本發明專利技術公開了一種太陽能轉換成氣體壓力能的設備和工藝系統，利用太陽能熱水，和常溫自來水，交替對飽和液態丙烷進行加熱和冷卻，使其溫度上升和下降。當兩種不同溫度、不同壓力的丙烷氣體作用于一組壓縮氣體氣缸兩側的2個活塞時，2個活塞中間有一根活塞桿連為一體。活塞在兩側不同的丙烷壓力下，向著丙烷壓力和溫度較小的一端運動。通過熱水和冷水切換，切換兩端的丙烷溫度、壓力，則壓縮機氣缸兩端的活塞受力改變，向著反方向運動。重復操作冷熱水加熱和冷卻兩個丙烷罐，則壓縮機不斷循環往復地壓縮被壓縮氣體(空氣、天然氣或其他氣體)，被壓縮氣體壓力理論上最高可達1.5MPa(設計為1.0MPa)。計為1.0MPa)。
【技術實現步驟摘要】
一種太陽能轉換成氣體壓力能的設備和工藝系統
[0001]本專利技術涉及一種太陽能轉換成氣體壓力能的設備和工藝系統，利用太陽能熱水，和常溫自來水，交替對飽和液態丙烷進行加熱和冷卻，使其溫度上升和下降。當兩種不同溫度、不同壓力的丙烷氣體作用于一組壓縮氣體氣缸兩側的2個活塞時，2個活塞中間有一根活塞桿連為一體。活塞在兩側不同的丙烷壓力下，向著丙烷壓力和溫度較小的一端運動。通過熱水和冷水切換，切換兩端的丙烷溫度、壓力，則壓縮機氣缸兩端的活塞受力改變，向著反方向運動。重復操作冷熱水加熱和冷卻兩個丙烷罐，則壓縮機不斷循環往復地壓縮被壓縮氣體(空氣或天然氣等各種工藝氣體)，被壓縮氣體壓力理論上最高可達1.5MPa(設計為1.0MPa)。
技術介紹
[0002]目前，國內的氣體壓縮機，都是電動機作為原動機，要消耗電能。利用電能壓縮氣體儲存能量，從節能方面來看根本作用不大。谷電儲能只是利用了電價的價格差。而太陽能作為一種最普遍常見的能源，直接用于發電或者制熱又不方便儲存。所以，利用太陽能的節能優勢和壓縮氣體可以長期儲存的優勢，可以完美結合二者的優點，規避二者的缺點。而太陽能作為熱源，被加熱對象膨脹和冷卻最容易、壓差最大的工質，是丙烷(甲烷、乙烷冷卻液化較難，丁烷戊烷加熱后壓差太小)。所以，本專利技術以太陽能為基礎動力能源，以丙烷為膨脹驅動工質，以空氣或天然氣為被壓縮氣體對象，以對稱式壓縮氣缸為工作界面，整個系統組成了一個完整、封閉、可循環的能源轉換裝置，有效地將太陽能轉變為氣體壓力能儲存起來。當然，為了獲得更大的能量密度，需要在此基礎上進一步增壓，才能產生較大的儲存效益和經濟效益。而這種機械裝置可以參見本人另一款專利技術
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自力式氣體壓縮機。
技術實現思路
[0003]為了降低壓縮氣體生產成本的問題，本專利技術避開谷電壓縮方式，提供了一種太陽能轉換成氣體壓力能的設備和工藝系統。壓縮機氣缸的2個活塞，受到2個飽和丙烷儲罐的壓力，由于人為操作2個丙烷儲罐的加熱和冷卻，使它們溫度不等，壓力不等。根據丙烷的特性可知，飽和丙烷在30攝氏度時其飽和壓力為1.02MPa，在70攝氏度時其壓力可升高至2.5MPa，壓差高達1.5MPa。壓縮機氣缸中的兩個活塞，就是在兩端的壓差作用下，往復運動，達到給被壓縮介質增壓的目的。利用這一系統，可以生產壓縮空氣、壓縮天然氣和其他壓縮氣體。進一步利用本人專利技術的自力式氣體壓縮機，還可以生產CNG、LNG等高密度天然氣、液化氣體。
附圖說明
[0004]圖1為根據本專利技術的太陽能轉換成氣體壓力能的設備和工藝系統示意圖
具體實施方式
[0005]所述太陽能轉換成氣體壓力能的設備和工藝系統，具有2個帶加熱盤管的飽和丙烷儲罐(2)和(25)和三列或多列壓縮氣缸(圖中僅以三列作為示意)。
[0006]由于各列氣缸作用和原理完全相同，屬于并聯運行模式，本文以第一列氣缸為例說明。
[0007]圖中各個數字編號的設備或者部件名稱為：(1)1號丙烷儲罐氣相出口、(2)1號丙烷罐、(3)循環水入口、(4)循環水盤管、(5)循環水出口、(6)飽和丙烷氣體管路、(7)丙烷調壓閥、(8)壓縮機左側丙烷氣體入口、(9)左側丙烷膨脹氣缸、(10)左側丙烷驅動活塞、(11)左側緩沖氣缸、(12)左側緩沖氣缸抽真空口、(13)左側壓縮氣缸氣體入口、(14)左側壓縮氣缸排氣單向閥、(15)左側壓縮氣缸、(16)壓縮氣缸活塞(17)右側壓縮氣缸、(18)右側壓縮氣體入口、(19)右側緩沖氣缸抽真空口、(20)右側壓縮氣缸出口、(21)右側緩沖氣缸、(22)右側丙烷驅動活塞、(23)右側丙烷膨脹氣缸、(24)右側丙烷入口、(25)右側丙烷儲罐。
[0008]左側和右側各個部分是對稱的，因此，右側個別零部件不再重復標記。
[0009]2個儲罐分別對應壓縮機氣缸的2個端部驅動入口(8)和(24)。
[0010]假設氣缸截面積為S，各個氣缸截面積相等。壓縮機被壓縮介質為空氣。從自然空氣中吸氣。被壓縮介質自然壓力為1個大氣壓(絕壓)，約為0.1MPa(絕壓)。本文因為涉及到局部抽真空，所以都以絕對壓力來計算。
[0011]初始時刻，2個丙烷儲罐溫度都是30攝氏度，壓力都是1.02MPa。各個氣缸受力的情況：(9)左側丙烷膨脹氣缸，壓強1.02MPa，壓力1.02S。方向向右。(11)左側緩沖氣缸，初始壓力為設定壓力，從抽真空口(12)預先將其抽真空至絕對空氣壓力0.03MPa(30KPa)，然后永久封閉。其受力為0.03S，方向向左。(15)左側壓縮氣缸，其初始壓力為0.1MPa(絕壓)，壓力為0.1S，方向向右。(17)右側壓縮氣缸，其初始壓力為0.1MPa(絕壓)，壓力為0.1S，方向向左。(21)右側緩沖氣缸，初始壓力為設定壓力，從抽真空口預先抽走空氣至絕對壓力0.03MPa，然后永久封閉。其受力為0.03S，方向向右。(23)右側丙烷膨脹氣缸，壓強1.02MPa，壓力1.02S。方向向左。
[0012]此時，氣缸和活塞左右受力總體平衡，力的矢量和為零，活塞處于靜止狀態。
[0013]下一刻，利用太陽能熱水和循環水泵，經過加熱盤管，給圖中左側1號丙烷儲罐(2)進行加熱，將其溫度提升至70攝氏度(假設初始溫度為30攝氏度)。其壓力將從1.02MPa升高至2.5MPa。右側2號丙烷儲罐(25)此時不進行加熱，維持初始狀態(30攝氏度，1.02MPa)。左右兩側的壓差約等于1.5MPa。在壓差的作用下，活塞(16)向右側運動。
[0014]活塞向右運動時，各個氣缸容積、壓強發生變化，活塞的受力發生變化。尤其是(17)右側壓縮氣缸壓力越來越大，對活塞運動阻力越來越大。
[0015]當活塞運動位移和余隙長度比值為10時，(17)右側壓縮氣缸壓強增大至10倍，即1.0MPa，達到設計的排氣壓力，排氣自動單向閥(20)打開，向高壓氣體儲罐輸氣。此后，無論活塞向右位移多少，(17)右側壓縮氣缸壓強都是1.0MPa不變。而左側壓縮氣缸(15)處于膨脹狀態，其進氣自動單向閥(13)自動打開吸氣，其缸內壓力維持0.1MPa不變。
[0016]當活塞繼續向右運動，其總位移與余隙長度比值達到20倍時，各個氣缸活塞的受力左右基本均衡。經計算，可知：
[0017]此時各個氣缸受力的情況：(9)左側丙烷膨脹氣缸，壓強2.5MPa，壓力2.5S。方向向
右。(11)左側緩沖氣缸，壓強0.6MPa，其受力為0.6S，方向向左。(15)左側壓縮氣缸膨脹，進氣自動單向閥打開吸氣，其壓強0.1MPa不變，其受力為0.1S，方向向右。(17)右側壓縮氣缸，壓強1.0MPa，其受力為1.0S，方向向左。(21)右側緩沖氣缸，壓強0.015MPa，其受力為0.015S，方向向右。(23)右側丙烷膨脹氣缸，壓強1.02MPa，壓力1.02S。方向向左。
[0018]設計每個氣缸的長度都相同，長度為L。觀察右側被壓縮氣缸(17)，活塞開始運動前，位于氣缸中間位置。當活塞向右運動0.本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.本發明提供了一種太陽能轉換成氣體壓力能的設備和工藝系統。壓縮機氣缸的2個活塞，受到2個飽和丙烷儲罐的壓力，由于人為操作2個丙烷儲罐的加熱和冷卻，使它們溫度不等，壓力不等。根據丙烷的特性可知，飽和丙烷在30攝氏度時其飽和壓力為1.02MPa，在70攝氏度時其壓力可升高至2.5MPa，壓差高達1.5MPa。壓縮機氣缸中的兩個活塞，就是在兩端的壓差作用下，往復運動，達到給被壓縮介質增壓的目的。利用這一系統，可以生產壓縮空氣、壓縮天然氣和其他壓縮氣...
【專利技術屬性】
技術研發人員：袁偉，
申請(專利權)人：北京新興智遠工程設計服務有限公司，
類型：發明
國別省市：
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