压缩空气储能储气装置充气过程的动态热力特性研究

武书弘; 邹瀚森; 姚尔人; 席光

西安交通大学学报 ›› 2025, Vol. 59 ›› Issue (2) : 41 -49.

武书弘, 邹瀚森, 姚尔人, 席光

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摘要

为了探究储气装置充气气体状态对压缩空气储能过程中热力学参量的影响规律，在储气装置内压缩湿空气的宏观质量和能量方程基础上，考虑水发生相变时与质量变化速率相关的多种物性和状态参数的影响，对现有的热力学模型进行修正，并建立与相变速率有关的两个无量纲数。在对比验证模型计算准确性的基础上，计算了4种储气装置入口水蒸气质量分数，即含水量不同的充气过程。研究结果表明：在水蒸气质量分数为0～0.03时，储气装置入口气体含水量对储气装置内湿空气的压力影响不大，但是对于温度的影响较大；储气装置充入的湿空气达到饱和状态后发生冷凝现象，而空气对流和环境压力升高的综合作用导致产生的液态水蒸发，储气装置内冷凝水量远大于蒸发水量；由于相变会影响储气装置内（火用）值的增加量，这使得储气装置内（火用）的增加量在充气50 min时高于充入干空气的工况。因此，可根据所提的两个无量纲数表达式及物理意义，分别评估冷凝的速率和储气装置内不同相态水的占比，最终计算入口气体含水量对储气装置内（火用）的影响。