【摘要】：化石能源緊缺的問(wèn)題是目前全球范圍內(nèi)關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題,風(fēng)能和太陽(yáng)能等可再生能源是技術(shù)上和成本上最具競(jìng)爭(zhēng)力的新能源形式,但風(fēng)能和太陽(yáng)能等可再生能源的間歇性和不穩(wěn)定性,使接入電網(wǎng)應(yīng)用面臨巨大挑戰(zhàn)。因此大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)是可再生能源大規(guī)模應(yīng)用的迫切需要。壓縮空氣儲(chǔ)能的方法僅僅使用自然界的空氣就可以儲(chǔ)存能量,十分方便,并且可以長(zhǎng)時(shí)間、大容量的儲(chǔ)存風(fēng)能、太陽(yáng)能等新能源,在全球用電范圍內(nèi)可以加以利用,以此解決全球電力供求,緩解用電高峰時(shí)期的壓力。但是,壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)的效率較為低下,使商業(yè)化運(yùn)行壓縮空氣儲(chǔ)能面臨巨大問(wèn)題。目前,傳統(tǒng)的壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)環(huán)境多為絕熱,電能被轉(zhuǎn)化后并不能完全利用,很大部分的電能轉(zhuǎn)為熱量被耗散。因此,等溫壓縮技術(shù)稱為儲(chǔ)能技術(shù)研究的熱點(diǎn)之一。本文研究?jī)?nèi)容包括提出了一種微米級(jí)銅絲換熱的等溫壓縮的方法;使用多孔結(jié)構(gòu)的銅絲作為固體換熱介質(zhì);建立了微米級(jí)銅絲換熱的無(wú)因次化的數(shù)學(xué)模型;提出了影響微米級(jí)銅絲換熱的無(wú)量綱系數(shù)Ka和Xu;分析了無(wú)量綱系數(shù)和比表面積等參數(shù)對(duì)微米級(jí)銅絲換熱等溫壓縮系統(tǒng)的影響;采用多孔結(jié)構(gòu)的銅絲作為構(gòu)成固體換熱介質(zhì)的材料進(jìn)行了實(shí)例計(jì)算,壓縮比為7、轉(zhuǎn)速1200時(shí),壓縮效率可提高11%;考慮阻力作用時(shí),低速時(shí)阻力產(chǎn)生作用較小,高速時(shí)阻力作用較大,考慮阻力影響時(shí)效率仍可以提高6%;搭建了微米級(jí)銅絲換熱等溫壓縮試驗(yàn)的樣機(jī),使用泡沫金屬作為多孔結(jié)構(gòu)的銅絲進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn),對(duì)銅絲在微米級(jí)銅絲換熱等溫壓縮系統(tǒng)中的作用進(jìn)行了驗(yàn)證;試驗(yàn)證明使用銅絲作為氣-固-液三相耦合的換熱結(jié)構(gòu)可以很好地傳遞壓縮空氣中的熱量;在壓縮比為2時(shí),絕熱壓縮效率為86%,等溫時(shí)的效率可以提高13%,使用微米級(jí)銅絲換熱的等溫壓縮系統(tǒng)壓縮效率可以提高到99.3%。
【圖文】：

壓縮空氣儲(chǔ)存，此時(shí)電能被轉(zhuǎn)化，為火用的形式儲(chǔ)存于壓縮空氣中［５］。在用電高逡逑峰時(shí)期，壓縮空氣將會(huì)從儲(chǔ)存罐中取出，由高壓釋放為低壓，進(jìn)入燃燒室使壓縮逡逑空氣內(nèi)能再度轉(zhuǎn)化為電能，如圖１．１所示。但是這種傳統(tǒng)的壓縮空氣儲(chǔ)能方式的逡逑需要大型儲(chǔ)存室，，并且壓縮系統(tǒng)效率較低（儲(chǔ)能效率低于百分之六十，而電池儲(chǔ)逡逑１逡逑

（２）基于液體活塞的等溫壓縮１２４１逡逑液體活塞可以追溯到１９０６年，用于內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的水泵，被稱為丨ｌｕｍｐｈｒｅｙ逡逑泵［２５１邋（如圖１．４）。后來(lái)，為了提高氣體壓縮和膨脹的效率，其基本原理是：電逡逑機(jī)帶動(dòng)液壓泵，將液體注入壓縮腔中，壓縮腔中的水位上升，空氣的體積減小，逡逑壓力上升，實(shí)現(xiàn)了壓縮。注入壓縮腔的液體充當(dāng)了傳統(tǒng)的固體活塞，因此，被稱逡逑為液體活塞。由于液體可以適應(yīng)不規(guī)則形狀的壓縮腔和換熱結(jié)構(gòu)，通過(guò)對(duì)壓縮腔逡逑的幾何結(jié)構(gòu)，可增加壓縮空氣的傳熱面積。逡逑ｎ邋Ｈ逡逑圖丨．４邋Ｈｕｍｐｈｒｅｙ泵工作原理圖逡逑６逡逑
【學(xué)位授予單位】：北方工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TK01;TK124

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本文編號(hào)：2702854