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誰かが、たとえば、圧縮空気貯蔵の物理学の式を説明できますか?

圧縮空気エネルギー貯蔵(CAES)は、圧縮空気の形でエネルギーを保存し、それを放出して電力を生成したり、他の作業を行ったりするための技術です。

CAESの基本原則には、次の手順が含まれます。

•圧縮:空気は、空気圧縮機を使用して断熱的に圧縮されます(つまり、周囲との間での有意な熱伝達なし)。

•冷却:圧縮空気は、熱交換器を使用して周囲温度まで冷却され、圧縮中に発生した熱を除去し、その体積をさらに減らします。

•貯蔵:冷却された圧縮空気は、塩の洞窟、枯渇したガス貯水池、帯水層などの適切な地下貯蔵施設に保管されます。

•拡張:必要に応じて、保存された圧縮空気がタービンを介してより低い圧力に戻され、保存されたポテンシャルエネルギーを運動エネルギーに変換します。

•発電:拡張された空気は発電機を通過し、ローターが回転して電気を生成します。

•熱回収:タービンからの排気空気には、熱交換器を使用して回収するためにコンプレッサーに入る空気を予熱することができます。これにより、システムの全体的な効率が向上します。

式を説明するには、次のパラメーターを備えたCAESシステムを検討してください。

•初期空気圧:1 ATM

•最終空気圧:10 ATM

•初期気温:25°C

•最終気温:35°C

•タービン効率:80%

•ジェネレーターの効率:90%

•エアコンプレッサーと熱交換器の全体的な効率:85%

1。圧縮作業:空気を圧縮するために必要な作業は、式を使用して計算できます。

圧縮作業=(p2v2 -p1v1)/n、

ここで、P1とP2は初期および最終圧力であり、V1とV2は初期および最終ボリュームであり、「N」は空気のポリトロピック指数(約1.4)です。

2。冷却作業:冷却プロセスが等変量(一定の圧力)であると仮定し、完全な熱伝達を仮定すると、圧縮空気を冷却するために必要な作業は次のとおりです。

冷却作業=M * C_V *(T2 -T1)、

T1とT2は初期温度と最終温度であり、Mは空気の質量であり、C_Vは一定の体積(約718 j/kg-k)での特異的熱の熱です。

3。熱回収:タービンの排気空気から回収できる熱は、次のことを計算できます。

熱回収=M * C_P *(T3 -T4)、T3は排気温度、T4はコンプレッサーに入る空気の温度、C_Pは一定の圧力(約1004 j/kg -k)での特異的な空気熱です。

4。発電:タービンによって生成される電力は、次のように与えられます。

POWER =M *(H1 -H2) * n、

ここで、H1とH2はタービンの入口と出口の空気の特定のエンタルピーであり、$ \ eta $はタービン効率です。

次に、システム全体の効率を計算できます。

システム効率=(電力出力 /圧縮 +冷却作業)

指定された数値を差し込むことにより、これらのそれぞれを計算し、CAESシステムのシステム全体の効率を決定します。

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