[发明专利]一种气-液传热系数动态测量方法

说明书

本发明公开了一种气‑液传热系数动态测量方法及装置，用压力和体积的测量代替直接测量温度，避免了温度测量响应时间长，对传感器动态性能要求高的问题。测量不喷水条件下空气的温度和空气内能；利用空气内能计算缸壁的传热系数；测量喷水条件下空气的温度，根据缸壁的传热系数，计算水雾的传热量；得到气‑水雾的传热系数，大大提高了测量精度。

技术领域

本发明涉及传热系数测量技术领域，更具体的说是涉及一种气-液传热系数动态测量方法。

背景技术

风能和太阳能等可再生能源具有间歇性和不稳定性的特点，接入电网应用面临巨大挑战。以风能为例，至2016年为止，中国的装机总量达到1.69亿千瓦，但年均运行小时数不超过1000小时，弃风率达20％以上，损失过百亿。

储能技术能够动态吸收并稳定释放能量，有效弥补可再生能源的间歇性和波动性缺点，改善发电厂、电网输出功率的可控性，提高电力系统运行的稳定性。因此，是解决可再生能源应用的关键技术之一。

常见的储能技术分为三类：机械储能、电磁储能和化学储能。压缩空气储能属于机械储能的一种，与电池储能相比，具有储能规模大(100MWh,battery<10MWh)，环境友好(没有重金属污染)，使用寿命长(40-50年，电池<20年)。

压缩空气储能技术瓶颈之一是效率低(<60％，电池>90％)。目前，大多数压缩空气储能系统都是基于绝热压缩，由于气体压缩时间短，气体导热系数小，压缩热量不能及时向环境传导，温度迅速上升，压缩功增加，并转换为热量，大约有一半的电力转换成了热量并散失。

在提高压缩空气储能效率方面有两个技术路线：1、将压缩热存储、再利用；2、减小压缩热的产生，实现等温压缩。由于压缩过程瞬间完成(毫秒级)，空气的瞬时温度难以测量,主要是因为温度传感器的响应时间长,而传热特性是提高储能效率和设计储能系统的关键，因此，有必要采用新的方法进行测量。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种气-液传热系数动态测量方法，用压力和体积的测量代替直接测量温度，避免了温度测量响应时间长，对传感器动态性能要求高的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种气-液传热系数动态测量方法，其特征在于，具体步骤包括：

1)测量不喷水条件下空气的温度和空气内能；

2)利用空气内能计算缸壁的传热系数；

3)测量喷水条件下空气的温度，根据缸壁的传热系数，计算水雾的传热量；

4)得到气-水雾的传热系数。

优选的，在上述的一种气-液传热系数动态测量方法中，基于理想气体状态方程，将气体温度的转换为对压力和体积的测量，测量初始温度、压力和体积，压缩过程中，空气的质量保持不变，测量实时压力和体积，根据公式

计算空气的温度，活塞的压缩功转换成气体的内能ΔU_air，向缸壁的传热量Q_wall和向水雾的传热量Q_water，根据空气的初始温度T_air0和实时温度T_air，空气的比热C_v，计算空气的内能

ΔU_air＝C_vm_air(T_air-T_air0)。

优选的，在上述的一种气-液传热系数动态测量方法中，在不喷水条件下测量空气的温度，缸壁内侧的面积S_wall，计算缸壁的传热系数h_wall，