نمک مذاب
انتقال و ذخیره انرژی امری مهم و ضروری در انواع صنایع می‌باشد. با توجه به نوع مکانیزم و سیال در سیستم، روش انتقال و ذخیره انرژی انتخاب و اجرا می‌شود که همین موضوع سبب متفاوت و متنوع بودن روش‌های انتقال حرارت می‌باشد. در این مقاله در مورد یکی از این روش ها به بررسی پرداخته و ویژگی‌های آن را بیان می‌نماییم.
محدوده دمای کاری در برخی از سیستم‌های صنعتی بسیار بالاست و بعلت محدود بودن نقطه ذوب مواد مختلف در دماهای بالا، نمی توان از سیالاتی همچون آب، روغن و … جهت انتقال حرارت استفاده نمود. بنابراین در دماهای بالا تا ۵۵۰ درجه سانتیگراد از نمک مذاب به عنوان سیال انتقال حرارت استفاده می‌کنند. برای استفاده از نمک مذاب جهت بالا بردن درجه حرارت، نیازی به بالا بردن فشار نمی‌باشد. این در حالیست که بکارگیری سیالات آب و روغن در دمای بالا نیازمند تامین فشار بالا و بدنبال آن طراحی و ساخت مخزن با ضخامت بالاست.
نمک مذاب در واقع نمک در حالت مایع است البته نمک در دمای اتاق و فشار اتمسفر در حالت جامد است و با گرم شدن به سیال تبدیل می‌شود. ذوب شدن نمک و تشکیل نمک مذاب نیازمند حرارت دادن در محدوده دمایی 500 الی 1100 درجه فارنهایت است.
نمک مذاب دارای ضریب انتقال حرارت بالاست و می‌تواند بخوبی گرما و الکتریسیته را منتقل کند و به دلیل همین ظرفیت حرارتی بالا میزان مساحت انتقال حرارت و ابعاد تجهیزات را به حداقل می‌رساند. همچنین پایداری حرارتی و شیمیایی قابل قبولی دارد. این ماده غیر قابل اشتعال و انفجار است و بنابراین ایمنی در کار را دارد. نمک مذاب یک محیط انتقال حرارت مقرون‌به‌صرفه وکارآمد ایجاد می کند.
اما لازم بذكر است كه اين مواد ماهيت خورنده دارند كه ممكن است به تجهيزات آسيب برساند و از طرفي توجه به دماي انجماد آن‌ها بسيار مهم است؛ زيرا تغيير فاز نمك مذاب و انجماد آن سبب انسداد و آسيب به لوله‌ها و تجهيزات مي‌شود.
كاربرد نمك مذاب:
نمك بعنوان يك ماده معدني داراي كاربرد گسترده‌اي است. در واقع كاربرد نمك هم بعنوان خوراكي و هم بعنوان ماده صنعتي رايج است. همچنين برخي از نمك ها داراي خواص درماني هستند. با اين حال نمك مذاب بدليل ساختار و ويژگي خاص خود، براي مصارف خاص كاربرد دارد. از جمله كاربرد نمك مذاب مي‌توان به موارد زير اشاره نمود:
- استفاده از آن در فرآيند هسته‌اي نظير نمك‌هاي هيدروكسيد، فلورايد و كلريد بعنوان حلال
- جهت انتقال الكتريسيته
- بعنوان سيال انتقال حرارت
- جهت ذخيره حرارتي
- كاربرد در نيروگاه خورشيدي جهت ذخيره انرژي تابشي خورشيد در طول روز و بكارگيري انرژي ذخيره شده جهت توليد بخار و بدنبال آن توليد برق
- مورد استفاده در عمليات حرارتي و بهبود سطح آلياژها
سيستم‌هاي بكارگيري نمك مذاب:
روش‌هاي متداول بكارگيري نمك مذاب جهت انتقال حرارت، شامل سه روش زير است:
- گرمایش حمام نمک
- چرخش نمک مذاب
- حرارت دهی مستقیم برای کاربرد عملیات حرارتی
حمام نمك كه باعنوان نمك مذاب هم بيان مي‌شود براي انتقال حرارت در فرآيندهايي نظير حرارت دهی ، عملیات حرارتی ، آنیل کردن استفاده مي‌شود و انتقال حرارت به روش همرفت طبيعي اجرا مي‌شود. این سیستم ها برای دماهای بالا طراحی شده اند تا انرژی لازم را برای کاربردهای مختلف فراهم کنند.
در سيستم چرخش نمك مذاب، در صورت نياز به انرژي، گردش نمك در مدار آغاز مي‌شود. اكثر سيستم‌ها جهت جلوگيري از فرايند ذوب مجدد، نمك را در دمايي بالاتر از دماي انجماد نگهداري مي‌كنند. در اين سيستم‌ها نمك در ابتدا به كمك جربان الكتريسيته يا گرما ذوب شده و سپس در يك سيكل بسته بعنوان محيط گرمايي براي تبادل حرارتي قرار مي‌گيرد . پس از پايان فرآيند نمك مجدد به مخزن باز مي‌گردد. طراحي این سیستم باید بگونه‌اي باشد که از انجماد یا شوک حرارتی به نمک در لوله های گردش جلوگیری کند. سیستم های نمک مذاب در حال گردش می توانند گزینه ذخیره انرژی یکپارچه را برای، کارخانجات فراهم کنند که برای کاربردهای خاص مورد نیاز است. اين روش قابل بكارگيري در نیروگاهای خورشیدی جهت ذخیره انرژی گرمایی برای تولید برق در شب یا هواهای ابری است.
البته در طراحي سيستم‌هاي فوق توجه به انتخاب اجزای سیستم ، ذوب شدن و تخلیه شدن ، متالورژی ، ساختمان سیستم گردش نمک مذاب ضروري است.