基于微米级铜丝换热的等温压缩方法的研究

发布时间：2020-06-08 09:12

【摘要】：化石能源紧缺的问题是目前全球范围内关注的焦点问题,风能和太阳能等可再生能源是技术上和成本上最具竞争力的新能源形式,但风能和太阳能等可再生能源的间歇性和不稳定性,使接入电网应用面临巨大挑战。因此大规模储能技术是可再生能源大规模应用的迫切需要。压缩空气储能的方法仅仅使用自然界的空气就可以储存能量,十分方便,并且可以长时间、大容量的储存风能、太阳能等新能源,在全球用电范围内可以加以利用,以此解决全球电力供求,缓解用电高峰时期的压力。但是,压缩空气储能技术的效率较为低下,使商业化运行压缩空气储能面临巨大问题。目前,传统的压缩空气储能技术环境多为绝热,电能被转化后并不能完全利用,很大部分的电能转为热量被耗散。因此,等温压缩技术称为储能技术研究的热点之一。本文研究内容包括提出了一种微米级铜丝换热的等温压缩的方法;使用多孔结构的铜丝作为固体换热介质;建立了微米级铜丝换热的无因次化的数学模型;提出了影响微米级铜丝换热的无量纲系数Ka和Xu;分析了无量纲系数和比表面积等参数对微米级铜丝换热等温压缩系统的影响;采用多孔结构的铜丝作为构成固体换热介质的材料进行了实例计算,压缩比为7、转速1200时,压缩效率可提高11%;考虑阻力作用时,低速时阻力产生作用较小,高速时阻力作用较大,考虑阻力影响时效率仍可以提高6%;搭建了微米级铜丝换热等温压缩试验的样机,使用泡沫金属作为多孔结构的铜丝进行对比实验,对铜丝在微米级铜丝换热等温压缩系统中的作用进行了验证;试验证明使用铜丝作为气-固-液三相耦合的换热结构可以很好地传递压缩空气中的热量;在压缩比为2时,绝热压缩效率为86%,等温时的效率可以提高13%,使用微米级铜丝换热的等温压缩系统压缩效率可以提高到99.3%。
【图文】：

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压缩空气储存，此时电能被转化，为火用的形式储存于压缩空气中［５］。在用电高逡逑峰时期，压缩空气将会从储存罐中取出，由高压释放为低压，进入燃烧室使压缩逡逑空气内能再度转化为电能，如图１．１所示。但是这种传统的压缩空气储能方式的逡逑需要大型储存室，，并且压缩系统效率较低（储能效率低于百分之六十，而电池储逡逑１逡逑

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（２）基于液体活塞的等温压缩１２４１逡逑液体活塞可以追溯到１９０６年，用于内燃机驱动的水泵，被称为丨ｌｕｍｐｈｒｅｙ逡逑泵［２５１邋（如图１．４）。后来，为了提高气体压缩和膨胀的效率，其基本原理是：电逡逑机带动液压泵，将液体注入压缩腔中，压缩腔中的水位上升，空气的体积减小，逡逑压力上升，实现了压缩。注入压缩腔的液体充当了传统的固体活塞，因此，被称逡逑为液体活塞。由于液体可以适应不规则形状的压缩腔和换热结构，通过对压缩腔逡逑的几何结构，可增加压缩空气的传热面积。逡逑ｎ邋Ｈ逡逑图丨．４邋Ｈｕｍｐｈｒｅｙ泵工作原理图逡逑６逡逑
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TK01;TK124

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