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主题:无事乱说车 -- epimetheus

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家园 压缩空气是储能的合适方法么?

想象有一车

车重1.6吨,以12km/h的速度行驶,车具有动能是:

1600*(12*10^3/3600)^2 = 17.8kj

这辆车行驶速度为60km/h的时候,具有动能

1600*(60*10^3/3600)^2 = 445kj

想象有一高压钢瓶,设计承受20MPa压力,容积12L(就是潜水的高压气瓶)

现在内部混合了氮气、某种液压油:在20Mpa下,含油11L、含气体1L

打开阀门,压缩氮气推出液压油,液压油推动液压泵做功,直到液压油全部推出去

那么作为储能物质的气体,从20Mpa、1L的状态,变为了12L,某个压强状态。

假设这个过程足够缓慢,没有温度的剧烈变化,那么可以知道

20MPa*1L = N MPa*12L

终止的压强N就是1.67Mpa

这个过程的做功,按照某个并没有理解的公式,是:

20Mpa * 1L * ln(20Mpa/1.67MPa)

这样就有50kj,似乎能够将汽车加速到将近20km/h

上面有一点没有说,不是压缩气体直接推动气缸或是涡轮做功,而是液压油这么做。气体用作储能而不是直接做功的工质。目的仅仅是为了避免气体在作为工质的时候,局部体积压强剧列变化,造成热负荷,导致增压困难。而问题代价就在于,首先造成了压缩储能的总量是受限的,12L的钢瓶,却只有1L高压气体,而不是12L*20MPa。这毕竟是数量级上的差距啊。此外就意味着至少12L的液压油,大概12Kg的重量。

若是12L装满20Mpa气体,完全释放做功能释放的理论能量最大20*12*ln(20/0.1)=1.2Mj。这个数字顶的上炮弹了。相当于一辆1.6吨的汽车行驶在将近100km/h的动能。

花费大概30L的体积,至少浪费12kg,仅仅能存储50kj的能量,看来不行啊,另外的油管、液压泵还没说呢。

看来还是使用气体做功好一点啊。液体作为工质的想法,画蛇添足

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