[发明专利]一种实现气体等温压缩膨胀的活塞装置

说明书

本发明公开了属于气体等温压缩膨胀技术领域的一种实现气体等温压缩膨胀的活塞装置，包括：活塞缸、活塞、液体腔室、气体腔室、平板、动力设备、活塞杆、气体注入管道和气体排出管道，其中平板将活塞缸分隔成液体腔室和气体腔室两部分，液体腔室中储有液体，活塞杆连动活塞上下运动实现气体压缩或膨胀，运行过程中，液体流下，气体向上运动，利用气液混合，实现液体对气体的控温；本装置在稳定气体温度变化的同时，解决了气体缩放时剧烈温度变化对设备的损坏和危害，同时也降低了对储能设备硬件要求；且本装置具有可以就地安装、气体和液体间的热交换充分、能量利用效率高的特点。

专利领域

本发明属于气体等温压缩膨胀技术领域，特别涉及一种实现气体等温压缩膨胀的活塞装置。

背景技术

储能技术已被视为电网运行过程中的重要组成部分，其中压缩空气储能应用较为广泛。但压缩空气储能存在一定的局限性，传统压缩空气储能的主要缺点是通常与燃气轮机配合，需要消耗燃气，产生环境污染，易泄露，能量密度低，且空气压缩、膨胀时，温度变化剧烈，对设备的伤害较大，造成检修成本高。

近年来，已有研究将液体活塞应用于压缩空气储能中，解决了压缩空气储能所带来的环境污染问题，但空气压缩或膨胀过程多为绝热或自由膨胀过程，温度变化剧烈，产生热量不易保存，压缩空气势能不能完全利用，储能利用效率低。

国内外现有的液体活塞中，活塞腔内无储液的液体腔室，且无气液热交换的装置。其弊端在于气体缩放过程多为绝热、自由膨胀过程，使得压缩空气释放能量效率低。

由于传统气体压缩储能的过程中存在热量损失和膨胀释能时低温导致压强迅速下降能量损耗大的问题，所以本发明目的在于利用液体比热容大的原理，对气体实现控温，实现气体等温压缩膨胀，提高能量转换效率，以解决在气体压缩膨胀时的热能损耗过大的问题。

发明内容

针对在背景技术中提到的问题，本发明提出了一种实现气体等温压缩膨胀的活塞装置，其特征在于，包括：开放式活塞缸、活塞、液体腔室、气体腔室、平板、动力设备、活塞杆、第一气体注入管道和第一气体排出管道；其中活塞安装于开放式活塞缸内，活塞在开放式活塞缸内部的开放端上下竖直滑动；活塞通过活塞杆与开放式活塞缸外部的动力设备相连，其中动力设备为实现气体压缩或膨胀的能量转换设备；活塞与开放式活塞缸间完全密封；平板上开有筛孔；

当开放式活塞缸的开口朝向下时，平板与开放式活塞缸的活塞壁水平固接且位于开放式活塞缸的封闭端与活塞之间，液体腔室位于开放式活塞缸的封闭端顶部，由平板和开放式活塞缸围成的空间为液体腔室，该液体腔室通过顶部的第一气体排出管道与外部气体排出管道相连；此时平板、活塞和开放式活塞缸所围成的空间为气体腔室，且该气体腔室通过顶部的第一气体注入管道与外部气体注入管道相连；

当开放式活塞缸的开口朝向上时，活塞为下端开放的中空活塞，平板水平固接于活塞的下方，且平板与活塞围成的空间为一个液体腔室，该液体腔室通过顶部的第一气体排出管道与外部气体排出管道相连，且该液体腔室随活塞一同在开放式活塞缸内竖直滑动；此时活塞与开放式活塞缸的封闭端围成的空间为气体腔室，且该气体腔室通过底部的第一气体注入管道与外部气体注入管道相连。

一种实现气体等温压缩膨胀的活塞装置，其特征在于，包括：密封活塞缸、长杆活塞、上部液体腔室、中部液体腔室、中部气体腔室、下部气体腔室、上部平板、中部平板、长活塞杆、第二气体排出管道、第三气体排出管道、第二气体注入管道和第三气体注入管道；其中密封活塞缸内安装有下端开放的长杆活塞，长杆活塞于密封活塞缸内自由上下滑动；长活塞杆固接于长杆活塞的顶部且与密封活塞缸外部的动力设备相连，其中动力设备为实现气体压缩或膨胀的能量转换设备；

中部平板水平固接于长杆活塞的底部，长杆活塞与中部平板围成的空间为中部液体腔室；中部液体腔室通过安装于其顶部的第三气体排出管道与外部气体排出管道相连；