【正文】 逐漸被螺桿式壓縮機(jī)所取代。滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)近年來已得到廣泛應(yīng)用。但這種壓縮機(jī)也有不利之處：(1)轉(zhuǎn)子和汽缸的間隙應(yīng)嚴(yán)格保證，否則會(huì)顯著降低壓縮機(jī)的可靠性和效率，因此，制造精度要求高。直到70年代初，由于能源危機(jī)的加劇及數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展，給渦旋式壓縮機(jī)的發(fā)展帶來了機(jī)遇。我國(guó)的研究開發(fā)始于1986年,由西安交通大學(xué)研制成功第一臺(tái)渦旋式壓縮機(jī)，以后經(jīng)過十余年的努力，已形成了比較成熟的渦旋式空調(diào)與制冷壓縮機(jī)設(shè)計(jì)制造技術(shù)，22～59ｋＷ的柜式空調(diào)用渦旋壓縮機(jī)已工業(yè)化小批量生產(chǎn)，其它特殊用途的渦旋壓縮機(jī)也在研究開發(fā)之中。渦旋壓縮機(jī)普遍采用間隙密封的方法，因而具有很高的可靠性，適用于軸帶，可以預(yù)見,渦旋壓縮機(jī)在我國(guó)也將會(huì)有廣闊的發(fā)展前景。 螺桿制冷壓縮機(jī)的核心部件是轉(zhuǎn)子，其轉(zhuǎn)子型線的研究巳有五十多年的歷史，至今仍是提高螺桿制冷機(jī)效率的關(guān)鍵。因此，螺桿制冷機(jī)的應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大。大連冷凍機(jī)廠于1980年開始對(duì)帶經(jīng)濟(jì)器螺桿制冷機(jī)從理論上進(jìn)行了分析計(jì)算探討，1983年大連冷凍機(jī)廠接受了機(jī)械工業(yè)部下達(dá)的關(guān)于節(jié)能產(chǎn)品的試制任務(wù)。可見帶經(jīng)濟(jì)器螺桿制冷壓縮機(jī)是很有發(fā)展前途的產(chǎn)品． 目前在我國(guó)自己建造的帶有制冷裝置的船舶上安裝螺桿式制冷機(jī)較少，特別是在捕魚的作業(yè)船上幾乎沒有，基本上都是使用活塞式制冷機(jī)。產(chǎn)品系列也正在逐步完善之中，通過國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀的分析可得出，螺桿式制冷壓縮機(jī)不僅具有良好的船用特性，而且能大幅度減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，其經(jīng)濟(jì)效益明顯高于活塞式制冷機(jī)，安全系數(shù)大。重新起動(dòng)軸帶螺桿壓縮機(jī)。 根據(jù)夜間負(fù)荷的不同可分為兩種情況：(1)當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)夜間不運(yùn)行，僅白天運(yùn)行，或者夜間運(yùn)行的空調(diào)負(fù)荷較少。日夜冷負(fù)荷都按部分釋冷方式進(jìn)行，在這種情況下，我們一般以每晝夜所需的冷負(fù)荷為依據(jù)，選擇壓縮機(jī)組。軸帶壓縮機(jī)的直接耦合、變速器耦合僅限于定速航行時(shí)使用或變工況時(shí)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速相對(duì)穩(wěn)定的情況下運(yùn)行，當(dāng)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定的情況下，軸帶離心式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速不能滿足制冷和蓄冷的要求，軸帶容積式壓縮機(jī)則會(huì)造成排氣量的下降。(3)液壓傳動(dòng)能在較大范圍內(nèi)方便地實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。液壓與電氣配合，易實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制和自動(dòng)控制，使電氣和液壓兩者充分發(fā)揮各自的長(zhǎng)處。雙向變量泵改變變量機(jī)斜盤傾角的方向，變量泵流量Q改換流向，液壓馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)速方向也隨之改變，（用于軸帶壓縮機(jī)耦合不須換向）。液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速為： （）式中： nM 、qM、分別為液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速、排量、容積效率、QT分別為變量泵的容積效率、理論流量圖34 容積調(diào)速回路的速度負(fù)載特性由上式可以看出，液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定于變量泵的流量。軸帶壓縮機(jī)液壓傳動(dòng)方式耦合是一種性能優(yōu)良的耦合方式。二是冷水機(jī)組下游布置方式，即把冷水機(jī)組放在蓄冷槽的下游,這種布置方式適合于分量蓄冷工作方式或蓄冷槽出來的冷水溫度需要繼續(xù)降低的場(chǎng)合，但冷水機(jī)組必。液壓馬達(dá)的扭矩M，主要取決于變量泵的進(jìn)出口壓力差P和液壓馬達(dá)的每轉(zhuǎn)排量qM。變向變量泵最小排量應(yīng)在柴油機(jī)最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速條件下，在變向變量機(jī)構(gòu)達(dá)到最大位置時(shí)滿足軸帶壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速要求。主機(jī)帶動(dòng)液壓泵工作，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能，向油馬達(dá)供給一定流量的壓力油液，推動(dòng)油馬達(dá)作功將液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，帶動(dòng)壓縮機(jī)工作。這對(duì)于遠(yuǎn)離陸地的海上工作的船舶尤為重要。符合船舶設(shè)備要求重量輕，體積小的要求。qc1 N0 （）夜間冷負(fù)荷Q1= C qc2 N （）夜間蓄冷量Q2= Cqc N一C qc2 N （）日間放冷量Q3= C0qc1 N0—C0qc N0 （） 令Q= Q0 +Q1，Q2= Q3；即可選擇制冷系統(tǒng)的制冷量和蓄冷槽的容量。 根據(jù)這個(gè)公式，就可得出應(yīng)配置的冷水機(jī)組的制冷能力與蓄冰槽容量。軸帶式制冷壓縮機(jī)與蓄冷器的匹配根據(jù)蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行方式的不同而采用不同的匹配方案。由于軸帶螺桿壓縮機(jī)的原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速由船舶的航行條件決定，因而其排氣量調(diào)節(jié)不能考慮要采用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，可考慮以下幾種氣量調(diào)節(jié)方法：1）停機(jī)——起動(dòng)的氣量調(diào)節(jié)該方法屬于間斷性的氣量調(diào)節(jié)?，F(xiàn)在，一般西方國(guó)家螺桿式制冷機(jī)在船上的安裝率都達(dá)80％以上；由此可見，螺桿式制冷機(jī)在船舶上應(yīng)用是發(fā)展趨勢(shì)。兩支工質(zhì)在經(jīng)濟(jì)器內(nèi)進(jìn)行熱交換，被節(jié)流后的工質(zhì)受熱蒸發(fā)成氣體，帶走高壓液體中的熱量，使高壓液體過冷，然后在蒸發(fā)器里去用于制冷，受熱蒸發(fā)的氣體進(jìn)人壓縮機(jī)的補(bǔ)氣孔口?？傊?，石油、化工、冷凍、空調(diào)等部門越來越多地途用螺桿制冷機(jī)。采用該齒形轉(zhuǎn)子加工工藝差，精加工轉(zhuǎn)子刀具使用壽命短．這種齒形相當(dāng)于國(guó)際六十年代水平，同瑞典SRM公司 D級(jí)齒形相比，不論在機(jī)器的性能指標(biāo)上，還是在轉(zhuǎn)子加工工藝上都有較大的差距，有待于我國(guó)制冷行業(yè)在實(shí)踐中不斷地改進(jìn)，以適應(yīng)發(fā)展。螺桿式壓縮機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，凡乎沒有易損零件，體積小，制冷量大，可實(shí)現(xiàn)能量控制的無級(jí)調(diào)節(jié)，工作性能可靠，一般運(yùn)轉(zhuǎn)幾萬小時(shí)才大修一次．運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)輸氣均勻．氣流沒有脈動(dòng)現(xiàn)象等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)又要看到，盡管渦旋式壓縮機(jī)在原理上有一系列突出的優(yōu)點(diǎn)，但是制造它需要有高精度的加工設(shè)備及方法，以及精確的調(diào)試裝配技術(shù)，這就限制了它的普遍使用。進(jìn)入90年代，日本松下電器公司生產(chǎn)出用于家用空調(diào)的小型全封閉式渦旋壓縮機(jī)。渦旋式壓縮機(jī)也是一種容積式壓縮機(jī)，它是利用渦旋轉(zhuǎn)子與渦旋定子的嚙合，形成多個(gè)壓縮室,隨著渦旋轉(zhuǎn)子的平動(dòng)回轉(zhuǎn)，使各壓縮室的容積不斷變化來壓縮氣體的。特別是在家用窗式空調(diào)器方面，日本自1967年以來，幾乎轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)。 滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī)滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)是回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)的一種，它是利用一個(gè)偏心圓筒形轉(zhuǎn)子在汽缸內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)來縮小工作容積，以實(shí)現(xiàn)氣體的壓縮。但活塞式壓縮機(jī)采用曲柄連桿結(jié)構(gòu)，活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，存在著慣性力，因而機(jī)器轉(zhuǎn)速受到一定限制。 國(guó)外高速多缸活塞式壓縮機(jī)產(chǎn)品由開啟式轉(zhuǎn)向半封閉式或全封閉式?；钊街评鋲嚎s機(jī)在國(guó)內(nèi)外有很長(zhǎng)的發(fā)展歷史，氨活塞式制冷壓縮機(jī)早在一百多年前就已投人市場(chǎng)，由于一百多年的發(fā)展，技術(shù)已很成熟，產(chǎn)品有很高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。這種壓縮機(jī)具有排出壓力較高、壓力不隨流量的改變而改變、小流量時(shí)效率較高等優(yōu)點(diǎn)。圖31 BCL607壓縮機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下的的特性曲線和喘振點(diǎn)圖32調(diào)速前后的工況點(diǎn)示意圖適用于軸帶離心式制冷壓縮機(jī)的機(jī)械調(diào)速方案是在增速箱齒輪加裝液力耦合器。容積型壓縮機(jī)有往復(fù)式和回轉(zhuǎn)式兩種。d適用于變工況，震動(dòng)小，抗搖擺性強(qiáng)，體積小，啟動(dòng)力矩小，制冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。接近商用冰蓄冷設(shè)備水平。從R141ｂ和水形成的氣體水合物相圖中可知：℃、該臨界分解點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度稱為臨界分解溫度。水合物生成溫度和生成速率明顯提高。(6)MP52是一種適用于船舶蓄冷空調(diào)的蓄冷介質(zhì)二、添加劑次氯酸鈣的影響次氯酸鈣是屬于一種氯化鹽類，它在水溶液中以Ca(ClO)2由此可以得到以下結(jié)論：(1)在采用制冷劑冷凝—蒸發(fā)循環(huán)作為水合動(dòng)力的間接接觸式水合物蓄冷裝置中，近共沸的三元混合工質(zhì)MP52和MP39都能夠生成水合物。從圖210(ｃ)、(ｄ)可以看到，表面活性劑對(duì)ＭＰ52水合物的放冷過程影響是相當(dāng)大的。從圖10(ａ)、(ｂ)可以看到，結(jié)晶過冷度減小了4℃，同時(shí)溫度——時(shí)間曲線的兩個(gè)峰也幾乎被削平了，這表明由于換熱效率的提高使得水合過程的熱量能夠及時(shí)地帶走。放冷的初始階段溫度上升很快,然后在16℃附近形成一個(gè)平臺(tái),這對(duì)應(yīng)著MP52水合物的融解點(diǎn),溫度大致維持不變。蓄冷過程中壓力呈指數(shù)下降，與R12很接近，比R22的壓力低得多。[11]在國(guó)內(nèi),郭開華等采用內(nèi)融式裝置對(duì)R152ａ/R141ｂ和R134ａ/R141ｂ兩種配方的混合工質(zhì)水合物，發(fā)現(xiàn)二者都能夠在常壓下生成的水合物，其水合物具有近共融的特性，共融點(diǎn)溫度在8℃左右，其蓄冷性能優(yōu)于單質(zhì)冷劑，非常適合工程應(yīng)用。針對(duì)蓄冷槽承壓或保持真空度情況，對(duì)混合工質(zhì)進(jìn)行研究就顯得越來越重要。水合物分解有明顯的滯后現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，曾經(jīng)選用過的冷凝器、加熱器一體化的蓄冷罐結(jié)構(gòu)使得冷凝器．加熱器整體浸沒在液層中，直接通過管表面冷卻液層，省卻了R141b液滴和氣泡這一媒介，忽略了水合物生成所需要的最基本要素——R141b氣體分子與水分子的充分接觸，最終導(dǎo)致水合物無法形成”。這一過程中（DE段），由于加熱水的流量較大，熱交換量也大，使得溫度上升得很快，過程十分急促，不利于空調(diào)工程的實(shí)際應(yīng)用．這一問題可通過自控系統(tǒng)控制載冷水的流量來解決。這是由于水合物形成時(shí)，需要消耗一定量R141b氣體，使R141b分壓降低，一段時(shí)間后才達(dá)到平衡。圖25 R141b(不含添加劑)氣體水合物溫度壓力變化曲線[10]隨著有序運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行，罐內(nèi)的溫度及壓力也逐漸下降，圖25真實(shí)地記錄了溫度和壓力的變化情況。 R14lb氣體在溫度較低的冷凝器表面冷凝，形成液滴，在重力的作用下，滴落到液層。該線左側(cè)為水合物和氣體的混合物．右側(cè)為水和氣的混合物，氣體水合反應(yīng)熱為氣水混合物穿出 Q－Q2線的相變熱。加入正丁醇作為表面活性劑，其主要作用是降低表面脹力，以及加強(qiáng)氣體分子與水分子間弱的作用力。這說明因流量的增大單位時(shí)間內(nèi)蓄冷量增大，放冷量隨蓄冷量增大而增大。這樣生成的水合物外殼為氣體水合物晶體，內(nèi)部為R134a氣體。17H2O（晶）十ΔH式中：ΔH為 358kJ／kg，比水結(jié)冰的相變潛熱 344kJ／kg略高圖22 氣體水合物形成實(shí)驗(yàn)裝置由于R134a（液）、水、 R134a（氣）的密度不一樣，且不能相互溶解，在蓄冷罐中存在R134a（液）與水及水與 R134a（氣）的分界面。在使用的HCFC和HFC質(zhì)中大部分是高壓水合物工質(zhì)，如R1R2R3R142b、R134a、R152a和R41等，低壓水合物工質(zhì)為少部份，如R2Rl1和 R141b等。氣體水合物是一種包絡(luò)狀晶體，氣體分子被水分子結(jié)成的晶格網(wǎng)絡(luò)堅(jiān)實(shí)地包圍在中間．形成晶網(wǎng)的水分子是以氫鍵相互結(jié)合的，然而氣體分子與分子之間的相互作用卻是較弱的范德華吸引力。同時(shí)，在熔化過程中形成的無水鹽，它的密度要比溶液大得多，就可能沉淀在容器底部。而在冷卻時(shí)，無水Na2SO4再逐漸溶解于溶液中,直至其降至轉(zhuǎn)熔溫度。其具體成分大多為美、日專利。(2)需設(shè)專用儲(chǔ)冰罐，占用一定的建筑面積。最后校核一下冷水機(jī)組能否滿足夜間蓄冷的需要，具備實(shí)用的條件。d 氣體水合物在良好的流動(dòng)性，可直接輸送熱交換面換熱，減少冷媒的循環(huán)量。蓄冷柜在接近常壓下工作，減少制冷劑泄漏的可能性。也給船舶蓄冷空調(diào)發(fā)展提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持，船舶空調(diào)應(yīng)用軸帶壓縮機(jī)暖冰蓄冷技術(shù)，可使空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷脫離船舶電網(wǎng)，減小船舶電站負(fù)荷，從而減少發(fā)電機(jī)組裝機(jī)容量，同時(shí)發(fā)電機(jī)組供電負(fù)荷也較穩(wěn)定，提高了發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行效率，降低單位功率的耗油，減少有害廢氣的排放。國(guó)家電力部一位權(quán)威人士指出：各地政府應(yīng)從提高電力資源的優(yōu)化配置，減少燃煤鍋爐煙塵和COSO2等有害物排放，保護(hù)環(huán)境的立場(chǎng)出發(fā)，制定并實(shí)施有利于引導(dǎo)用戶減少或轉(zhuǎn)移高峰需求，鼓勵(lì)在電網(wǎng)低谷時(shí)多用電的各種電價(jià)政策，要積極推廣應(yīng)用可減少或轉(zhuǎn)移高峰電力的蓄冷空調(diào)技術(shù)。在27GW以上只有12天，而實(shí)際每天達(dá)到最高負(fù)荷一般僅持續(xù)1~2小時(shí)。研究還表明，醇類特別是碳鏈長(zhǎng)度適中的異戊醇對(duì)R12水合物的形成有很好促進(jìn)作用[3]，次氯酸鈣和苯磺酸鈉對(duì)R141b水合物的形成也顯著效果[4]。第三代高溫相變蓄冷介質(zhì)分優(yōu)態(tài)共晶鹽、醇酸等低凝固點(diǎn)有機(jī)物和氣體水合物三類。冰蓄冷是目前應(yīng)用最多的一種蓄冷方式。70年代由于能源危機(jī)的爆發(fā)及中央空調(diào)的使用，蓄冷空調(diào)技術(shù)在發(fā)達(dá)國(guó)家重新受到重視，90年代冰蓄冷空調(diào)技術(shù)在美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家得到快速發(fā)展。注:本文為寧波市科技攻關(guān)項(xiàng)目課題1引言隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，船舶航運(yùn)業(yè)、電力工業(yè)也得到了迅速發(fā)展，由此帶來的能源供應(yīng)緊張和環(huán)境污染問題也日益嚴(yán)重，嚴(yán)重制約了工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的增長(zhǎng)和投資環(huán)境的改善，也出現(xiàn)了電力供應(yīng)的峰谷差不斷加大。蓄冷空調(diào)技術(shù)的應(yīng)用在國(guó)外始于二十世紀(jì)30年代的教堂。水蓄冷是利用水的顯熱蓄冷，系統(tǒng)簡(jiǎn)單、技術(shù)要求低、維修方便、投資少，且夏可蓄冷、冬可蓄熱，主要問題是蓄能密度小，蓄冷池容積大，故只適用于空間條件許可的場(chǎng)合。針對(duì)第一代水蓄冷蓄冷密度小和第二代冰蓄冷相變溫度低進(jìn)而COP低的不足，相變溫度高于0℃的第三代蓄冷技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。對(duì)于第一方面問題，一些研究表明，制冷劑R1R1R2R141b、R142b、R134a、R152a、R31等單元?dú)怏w及其二元或三元混合氣的水合物都有比較合適的相變溫度、相變壓力和相變潛熱，可作為較理想的蓄冷介質(zhì)。其中之一是用電高峰負(fù)荷增長(zhǎng)很快，電網(wǎng)負(fù)荷率逐年下降，峰谷差逐年拉大，有的電網(wǎng)峰谷差達(dá)40%。因此我國(guó)政府和電力部門十分重視鼓勵(lì)空調(diào)用戶將低谷電能轉(zhuǎn)移到高峰期來用。隨著蓄冷技術(shù)在陸地空調(diào)中應(yīng)用的成熟，推廣和普及，也將滲透到船舶空調(diào)、冷藏運(yùn)輸、冷藏倉(cāng)儲(chǔ)等領(lǐng)域。 船舶蓄冷工質(zhì)的要求a 在常壓下的氣體水合物的相變溫度在4—120C左右，使制冷系統(tǒng)有較高的COP值，并滿足送風(fēng)溫度和對(duì)空氣降溫除濕的要求。c 氣體水合物在儲(chǔ)存溫度下結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，可長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存。為充分利用建筑內(nèi)的消防水池，在確定制冷機(jī)容量與蓄冷槽的容量時(shí)，可根據(jù)消防水池的容量來計(jì)算出蓄冷量，然后根據(jù)剩余負(fù)荷量來確定冷水機(jī)組的制冷量?！?；運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性不高。目前用作空調(diào)的優(yōu)態(tài)鹽蓄冷工質(zhì)多為Na2SO4水化合物溶液，根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，熔點(diǎn)在4～8℃范圍內(nèi)優(yōu)態(tài)鹽相變材料，大多由硫酸鈉10水化合物溶液并添加其他鹽類組成。在Na2SO4與水的溶液中，%， Na2SO4溶液具有逆向的溶解特性，即在溫度升高時(shí),其溶解度反而降低，即溶液中無水Na2SO4的濃度降低。即使此時(shí)能很好的結(jié)晶，但由于沉淀離析，也會(huì)使相變材料因無法與水充分接觸而失效。(暖冰)及船舶適用性分析氟里昂氣體水合物的相變溫度在5～12℃，適于空調(diào)工況