[發明專利]提高儲氣效率的儲氣裝置及其調節方法有效
| 申請號： | 201711044058.6 | 申請日： | 2017-10-31 |
| 公開（公告）號： | CN107795846B | 公開（公告）日： | 2018-10-30 |
| 發明（設計）人： | 梅生偉;薛小代;陳來軍;盧強 | 申請（專利權）人： | 清華大學 |
| 主分類號： | F17C13/00 | 分類號： | F17C13/00;F17C13/02 |
| 代理公司： | 北京路浩知識產權代理有限公司 11002 | 代理人： | 王瑩;魏雪梅 |
| 地址： | 100084 北京市海*** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 調節 溫度 提高 效率 高壓 裝置 方法 | ||
本發明涉及氣體壓縮及儲能技術領域，特別涉及提高儲氣效率的儲氣裝置及其調節方法。儲氣裝置包括：儲氣室及增壓換熱系統；儲氣室設置充放氣口，充放氣口供氣體出入；增壓換熱系統的換熱器處于儲氣室內，增壓換熱工質管路處于儲氣室外，換熱器的第一工質流動端與增壓換熱工質管路連接，二者形成的連接管道密封式穿過儲氣室殼體，換熱器的第二工質流動端為開放式排液口；增壓換熱工質管路包括：液體類換熱工質源和一個以上的支路，液體類換熱工質源通過支路與第一工質流動端連接。本發明設置增壓換熱工質管路，據儲氣室內氣體溫度和壓力向儲氣室內輸送或輸出液體類換熱工質，液體類換熱工質與氣體進行換熱，基本維持氣體溫度不變，壓力不低于供氣壓力。
技術領域
本發明涉及氣體壓縮及儲能技術領域，特別是涉及提高儲氣效率的儲氣裝置及節方法。
背景技術
高壓氣體在工業生產和日常生活中應用廣泛，尤其在大型工業生產應用中，需要對大容量的高壓氣體儲罐進行頻繁的充放氣。同時，一種新興的儲能技術，即壓縮空氣儲能技術，已經開始在全球推廣應用。該技術采用空氣作為儲能介質，空氣壓縮為儲能過程，空氣膨脹為釋能過程；壓縮空氣儲能系統一般為日循環工作模式，因此在壓縮空氣儲能系統中需要對儲氣裝置進行頻繁的充放氣循環。
在壓縮空氣儲能系統中，由于透平膨脹機對進氣壓力有一定的要求，儲氣室從最高儲氣壓力放氣到透平膨脹機最低進氣壓力時，放氣過程結束，因而充氣過程也是由該壓力開始。記儲氣室最高和最低儲氣壓力分別為ph和pl，并定義儲氣室儲氣效率為儲氣室在壓力ph至壓力pl范圍內放氣量與儲氣量之比，即η＝mout/min。
充氣過程中，由于進氣溫度較高，加之充氣過程中儲氣室產生的壓縮熱效應，充氣結束時儲氣室內的溫度Th將高于充氣開始時的溫度(環境溫度)T0，根據理想氣體狀態方程p*Mmol＝ρ*R*T，儲氣室的充氣量min為：
min＝(ρh-ρ0)*V＝(ph/Th-p0/T0)*V
儲氣過程中，儲氣室內氣體通過壁面與環境換熱，由于儲氣過程較長，儲氣室內最終溫度降低至環境溫度T0，同時儲氣室內壓力降低至p0’，但儲氣量不變，也即儲氣密度不變。
放氣過程中，由于儲氣室內壓力持續降低，產生膨脹制冷效應，放氣結束時儲氣室內的溫度Tl將低于放氣開始時的溫度T0，根據理想氣體狀態方程p*Mmol＝ρ*R*T，儲氣室的充氣量mout為：
mout＝(ρ0-ρl)*V＝(p0/T0-pl/Tl)*V
放氣結束后，儲氣室以低壓狀態靜置長時間后再重新充氣，此過程中儲氣室內氣體通過壁面與環境換熱，儲氣室內最終溫度升高至環境溫度T0，同時儲氣室內壓力升高至p0，充放氣循環完成。
則儲氣室的儲氣效率為：
η＝mout/min＝[T0/Th*(ph/p0)-1]/[1-T0/Tl*(pl/p0)]
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