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储存的压缩空气释放出来的能量与储存时所用的能量成正比吗?

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解决时间 2021-02-18 07:02
储存的压缩空气释放出来的能量与储存时所用的能量成正比吗?
最佳答案
单位容器中储存能量的多少,即储能密度与储气的压力有关,压力越大,储存的能量越多。

储存的能量计算:(可以在热力学书上找等温过程过程功的计算公式)
由于等温压缩过程才能使得达到同样压力所耗功最少,因此我们考虑在等温过程中的压缩
假设压缩空气服从理想气体定律,pV=nRT=constant
从一个过程的初始状态A,到最终状态B,假设绝对温度恒定的TA=TB,我们的压缩做作所需的功为(负),膨胀做功为(正),那么压缩耗功为:W=pAVAln(pA/pB)
例子:我们多少能源可以存储在1立方米的储存容器,在70巴(7.0兆帕)的压力下,如果环境压力是1巴(0.1兆帕)。在这种情况下,压缩耗功即储存的能量为:
W = 7.0兆帕×1立方米×ln(0.1兆帕/ 7.0兆帕)= -29.7MJ的。(符号代表压缩外界输入系统的功)

上边是最理想的压缩过程,当然释放的时候也是等温膨胀释放的效率是最高的,但是等温压缩/膨胀过程是不容易达到的,只是作为一个量化计算最高压缩空气中最高储存的能量是多少。
压缩到10个压与压缩到100压当然有效率和能量损耗的差异,主要看你选择什么热力过程来释放能量,最为理想的就是上边说的,等温压缩-等温膨胀释放,此时,循环效率等于卡诺循环的效率,只与膨胀温度和压缩温度有关,而与压力无关。其他的释放过程效率都要低于这个循环过程。(你可以找下埃里克森热力循环的资料)
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从理论上说,将储存的压缩空气能量100%全部释放出来,与储存时所拥有的能量相比在数量上不仅成正比,而且完全相等! 实际上,能量释放的方式不同,其产生的做功效率也不同! 相比而言,如何将储存的压缩空气用更好的手段释放出来,就显得尤为重要!
单位容器中储存能量的多少,即储能密度与储气的压力有关,压力越大,储存的能量越多。 储存的能量计算:(可以在热力学书上找等温过程过程功的计算公式) 由于等温压缩过程才能使得达到同样压力所耗功最少,因此我们考虑在等温过程中的压缩 假设压缩空气服从理想气体定律,pV=nRT=constant 从一个过程的初始状态A,到最终状态B,假设绝对温度恒定的TA=TB,我们的压缩做作所需的功为(负),膨胀做功为(正),那么压缩耗功为:W=pAVAln(pA/pB) 例子:我们多少能源可以存储在1立方米的储存容器,在70巴(7.0兆帕)的压力下,如果环境压力是1巴(0.1兆帕)。在这种情况下,压缩耗功即储存的能量为: W = 7.0兆帕×1立方米×ln(0.1兆帕/ 7.0兆帕)= -29.7MJ的。
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