbiorników o mniejszej pojemności. Tego typu pomysły już z natury muszą być kosztowne, dlatego nasuwa się pytanie, czy koszty wykonania nie przewyższą zysku z tego typu rozwiązania nawet w perspektywie wielu lat.

[Locutus]

Nurtuje mnie pytanie do czego będzie używana woda

[atom1477]

Pisząc o miedzi miałem na myśli pomiedziowaną powierzchnię z innego materiału. Np. żywicy albo zwykłej stali (nie musi to wtedy być stal nierdzewna skoro ma być na niej powłoka miedziana). Jeżeli faktycznie miedz ma przepuszczalność dla gazów ze 100 razy mniejszą niż szkło to powinna wystarczyć powłoka o grubości ułamka mm. Ale chcę to dokładniej policzyć. Na razie tylko przypuszczam na podstawie szczątkowych informacji.

Woda ma służyć jako bufor ciepła dla wody centralnego ogrzewania.
W domu rzadko ktoś jest i możliwe że przez cały tydzień udało by się podczas jesieni/wiosny za pomocą paneli słonecznych nazbierać ciepła do ogrzania domu podczas jednego dnia.
Ten sam bufor ma służyć jako bufor wody użytkowej w lecie. Bo występują dni/tygodnie że nie ma dość słońca. Czyli bufor by buforował ciepło na okres ponad tygodnia.
W obu przypadkach warunek taki żeby ta zbierana woda nie stygła za szybko. Niestety ubytek ciepła z bufora nawet 100W to bardzo dużo, bo to tyle co średnia moc grzewcza paneli. Chwilową moc panele mają dużo większą, ale trzeba wziąć pod uwagę że pracują tylko przez np. 8h, a te 100W strat ciepła z bufora mamy cały czas. Czyli efektywnie te 100W/24h strat odpowiada grzaniu panelem o mocy 300W/8h. A to dopiero pokryje straty. Czyli wyjdziemy na 0. Czyli albo moc paneli musi być dużo większa, albo straty bufora dużo mniejsze. Teoretycznie. Praktycznie niestety nie. Bo większa moc paneli może ogrzać albo więcej wody, albo do większej temperatury. Niestety zarówno więcej wody jak i większa temperatura to większe straty z bufora. Czyli nic nie zyskujemy.
Więcej wody to większa energia, ale i większa powierzchnia wymiany ciepła z otoczeniem. Krzywa stygnięcia będzie taka sama. Wyższa temperatura z kolei nie wchodzi w grę, bo ograniczeniem jest 100*C. Teraz zakładam 90*. Więc zwiększając do 100* już niewiele zyskam (a wzrosną straty ciepła z bufora bo wzrośnie różnica temperatur).
Czyli nie ma wyjścia: rozwiązaniem jest tylko zmniejszenie strat w buforze.

Niestety więcej mniejszych zbiorników się nie opłaci. Spada stosunek objętość/powierzchnia zbiornika. A zbiornik wciąż nie będzie na tyle mały żeby dał się łatwo wykonać jako odporny na implozję (zakładam 10 zbiorników po 400l). Czyli mniejszy zbiornik nie upraszcza konstrukcji, a pogarsza parametry izolacji cieplnej.

Całość jest może średnio opłacalna, ale pozwoli przynajmniej zwiększyć wygodę obsługi (bufor ma działać autonomicznie, teraz jest piec CO i ogrzewanie gazem, i wszystko trzeba ręcznie przełączać).
Przy okazji argument z którym się nie da dyskutować: lubię majsterkować przy takich dziwnych systemach
Ludzie wydają dziesiątki tyś zł na piwo/fajki/wycieczki/kobiety
Ja wydam na bufor ciepła w domu rodziców (nie piję/nie palę/wycieczki mam przy okazji pracy/kobiety nie mam ).

[Alek]

Cieszy, że poszukałeś w tablicach, bo gryzłem się w język, by nie pisać Ci: "rób, co uważasz, ale uważaj co robisz". Dokładam kolejną kropelkę dziegciu: Nawet, jeśli pomiedziujesz powierzchnię, to jaką masz gwarancję, że będzie ona szczelna, nie popękana? Żadną. Dlatego słusznie mówią ci, którzy proponują lite zbiorniki metalowe.
Idealnym rozwiązaniem byłoby wykorzystać straty bufora do grzania pomieszczenia.
Co do przepuszczalności gazów, metale mają stosunkowo dużą przepuszczalność dla wodoru. Widać to wyraźnie, gdy w układzie próżniowym wyłączy się pompę jonową albo zakręci wylot do pompy turbomolekularnej. Na spektrogramie z kwadrupola pierwsze co się pojawia to wodór. I to już po kilku... kilkunastu sekundach pik ten jest dobrze widoczny.

[atom1477]

Miedz ma właśnie wyjątkowo niską przepuszczalność dla wodoru, a dla innych gazów też lepszą niż wiele innych popularniejszych metali/stopów.
Co do szczelności powłoki to pewności nie ma, ale zakładam że wyjdzie dość szczelna (miedziował bym elektrochemicznie).
Do tego pochłaniacz gazów i raz do roku (albo jak próżniomierz nakaże) odpompowanie na nowo/regeneracja pochłaniacza gazów.
Przy czym nie zamierzam tego robić bez zastanowienia.
Najpierw chcę sprawdzić czy to tak (względnie) łatwe jak się mi na razie wydaje.
Dlatego chcę zacząć od określenia wymaganej grubości powłoki (tej miedzianej powiedzmy). I po to mi te wzory o które pytałem.

EDIT. Grzanie budynku ciepłem strat bufora oczywiście już mam zaplanowane.
Ale chyba miałem jakiś błąd w obliczeniach. Wcześniej podałem powierzchnię wymiany ciepła 10m^2, a powinna być większa (20m^2). Dodatkowo w termosie są dwie warstwy, więc dla przenikania gazu trzeba przyjąć około 2 x więcej (40m^2).
Chyba ocieplenie zwykłym styropianem się jednak sprawdzi. W ciągu tygodnia temperatura spadnie z 90 do 80*C (oś pozioma to czas w godzinach):

Styropian 20cm (20cm dla kuli, dla walca wyjdzie 30cm dla uzyskania tych samych efektów).
A zawsze można jeszcze dać trochę grubszy styropian (do 0.5m grubości jeszcze się opłaca cenowo).
Strata mocy wynosi nawet więcej niż pisałem bo ze 250W, ale woda stygnie wolniej niż myślałem. Gdzieś miałem błąd w obliczeniach. Posprawdzam jeszcze te obliczenia.
W każdym razie próżniowej powłoki jeszcze nie porzucam
Przyda się może do czegoś innego.

[faktus]

Witam. Widzę, że odchodzisz od zbiornika izolowanego próżnią na rzecz izolacji stałej nie wymagającej zbiornika gazoszczelnego. Jest to rozwiązanie pewniejsze i bardziej realne do wykonania niż zbiornik z izolacją próżniową, Koledzy pisali o szczelności takigo wykonania. Ja natomiast zwróce uwage na jeszcze jeden aspekt zbiornika, gazoszczelnego, czy zdajesz sobie sprawę z tego jakie siły działały by na ścianki tego zbiornika? W środku ciśnienie przyjmijmy bliskie zeru na zewnątrz ciśnienie atmosferyczne czyli możemy przyjąć 1 atmosfera. Czyli na każdy cm/2 powierzchni tego zbiornika działa siła 1kG. Tej siły nie zrównoważyło by w pełni nawet wypełnienie, co wymusiło by zastosowanie masywnych ścianek, odpornych na siły liczone w tonach nacisku na płaszcz tego zbiornika, a to już poważny problem konsrtukcyjny. Tego problemu nie ma w wypadku izolacji nie wymagającej gazoszczelności. Piszesz że zamierzasz zastosować 10 zbiorników po 400L. Jednak mając na uwadze najmniesze straty ciepła o które zabiegasz lepiej zastosować jeden duży zbiornik. Jest to bardzie optymalne rozwiązanie ze względu na powierzchnę z jakiej uciekać będzie ciepło. Duży zbiornik ma pole powierzchni mniejsze niż pole powierzchni 10 zbiorników mniejszych. A to przełoży się na zmniejszenie strat. Istotnym faktem za zastosowaniem jednego dużego zbiornika jest jeszcze fakt znacznie wolniejszej utraty ciepła w takim przypadku spowodowane większym nagromadzeniem energii cieplnej w jednym zbiorniku do pola powierzchni z której to ciepło ucieka. Jednak na jakie rozwiązanie się zdecydujesz, ja trzymam kciuki za powodzenie.

[kjakub]

Dzień dobry!
Zdecydowałem się w końcu napisać pierwszy post, bo coś mi nie pasuje w tych obliczeniach.

Czy możesz podać formułę jakiej użyłeś do wyliczenia mocy strat?
Jaką założyłeś temperaturę zewnętrzną? Czy uwzględniłeś współczynniki wnikania ciepła po obu stronach przegrody, czy liczyłeś po prostu przenikanie ciepła w warstwie?

Poza tym, jak już koledzy wspominali, warto by było moc strat traktować jako moc grzewczą dla Twojego domku. No, chyba, że ów bufor planujesz umieścić gdzieś poza budynkiem.
Zamiast kombinować z płaszczem próżniowym i powłoką miedzianą (bardzo trudno jest uzyskać szczelność powłoki w domowych warunkach), lepiej pod względem ekonomicznym wyjdzie docieplenie budynku, a zwłaszcza usunięcie mostków termicznych.
Dodatkowo bez większych problemów można nabyć materiały izolacyjne o λ ≤ 0,033 [W/(m*K)] i pomyślał bym nad wykorzystaniem właśnie takich do izolacji zbiornika.

[Krzysztof_M]

Czy nie byłoby prościej założyć na dachu, obok kolektorów słonecznych, również małej turbiny wiatrowej (i oczywiście system sterowania i przetwornicę)?
Mógłbyś z niej zasilić grzałki w zbiorniku, które wyrównałyby straty, albo je zminimalizowały.
I coś mi się wydaje (ale to nie poparte obliczeniami), że od strony finansowej wyszłoby taniej niż brnąć w ekstremalnie drogą izolację.
A wiatr jest też w nocy, gdy kolektory nie działają

[atom1477]

Mała turbina wiatrowa nie da rady*. Średnia prędkość wiatru w Polsce to 4m/s (i u mnie to obowiązuje, bo jestem z dala od morza).
Mierzyłem też prędkości w ciągu ostatnich kilku miesięcy i zawsze było mniej jak 2m/s. 4m/s i więcej może czasami osiąga ale rzadko.
Przy tak małej prędkości obkładając turbinami cały dach nie osiągnę nawet 200W. Liczyłem to już i wyszło mi że potrzebna powierzchnia turbin to około 100m^2 żeby uzyskać sensowną moc. Taka turbina na pewno przekroczy koszt izolacji cieplnej albo dodatkowych kolektorów słonecznych. I nie zmieści się na dachu.
Miałem w planach ale musiała by być kilkaset m od domu (mam tam dobre miejsce na turbinę). Koszt samych przewodów żeby to dociągnąć do domu to ponad 1000zł. Miałem próbować ale plan się rypł jak wyszło że występują u mnie średnie wiatry nie 4m/s a 2m/s. Od razu wyjaśniam, 2-krotnie mniejsza prędkość wiatru to 8-krotnie mniejsza moc.
I jeszcze do tego ogromne problemy prawne. Pozwolenie na elektrownię, być może jakieś pozwolenie na przewody.
Takie zabawy to tylko poza UE gdzie UE nie ma monopolu na robienie "ekologii".

Ale jak pisałem nie jest to już aż taki problem. Mały błąd w obliczeniach miałem. Te straty ciepła z bufora to owszem ze 200W, ale woda stygnie znacznie wolniej. Wystarczy 30cm styropianu żeby spadek był tylko 10* na tydzień (od 90* do 80*).
A te 200W pokryję dodatkowymi panelami.

Tak więc sprawa bufora chyba rozwiązana.
Wróćmy więc do uszczelnienia próżniowego, bo się może przydać do czegoś innego.

*Weźmy taką:
http://allegro.pl/przydomowa-elektrowni ... 40259.html
1000W ale przy 11m/s.
Przy 4m/s miała by więc 20 razy mniejszą moc (50W).
(11m/s / 4m/s)^3 = (2,75)^3 = 20.8.
1000W / 20.8 = 48W.
48W to trochę mało.
Przy 2m/s miała by 6W (o ile by wystartowała, bo 2m/s to prędkość startowa tej turbiny (ze względu na opory ruchu mechanizmów)).
6W nie będę komentował.