一种零功率压缩空气等密度变温迁移装置及运行方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种零功率压缩空气等密度变温迁移装置及运行方法，第一液体活塞缸、第二液体活塞缸、第一液体池、第二液体池、第一储气罐、第二储气罐、气用活塞缸、液压控制设备、活塞、活塞杆、液体阀门、气体阀门和管路。本发明专利技术具有升温升压和降温降压双重功能，使用单一装置即可满足某些场合对压缩空气进行变温变压的要求，真正实现了压缩空气的变温变压功能；利用热质交换调节压力时高、低压储气罐的隔离，增压或减压过程高、低压储气罐内气体不会直接连通，保证了高、低压储气罐在调节压力时气压稳定不变；实现了活塞腔内气液的等密度迁移，等密度迁移过程压缩空气体积保持不变，不对外做功，活塞运动时只需要克服摩擦力做功即可，降低能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种零功率压缩空气等密度变温迁移装置及运行方法
本专利技术属于压缩空气储能
，尤其涉及一种零功率压缩空气等密度变温迁移装置及运行方法。
技术介绍
随着社会科学的不断进步以及工业用压缩空气的工艺需求的不断发展，某些场合经常提出对压缩空气进行变温变压的要求。例如，在压缩空气储能
，压缩空气存储时，低温低压的气体容易存储；压缩空气发电时，利用高温高压气体发电可以提高发电效率。现有技术中对压缩空气调压装置只具有单一的增压或减压功能，不能同时实现两种功能。而且，传统的气体减压装置，高、低压储气罐经减压阀直接相连。高压气体经减压阀变为低压气体会损失能量，当需要将大量的高压气体变为低压气体时会损失大量的能量，造成能源浪费。现有技术中在利用气液接触方法升高或降低气体的压强时，如果被加热升压为高压的气体不能及时与低压气体分离进入高压储气罐，高压气体与低压气体混合会造成压强不稳定而无法达到直接利用的要求。因此，通常需要将低压储气罐的气体全部加热为高压气体才能使用，对于某些只需部分高压气体的场合将造成能源浪费。而且，低压储气罐通常又与压缩空气储能设备相连，将低压储气罐中气体加热为高压气体将消耗大量能源，从而造成能源大量浪费。因此，现有技术中亟需一种压缩空气迁移装置和方法，以克服现有技术中对压缩空气调压装置只具有单一的增压或减压功能且容易造成能源浪费的问题。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中压缩空气调压装置功能单一和传统调压系统高、低压储气罐直接相连造成浪费能源的问题，提出了一种可以同时实现变温变压的一种零功率压缩空气等密度变温迁移装置及运行方法。本专利技术中的等密度是指：在单位体积内，气体摩尔数相同。在恒温时，等密度表现为等压；在变温时，则表现为气体压强与气体温度的比值为常数。本专利技术中的零功率是指：气体等密度迁移过程中，被迁移气体因体积保持不变而不会对外做功。为实现上述目的，本专利技术提供一种零功率压缩空气等密度变温迁移装置及运行方法的技术方案。一种零功率压缩空气等密度变温迁移装置，其特征在于包括：第一液体活塞缸6、第二液体活塞缸8、第一液体池3、第二液体池4、第一储气罐1、第二储气罐2、气用活塞缸7、液压控制设备5；所述第一液体活塞缸6连接第一储气罐1和第一液体池3,第一储气罐1中的气体温度和第一液体池3中的液体温度相等，均为第一温度，且第一储气罐1中的气体具有第一压强；所述第二液体活塞缸8连接第二储气罐2和第二液体池4,第二储气罐2中的气体温度和第二液体池4中的液体温度相等，均为第二温度，且第二储气罐2中的气体具有第二压强；所述第一温度和第二温度不相等，存在温度差；所述气用活塞缸7连接第一储气罐1和第二储气罐2；设置在各活塞缸内的活塞与活塞杆相连接；所述液压控制设备5控制活塞杆往复运动；运行时，第一储气罐1中具有第一温度和第一压强的气体等密度变温变压迁移到具有第二种温度和第二压强的第二储气罐2中。优选地，所述第一储气罐1中的气体可以迁出或迁入，所述第一储气罐1可作为送气罐和受气罐；所述第二储气罐2中的气体可以迁入或迁出，所述第一储气罐2可作为受气罐和送气罐；所述活塞与活塞杆之间设置隔热材料隔热防止热量在第一温度和第二温度之间传导，所述第一储气罐1和第二储气罐2设置隔热材料与外界隔热；各活塞缸内活塞可以与同一个活塞杆同轴相连，所述液压控制设备5直接控制活塞杆往复运动；或者所述液压控制设备5通过组合分别与多个活塞杆同轴或单独相连，控制这些活塞杆同时往复运动。优选地，通过所述液压控制设备5控制活塞杆往复运动改变所述第一液体活塞腔6-1、6-2、第二液体活塞腔8-1、8-2、和气用活塞腔7-1、7-2的体积，实现压缩空气等密度变温变压迁移过程中，压缩空气对所有活塞的合力为零，所述液压控制设备5只需克服摩擦力做功即零功率，且第一储气罐1中的气体温度在第一液体池3中的液体控制下温度恒定，第二储气罐2中的气体温度在第二液体池4中的液体控制下温度恒定。优选地，所述零功率压缩空气等密度变温迁移装置具有四种工作情况：1当所述第一储气罐1为送气罐、所述第二储气罐2为受气罐、所述第一储气罐1中气体和第一液体池3的液体为低温、所述第二储气罐2中气体和第二液体池4的液体为高温时，所述零功率压缩空气等密度变温迁移装置为升温升压装置；2当所述第一储气罐1为送气罐、所述第二储气罐2为受气罐、所述第一储气罐1中气体和第一液体池3的液体为高温、所述第二储气罐2中气体和第二液体池4的液体低温时，所述零功率压缩空气等密度变温迁移装置为降温降压装置；3当所述第一储气罐1为受气罐、所述第二储气罐2为送气罐、所述第一储气罐1中气体和第一液体池3的液体为低温、所述第二储气罐2中气体和第二液体池4的液体为高温时，所述零功率压缩空气等密度变温迁移装置为降温降压装置；4当所述第一储气罐1为受气罐、所述第二储气罐2为送气罐、所述第一储气罐1中气体和第一液体池3的液体高温、所述第二储气罐2中气体和第二液体池4的液体为低温时，所述零功率压缩空气等密度变温迁移装置为升温升压装置。优选地，所述第一液体活塞缸6和第二液体活塞缸8可采用单作用活塞缸来替代，分时运行；所述气用活塞缸7可以采用两个单作用活塞缸并通过增加相应连接管路来实现。优选地，在所述第二储气罐2和所述气用活塞缸7之间的管路中或者在所述第一储气罐1和所述气用活塞缸7之间的管路中增加发电机作为做功设备运行，并将所述发电机所发的电能对外输送；所述发电机通过增设气体阀门并联在所述第二储气罐2和所述气用活塞缸7之间的管路中或者并联在所述第一储气罐1和所述气用活塞缸7之间的管路中。一种应用上述零功率压缩空气等密度变温迁移装置的运行方法：当第一储气罐1为送气罐、第二储气罐2为受气罐时，其运行过程为：在运行前，将所述第二储气罐2通过管路、液体阀门和第二液体活塞缸8注满第二液体池4中的液体；在运行中，通过液压控制设备5控制所述活塞杆带动设置在所述第一液体活塞缸6、第二液体活塞缸8和气用活塞缸7中的各个活塞同向运动，所述第一液体池3中一定体积的液体通过管路、液体阀门和第一液体活塞缸6迁移至所述第一储气罐1中，第一储气罐1中相同体积的压缩空气通过管路和气体阀门等密度迁移至气用塞腔缸7的一个气用活塞腔内，所述气用塞腔缸7的另一个气用活塞腔内的压缩空气通过管路和气体阀门与所述第二储气罐2中的液体直接接触，并且等密度迁移至所述第二储气罐2中；所述第二储气罐2中相同体积的液体通过所述第二液体活塞缸8、管路和液体阀门排出到所述第二液体池4中；在实现压缩空气等密度变温变压迁移过程中，压缩空气由所述第一储气罐1等密度迁移至所述第二储气罐2的过程，所述第一液体活塞缸6的第一液体活塞腔6-1、6-2、所述第二液体活塞缸8的第二液体活塞腔8-1、8-2和所述气用活塞缸7的气用活塞腔7-1、7-2之间的总压强为零，压缩空气不对外做功，液压控制设备5只需克服摩擦力做功即可。优选地，所述第二储气罐2在送入气体前为满液状态时，有一种等温控制方式：即液压控制设备5控制所述活塞杆带动设置在所述第一液体活塞缸6、第二液体活塞缸8和气用活塞缸7中的各个活塞同向运动时，先通过气体阀门控制使所述气用活塞缸7中气体压缩或膨胀至与所述第二储气罐2中液体等温，然后通过管路和所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种零功率压缩空气等密度变温迁移装置，其特征在于包括：第一液体活塞缸(6)、第二液体活塞缸(8)、第一液体池(3)、第二液体池(4)、第一储气罐(1)、第二储气罐(2)、气用活塞缸(7)、液压控制设备(5)；所述第一液体活塞缸(6)连接第一储气罐(1)和第一液体池(3),第一储气罐(1)中的气体温度和第一液体池(3)中的液体温度相等，均为第一温度，且第一储气罐(1)中的气体具有第一压强；所述第二液体活塞缸(8)连接第二储气罐(2)和第二液体池(4),第二储气罐(2)中的气体温度和第二液体池(4)中的液体温度相等，均为第二温度，且第二储气罐(2)中的气体具有第二压强；所述第一温度和第二温度不相等，存在温度差；所述气用活塞缸(7)连接第一储气罐(1)和第二储气罐(2)；设置在各活塞缸内的活塞与活塞杆相连接；所述液压控制设备(5)控制活塞杆往复运动；运行时，第一储气罐(1)中具有第一温度和第一压强的气体等密度变温变压迁移到具有第二种温度和第二压强的第二储气罐(2)中。

【技术特征摘要】
1.一种零功率压缩空气等密度变温迁移装置，其特征在于包括：第一液体活塞缸(6)、第二液体活塞缸(8)、第一液体池(3)、第二液体池(4)、第一储气罐(1)、第二储气罐(2)、气用活塞缸(7)、液压控制设备(5)；所述第一液体活塞缸(6)连接第一储气罐(1)和第一液体池(3),第一储气罐(1)中的气体温度和第一液体池(3)中的液体温度相等，均为第一温度，且第一储气罐(1)中的气体具有第一压强；所述第二液体活塞缸(8)连接第二储气罐(2)和第二液体池(4),第二储气罐(2)中的气体温度和第二液体池(4)中的液体温度相等，均为第二温度，且第二储气罐(2)中的气体具有第二压强；所述第一温度和第二温度不相等，存在温度差；所述气用活塞缸(7)连接第一储气罐(1)和第二储气罐(2)；设置在各活塞缸内的活塞与活塞杆相连接；所述液压控制设备(5)控制活塞杆往复运动；运行时，第一储气罐(1)中具有第一温度和第一压强的气体等密度变温变压迁移到具有第二种温度和第二压强的第二储气罐(2)中。2.根据权利要求1中所述的零功率压缩空气等密度变温迁移装置，其特征在于：所述第一储气罐(1)中的气体可以迁出或迁入，所述第一储气罐(1)可作为送气罐和受气罐；所述第二储气罐(2)中的气体可以迁入或迁出，所述第一储气罐(2)可作为受气罐和送气罐；所述活塞与活塞杆之间设置隔热材料隔热防止热量在第一温度和第二温度之间传导，所述第一储气罐(1)和第二储气罐(2)设置隔热材料与外界隔热；各活塞缸内活塞可以与同一个活塞杆同轴相连，所述液压控制设备(5)直接控制活塞杆往复运动；或者所述液压控制设备(5)通过组合分别与多个活塞杆同轴或单独相连，控制这些活塞杆同时往复运动。3.根据权利要求1-2之一所述的零功率压缩空气等密度变温迁移装置，其特征在于：通过所述液压控制设备(5)控制活塞杆往复运动改变所述第一液体活塞腔(6-1、6-2)、第二液体活塞腔(8-1、8-2)、和气用活塞腔(7-1、7-2)的体积，实现压缩空气等密度变温变压迁移过程中，压缩空气对所有活塞的合力为零，所述液压控制设备(5)只需克服摩擦力做功即零功率，且第一储气罐(1)中的气体温度在第一液体池(3)中的液体控制下温度恒定，第二储气罐(2)中的气体温度在第二液体池(4)中的液体控制下温度恒定。4.根据权利要求1中所述的零功率压缩空气等密度变温迁移装置，其特征在于：所述零功率压缩空气等密度变温迁移装置具有四种工作情况：1)当所述第一储气罐(1)为送气罐、所述第二储气罐(2)为受气罐、所述第一储气罐(1)中气体和第一液体池(3)的液体为低温、所述第二储气罐(2)中气体和第二液体池(4)的液体为高温时，所述零功率压缩空气等密度变温迁移装置为升温升压装置；2)当所述第一储气罐(1)为送气罐、所述第二储气罐(2)为受气罐、所述第一储气罐(1)中气体和第一液体池(3)的液体为高温、所述第二储气罐(2)中气体和第二液体池(4)的液体低温时，所述零功率压缩空气等密度变温迁移装置为降温降压装置；3)当所述第一储气罐(1)为受气罐、所述第二储气罐(2)为送气罐、所述第一储气罐(1)中气体和第一液体池(3)的液体为低温、所述第二储气罐(2)中气体和第二液体池(4)的液体为高温时，所述零功率压缩空气等密度变温迁移装置为降温降压装置；4)当所述第一储气罐(1)为受气罐、所述第二储气罐(2)为送气罐、所述第一储气罐(1)中气体和第一液体池(3)的液体高温、所述第二储气罐(2)中气体和第二液体池(4)的液体为低温时，所述零功率压缩空气等密度变温迁移装置为升温升压装置。5.根据权利要求1-4之一中所述的零功率压缩空气等密度变温迁移装置，其特征在于：所述第一液体活塞缸(6)和第二液体活塞缸(8)可采用单作用活塞缸来替代，分时运行；所述气用活塞缸(7)可以采用两个单作用活塞缸并通过增加相应连接管路来实现。6.根据权利要求1中所述的零功率压缩空气等密度变温迁移装置，其特征在于：在所述第二储气罐(2)和所述气用活塞缸(7)之间的管路中或者在所述第一储气罐(1)和所述气用活塞缸(7)之间的管路中增加发电机作为做功设备运行，并将所述发电机所发的电能对外输送；所述发电机通过增设气体阀门并联在所述第二储气罐(2)和所述气用活塞缸(7)之间的管路中或者并联在所述第一储气罐(1)和所述气用活塞缸(7)之间的管路中。7.一种应用上述权利要求1-6之一的零功率压缩空气等密度变温迁移装置的运行方法：当第一储气罐(1)为送气罐、第二储气罐(2)为受气罐时，其运行过程为：在运行前，将所述第二储气罐(2)通过管路、液体阀门和第二液体活塞缸(8)注满第二液体池(4)中的液体；在运行中，通过液压控制设备(5)控制所述活塞杆带动设置在所述第一液体活塞缸(6)、第二液体活塞缸(8)和气用活塞缸(7)中的各个活塞同向运动，所述第一液体池(3)中一定体积的液体通过管路、液体阀门和第一液体活塞缸(6)迁移至所述第一储气罐(1)中，第一储气罐(1)中相同体积的压缩空气通过管路和气体阀门等密度迁移至气用塞腔缸(7)的一个气用活塞腔内，所述气用塞腔缸(7)的另一个气用活塞腔内的压缩空气通过管路和气体阀门与所述第二储气罐(2)中的液体直接接触，并且等密度迁移至所述第二储气罐(2)中；所述第二储气罐(2)中相同体积的液体通过所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜彤，李斌，傅昊，崔岩，陈紫薇，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京,11