等温压缩空气储能技术研究综述

压缩空气储能是一种新型的大型物理储能技术,具有很好的发展前景。介绍了等温压缩空气储能的基本原理,以及关键设备与相关技术的原理及发展现状;对液体活塞、水泵和水轮机进行分析和总结;对等温压缩空气储能的基本原理进行了归纳和说明;分析了现有等温压缩空气储能技术研究进展情况,对系统中液体活塞技术以及水泵和水轮机技术进行分析和总结;对已有的压缩空气储能电站数据进行汇总分析。在此基础上,对等温压缩空气储能技术未来发展方向进行了展望,可为等温压缩空气储能系统中动力设备的选用以及示范项目的推进提供一定的数据参考。

多管阵列近等温压缩空气储能方法研究

针对压缩空气储能系统传热性能和压缩/膨胀效率低的问题,提出了一种多管阵列近等温压缩空气储能方法,设计了液体活塞结构与管式换热结构耦合的多管阵列压缩/膨胀机,液体活塞结构实现高压密封,管式换热结构增加换热面积以提高换热量,采用隔膜式结构实现气-液隔离避免空气的溶解,采用水箱储存压缩热并在空气膨胀时释放。建立了系统热力学模型和传热学模型,分析了多管束参数对空气压力、温度和压缩功的影响,使空气从0.8 MPa增压至5 MPa,采用1000根管、压缩时间60 s时,可实现空气压缩效率达到70%。为高压和高效的近等温压缩空气储能提供了一种新的方式。

应变速率对7065铝合金等温压缩软化机制的影响

采用等温压缩实验并结合电子背散射衍射手段,研究了应变速率对7065铝合金热变形行为的影响规律。结果表明,随着应变速率由0.001 s^(-1)增加到30 s^(-1),合金的动态再结晶面积分数先显著减少,在1 s^(-1)时达到较低水平,而后变化幅度小于10%,当应变速率大于1 s^(-1)时,合金的亚结构面积分数显著增加。低应变速率阶段(0.001~1 s^(-1))的软化机制为动态再结晶(DRX)机制和动态回复(DRV)机制,而高应变速率阶段(1~30 s^(-1))的软化机制为DRV机制。随着应变速率的增加,等温压缩变形后合金的形变储能逐渐增加。

液体活塞近等温压缩空气储能过程热力性能评估

为进一步实现液体活塞在压缩空气储能过程全局热力性能的准确与快速评估,建立了基于容器尺寸(a)和喷淋参数(b)的储能过程热力性能无量纲评价模型,探究了压缩空气在近等温储能过程的热力性能变化特性,进而明确了液体活塞设备在近等温压缩空气储能系统中的重要地位。研究结果表明:无喷淋条件下,空气侧相对温度在无量纲a达到120时变化平缓,此时液体活塞可实现接近等温压缩,而较小的a会导致空气相对温度剧烈变化;喷淋条件下,近等温压缩过程主要出现在压缩过程中期,且增加无量纲b导致a对空气侧相对温度的影响逐渐弱化;液体活塞近等温压缩空气的理想运行效率可达到95%以上,而采用D155-30型号水泵驱动的液体活塞近等温压缩储能过程仅能实现66%的运行效率。

Cu-ETP等温压缩系数原位实验测量研究

电解精炼韧铜(Cu-ETP)通常用于制作基准级温度计中的核心部件微波谐振腔,其等温压缩系数对高准确度的热力学温度测量至关重要。但由于缺乏Cu-ETP在低温下的相关物性数据,常用高导无氧铜(OFHC)的等温压缩系数来近似Cu-ETP的等温压缩系数。为了获得Cu-ETP等温压缩系数的原位实验测量结果,在定压气体折射率基准级温度计实验系统的基础上,采用多模式微波谐振法测得了氖三相点(24.5561 K)处Cu-ETP的等温压缩系数,并计算了其不确定度。最终结果与通过间接计算得到的同温度下OFHC等温压缩系数之间具有较好的一致性且不确定度水平相当。参考氖三相点处Cu-ETP等温压缩系数的测量结果,获得了5~24 K温区内Cu-ETP等温压缩系数外推值。极低温区Cu-ETP等温压缩系数原位测量结果和外推计算结果可为热力学温度测量、气体基本热物性测量等提供参考数据。

温度和应变速率对Ti-1023合金等温压缩行为的影响

在(α+β)两相区对Ti-1023合金进行等温压缩试验,实测高温流动应力曲线,讨论流动应力及显微组织随温度及应变速率的变化规律,实验结果表明,Ti-1023合金的流动应力对应变速率非常敏感;变形温度对流动应力的影响程度与应变速率大小有关,在ε=1.0s-1的较快速变形时,当温度由760℃提高到800℃时,流动应力值下降约40MPa,而在ε=1.6×10-4s-1的慢速变形时,流动应力值仅下降10MPa;显微组织观察结果表明,在相同温度下较快速变形时(ε=1.0s-1),所得显微组织比较细小、均匀,而慢速变形时(ε=1.6×10-4s-1),初生α相及组织比较粗大,亚β晶界也比较明显。因此,在保证锻件良好成形的前提下,Ti-1023合金在等温锻造时可采用适当大的应变速率。

利用PVT分析仪测定PS的热膨胀系数、等温压缩系数和热压系数

利用实验测得的ＰＶＴ数据直接计算出聚苯乙烯（ＰＳ）的热膨胀系数α，等温压缩系数β和热压系数γ随温度和压力的变化关系，与同样从ＰＶＴ数据获得的Ｔａｉｔ方程计算出的α、β和γ结果比较，说明了Ｔａｉｔ方程在使用上存在一定的局限性。

变形的AZ91D镁合金半固态等温压缩的力学行为

为了了解等径道角挤压(ECAE)的AZ91D镁合金在半固态压缩变形中的力学特征,利用半固态温压缩实验、Gleeble1500实验机和金相显微镜对其在半固态压缩变形中的力学行为进行了研究.结果表明:ECAE的AZ91D镁合金在半固态等温压缩中变形由固相晶粒本身的塑性变形、液相包围着固相晶粒的滑动和转动构成;该材料的真应力-真应变曲线由应力激增阶段、应力下降阶段、稳态阶段和应力增加阶段组成;随保温时间的增加或变形温度的升高,获得相同应变量的真应力明显下降,稳态应力和峰值应力也明显下降;随应变速率的增加,稳态应力增加.

微米级水雾准等温压缩方法的能耗分析

由于多数压缩空气系统都基于绝热压缩,大约有一半的电力被转化成了热量并耗散。由于压缩时空气的温度上升,并转化得到更多的热,使压缩效率降低。将微米级(19~38μm)水雾喷入压缩空气与之混合,吸收空气热量,降低压缩空气温度。在不同喷嘴有效直径产生的微米级水雾冷却压缩的条件下,仿真分析了空气温度、压力、压缩功及压缩效率的变化特性。计算并优化设计了水雾冷却准等温压缩的水雾临界能耗线和极值能耗线,为水雾冷却准等温压缩系统的设计提供了有效的判断标准。

用于压缩空气储能的微米级水雾冷却等温压缩实验研究

压缩空气储能(CAES)是一种大规模储能技术,可以用于调节城市电力供需,缓解用电高峰电力短缺,减少电网容量建设。目前,储能技术逐渐开始应用于城市,当电价下降时,采用电池储存电力,价格上升时,释放电力,利用峰谷电价差实现盈利。与电池相比,CAES容量大(100 MWh,电池小于10 MWh)、环保(无重金属污染),使用寿命长。但由于储能效率过低,通过电价差盈利空间小,投资回收期长是限制其商业应用的重要因素之一。目前,多数压缩空气储能系统都基于绝热压缩,大约有一半的电力被转化成了热量并耗散。由于压缩时空气的温度上升,导致压缩功增加,并转化得到更多的热。许多研究聚焦在增强压缩空气的散热来达到等温压缩。本研究提出将微米级(10~100μm)水雾喷入压缩空气与之混合,吸收压缩热,降低压缩空气温度,以实现等温。通过实验对压缩空气压力,体积和温度的变化特性进行了分析。对于总体积为0.94 L的压缩腔,当压缩比为2时,水雾冷却后,压缩功从177.9 J/循环(绝热)下降到121.2 J/循环,且效率达到88.7%(绝热61.6%)。

bcc-Fe等温压缩下相变的微观模拟与分析

使用嵌入原子势分子动力学方法,对bcc-Fe在等温压缩(沿[001]晶向)下的相变(bcc至hcp)的微观过程进行了数值模拟.结果表明,当应力超过相变阈值,hcp相开始形核并沿(011)面长大成片状体系,同时系统进入超应力松弛状态;平均应力及hcp相质量分数在初始形核时发生突变,之后与体系的体积变化近似呈线性关系;纵向偏应力与相变质量分数在整个相变过程保持线性关系;混合相中,hcp相的平均势能高于bcc相.

AZ91D半固态坯料的等温压缩变形研究

采用自行设计的波浪型倾斜板装置制备了AZ91D半固态坯料.利用Gleeble1500热模拟实验机和光学显微镜对AZ91D半固态坯料等温压缩变形力学行为和组织演变进行了研究.结果表明:在变形温度相同的情况下,随应变速率的增加,真应力增大;随变形速率的降低,真应力减小;在应变速率相同的情况下,随变形温度的增加,真应力减小.随变形温度的降低,真应力增大.AZ91D半固态坯料等温压缩的变形机制为准弹性变形机制和热激活条件下的相界面滑动变形机制.AZ91D半固态坯料等温压缩变形的组织为球形和近球形晶粒,剪切应力作用下的α-Mg晶粒磨圆和表面张力作用下的Ostwald熟化是获得球形和近球形组织的原因.

等温压缩工艺对1933铝合金组织性能的影响

研究了不同等温压缩温度、变形程度及火次对1933铝合金室温组织性能的影响。结果表明,等温压缩温度、变形程度及火次各变形条件对1933铝合金的显微组织均不带来显著影响,且在以上各变形条件下所得力学性能数据接近并满足技术条件要求,分析可知以390～410℃较低温度、40%变形程度及较少火次进行等温压缩为最佳。

3GPa下高聚物固体的等温压缩行为

十种聚合物固体的等温压缩实验证明Tait方程和Murnaghan方程在0—3GPa范围内能够精确地描述非晶、半晶和结晶聚合物的P-V关系;Tait参数C_T=0.0894,Mumaghan参数C_M=0.1016为普适值。这两个方程的线性式用起来颇方便;当有压致松弛时可进行分段处理,能获得有关结构松弛的信息。对Bridgman多项式的适用性也进行了讨论。并计算了Gr(?)neisen参数。

PE线胀系数、等温压缩率和压力系数的测定

利用PVT-100数据仪对聚乙烯(PE)的PVT数据进行了测量,得到了比体积随温度和压力变化关系图,并由温度、压力和比体积的数据计算得出了PE的线胀系数(α)随温度变化的近似关系式,等温压缩率(β)随压力变化的关系式,以及压力系数(γ)随温度的变化关系式,并用Tait方程法也得到了α,β,γ的值,且与实验拟合值作了比较。

PMMA/SAN共混体系的热膨胀系数和等温压缩系数测定

通过溶液共混制得不同组成的聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)和苯乙烯 -丙烯腈共聚物 (SAN,其中AN的含量约为 30 % (质量 ) )的共混物。利用压力 -体积 -温度 (p VT)膨胀仪对 PMMA、SAN纯组分样品及各共混物分别进行了测量 ,得到了它们的比容 Vsp随温度 T和压力 p变化的关系 (p VT数据 ) ,计算出它们的热膨胀系数 α随温度变化的关系以及等温压缩系数 β随压力变化的关系。在此基础上 ,拟合出共混物的 α和 β分别随组成变化的关系式。此外 ,应用 Tait方程对所有样品的 p

高压超高压气藏天然气等温压缩系数的研究

天然气等温压缩系数的确定方法,分为实验法、图版法及解析法,重点研究了适用于工程计算的解析法。首先调研了目前高压超高压气藏天然气偏差因子的主要确定方法,再结合相关的数学方法确定出等温压缩系数的解析式,最后将解析法与图版法所求得的等温压缩系数进行对比分析,结果表明对于高压超高压气藏天然气等温压缩系数的确定以DPR方法最优、DAK法及张国东法次之;李相方法仅适应于高压气藏,在超高压情况下误差太大;BB法对于高压超高压气藏天然气等温压缩系数的确定适应性差。

等温压缩空气储能技术及其研究进展

大规模可再生能源并网给电网运行的安全和稳定带来巨大挑战,应用先进的储能技术可以很好地解决这一问题。等温压缩空气储能技术具有结构简单、配置灵活、效率高等特点,是极具发展前景的新型储能技术。介绍了等温压缩空气储能的基本原理及其等温控制技术,分析了现有等温压缩空气储能技术研究进展情况,重点分析比较了抽水压缩空气储能技术和地面综合储能技术的主要特点。在此基础上,对等温压缩空气储能技术未来发展方向进行了展望,提出了目前该技术尚待研究以及尚未解决的关键问题。

小型往复式压缩机等温压缩过程的数值分析和工程实现方法研究

等温压缩过程理论上可大幅降低制冷压缩机的功耗,通过对压缩机分别进行绝热压缩过程和近似等温压缩过程的数值模拟,明确了等温压缩可以节省的压缩机输入功耗。研究了通过润滑油系统冷却压缩机实现近似等温的工程方法,并通过润滑油冷却系统的试验确定最优的注油量,为提高压缩机的性能和节能减耗提供有价值的参考。

大型空分等温压缩机气动特点分析及改进

通过对国外引进的冷却器内置式的大型空分用等温离心压缩机组进行研究,计算了压缩机各级模型,得到了不同工况下各级流动特性,对各级流场进行分析发现,在叶轮轮盘转弯处、叶轮出口及扩压器的盖侧有明显的低速区,易发生流动分离;研究导叶安装角对级性能的影响发现,随着安装角的减小,其性能曲线变陡。本文还对第一级的进口流道进行改进,使进口导叶盘侧半径与叶轮进口盘侧半径相同,结果表明其压比和效率都有明显提高。