【正文】 提高壓力差P，不僅可以增大液壓馬達(dá)的輸出扭矩M，而且還可以在功率不變的前提下，使液壓元件和管路的尺寸相應(yīng)減少，但是也受到了強度、密封等的條件限制，并給管理工作帶來了不利的影響。系統(tǒng)中雙向變量泵輸出流量，決定著液壓馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)速，通過自動控制雙向變量泵A的變量機構(gòu)（斜盤傾角），使變量泵A的輸出流量Q變化，馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)速也隨之做相應(yīng)改變。(2)液壓元件慣性小，油液可視為無壓縮性，故系統(tǒng)動作靈敏、響應(yīng)快，適應(yīng)船舶海況變化迅速的要求。（2）空調(diào)系統(tǒng)部分夜間運行，而且所需的冷負(fù)荷比較大。當(dāng)蓄冷完成時脫開離合器，壓縮機停止工作，當(dāng)蓄冷須重新開始時合上離合器。通過補氣孔口補進(jìn)壓縮機的氣體，被壓縮到高壓，制冷機的功耗也必然要增加，由于制冷量增加的幅度遠(yuǎn)大于功消耗增加的幅度，使單位功功率的制冷量得到了大幅度的提高，因此，可以節(jié)省大量的電耗，達(dá)到節(jié)能的目的。 計算機技術(shù)的發(fā)展，為螺桿制冷機的轉(zhuǎn)子型線不斷更新，新結(jié)構(gòu)型式螺桿制冷機的出現(xiàn)，是螺桿制冷機的效率得到提高的基礎(chǔ)，在相同的使用條件下．其功耗已低于活塞式制冷機。目前多用于小型空調(diào)器中。但由于難以得到高精度的渦旋形狀，缺乏實用和可靠的驅(qū)動結(jié)構(gòu)以及摩擦磨損問題不能妥善解決，因此渦旋壓縮機在將近七十年的時間內(nèi)未得到普及使用。主要由汽缸、轉(zhuǎn)子、滑片、彈簧、排氣閥及偏心軸等組成。在日本除船用以及用氨作制冷劑的功率為 ～，其余的都從開啟式轉(zhuǎn)為半封閉式，即使150kw以上的中型制冷機，也已向半封式迅速發(fā)展。是目前船舶空調(diào)器使用最多的制冷壓縮機。離心式制冷壓縮機排出壓力大約與葉輪的轉(zhuǎn)速的平方成正比、流量與轉(zhuǎn)速成正比，因而這種壓縮機對壓縮機的轉(zhuǎn)速要求較高。[4]次氯酸鈣和苯磺酸鈉兩種添加劑對蓄冷過程有顯著影響,這兩種添加劑均可使水合物蓄冷時間縮短，這方面，次氯酸鈣的效果優(yōu)于苯磺酸鈉，加入8/10000次氯酸鈣后，蓄冷()所需時間縮短為不加添加劑()時的2/3；兩種添加劑均可使生成過冷度減小，苯磺酸鈉在這方面作用更顯著，3/℃℃；水合物生成速度明顯提高，蓄冷密度顯著增加。圖212所示為不加任何添加劑圖，圖213為加入次氯酸鈣(8/10000)氣體水合物蓄冷實驗溫度隨時間變化曲線（%）　圖214　為加入苯磺酸鈉(3/10000)氣體水合物蓄冷實驗溫度隨時間變化曲線。實驗中，MP52的水合反應(yīng)熱約為270kj/kg，MP39的水合反應(yīng)熱約為230kj/kg。在表面活性劑的作用下，蓄冷過程更接近于恒溫、恒壓。也就是說，MP52在形成水合物時,其特性既不同于R12，也不同于其組元氣體，而是趨向于一個共晶點。目的是用混合工質(zhì)達(dá)到調(diào)節(jié)壓力及強化傳熱傳質(zhì)和結(jié)晶。通過仔細(xì)分析蓄冷放冷過程中氣層和液層各個層面溫度分布情況，不難發(fā)現(xiàn)溫度分布與冷凝器、加熱器的位置和結(jié)構(gòu)有關(guān)。水合物出現(xiàn)后，上、下界面的水合物生成情況和結(jié)構(gòu)各不相同。R141b液滴在水層中向下運動的過程中，與周圍溫度較高的水分子進(jìn)行熱交換，將水的熱量吸收，使水的溫度降低。實驗驗證了不同正丁醇含量對氣體水合物生成中存儲冷量的影響，加入正丁醇后蓄冷量明顯提高。在下界面的氣體水合物是由水和液態(tài)R134a或細(xì)小的R134a氣泡形成的一種粉狀沉淀的結(jié)構(gòu)，當(dāng)水合物結(jié)晶顆粒中的水被R134a分子取代后，這種粉狀結(jié)構(gòu)就變?yōu)檩^大的顆粒結(jié)構(gòu)，此種氣體水合物不斷在液一液界面生成。迄今為止 RlR141b、R1R134a等的蓄冷過程、放冷過程及傳熱傳質(zhì)特性的研究已有文獻(xiàn)作了詳細(xì)的報道，針對應(yīng)用于空調(diào)蓄冷系統(tǒng)中所要解決的許多問題進(jìn)行了重點分析。而在凍結(jié)過程中，再結(jié)合水的過程只能發(fā)生在水和底部沉淀層的分界面上，從而給再結(jié)合水的過程造成困難，這也是蓄冷密度和蓄冷效率降低的一個重要因素。實際使用的Na2SO4在船舶使用水蓄冷，從理論上可利用充足的船舶固定壓載水或?qū)Ｅ搲狠d水作為蓄冷介質(zhì)，但由于船舶結(jié)構(gòu)材料的導(dǎo)熱性好，船艙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且船體外的海水換熱能力強，因而對水艙保溫要求高，保溫的成本較高。b 蓄冷密度大，以減小蓄冷柜的體積，也有利于冷量的輸送。國家經(jīng)貿(mào)委辦公廳頒發(fā)的經(jīng)貿(mào)廳技[1997]298號文，將蓄冷空調(diào)作為今后重點發(fā)展項目。對于第二方面問題，已研究開發(fā)的暖冰蓄冷系統(tǒng)主要有以下4 種形式：1) 利用熱管機理的在蓄冷罐氣層和液層內(nèi)分別設(shè)置蓄冷換熱器和釋冷換熱器的蓄冷方式[5]，利用水合介質(zhì)的蒸發(fā)和冷凝產(chǎn)生的自然循環(huán)效應(yīng)作為水合循環(huán)動力，故要求過冷度較大；2)美國加州儲熱能技術(shù)公司開發(fā)的利用R11氣體為水合介質(zhì)的外置反應(yīng)和換熱的蓄冷方式[6]，℃，但在整個蓄冷過程中，水合物與過余水形成的冰漿在輸送管道和換熱器以及蓄冷槽中循環(huán)流動，故必須保證其有足夠的流動性，以免堵塞管道和換熱器，從而限制了冰漿濃度和蓄冷密度的提高。冰蓄冷有多種形式，如冰盤管式、冰板式、制冰落冰式、冰球式、冰泥式等。為此，節(jié)約能源、環(huán)境保護(hù)及電力資源的優(yōu)化配制等研究成為國家扶持的熱門課題。從技術(shù)上看，目前國內(nèi)外正在實際應(yīng)用的空調(diào)蓄冷方式主要是第一代的水蓄冷和第二代的冰蓄冷。二是暖冰蓄冷系統(tǒng)的開發(fā)及其性能、傳熱傳質(zhì)研究。近年來空調(diào)負(fù)荷在城市中迅猛增長，加劇了電力高峰不足而低谷過剩的矛盾。測定氣體水合物相平衡特性、確定水合物的相圖及氣體水合物的生成過程中的水合過程的過冷度、生成速度、溫度等特性是選擇優(yōu)良蓄冷材料的關(guān)鍵。在陸地可利用高層建筑內(nèi)的消防水池，無需設(shè)置專用的蓄冷水池，可節(jié)省不少占地面積。所以優(yōu)態(tài)鹽蓄冷系統(tǒng)具有水和冰蓄冷兩種系統(tǒng)的優(yōu)點。7H2O)。替代工質(zhì)目前以HCFC和HFC為主。點后并產(chǎn)生一定過冷度后，在水一氣界面處開始有少量水合物晶體產(chǎn)生，無數(shù)細(xì)小的水合物晶核出現(xiàn)在水層中，使整個水相逐步變得渾濁。圖23R134a的蓄冷、放冷過程圖[10]以正丁醇及其它一元醇作為表面活性添加劑，進(jìn)行了添加劑含量對氣體水合物的生成特性的影響實驗。R141b氣體水合物形成和分解實驗開始前．蓄冷罐巳按實驗步驟加入了蓄冷媒．不加任何表面活性物質(zhì)的水，位于 R141b液層的上方，水層高300 mm；位于罐內(nèi)最底層的是R14lb液體．高30 mm：罐內(nèi)剩余的空間內(nèi)R14lb氣體及極少量的水蒸汽。圖5臨界分解溫度與起晶溫度之差．稱為過冷度ΔT。氣泡的運動可令R141b氣體與水層充分接觸。另外，罐內(nèi)絕對壓力在整個過程中保持在27－67 kPa之間，對罐的制作材料及抗壓強度要求不高，可使投資費用較低。表1 MP39和MP52各組分的四相點及與R12的對比組分Q2點溫度0CQ2點絕對壓力MPaR22R152aR124R12未知未知一、蓄冷過程分析圖28 M39水合物蓄冷的溫度變化圖27 M52水合物蓄冷的溫度變化圖27為蓄冷過程溫度變化情況，圖中可以清楚地看出，MP52在形成水合物時，溫度有兩個明顯的躍升，其溫度——時間曲線呈駝峰狀，顯示有兩種不同的水合物(即R22和R152ａ的水合物)生成,這一特點與R12迥異。因此對于水合物蓄冷而言，MP39并不是一種理想的工質(zhì)。在放冷過程中，加入表面活性劑后降低了水合物的融解溫度，促進(jìn)了水合物分解，其機理是由于氣泡的上升加快，水合物周圍的氣膜熱阻減小。苯磺酸鈉對氣體水合物生成過程從實驗中觀察發(fā)現(xiàn)，在加入次氯酸鈣后水層與Ｒ141ｂ液體層依然界限分明，水層是清澈透明的，而加入苯磺酸鈉后，液體被乳化成不透明的乳狀液，水層變得渾濁，同時上升到液面的氣泡直徑明顯縮小，上升頻率顯著增加，兩者加入后，結(jié)晶過程都有了明顯改變。添加劑加入后，水合反應(yīng)更加徹底，并在蓄冷罐整個容積內(nèi)形成了更加均勻的水合物，因此蓄冷量和蓄冷密度都隨之增加。離心式制冷壓縮機具有結(jié)構(gòu)簡單、工作安全體積小、重量輕、變速方便和能量調(diào)節(jié)范圍大可實現(xiàn)多級壓縮和節(jié)流，能適應(yīng)多種蒸發(fā)溫度要求的特點因而在大型空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用越來越多。因此，選擇離心式制冷壓縮機作為船舶軸帶壓縮機并非最佳方案。國外活塞式制冷壓縮機無論在設(shè)計制造方面，還是在運轉(zhuǎn)管理方面，都已積累了相當(dāng)多的經(jīng)驗，世界各主要工業(yè)國家也均早已形成系列，批量生產(chǎn)。這種壓縮機的缺點是轉(zhuǎn)子表面大多是復(fù)雜的曲面，給加工和檢測帶來一定的困難，此外，這種壓縮機的各部件常以保持一定的運動間隙來達(dá)到密封，氣體通過間隙勢必會引起泄漏，從而導(dǎo)致回轉(zhuǎn)式壓縮機難以達(dá)到較大的壓比，因此大多數(shù)壓縮機多在空調(diào)工況下使用。可以預(yù)見，隨著滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機的研究不斷深入和加工精度的提高，今后在小型家用空調(diào)中的應(yīng)用會越來越廣泛。在歐洲和日本，低噪聲、低振動的需要也很突出。如購買瑞典SMR公司D級齒形專利技術(shù)后，使英國 HOWDEN公司螺桿制冷機向新的水平發(fā)展。 帶經(jīng)濟(jì)器螺桿制冷機的主要功能是冷熱工質(zhì)間的換熱。由此可以看出，螺桿式壓縮機是軸帶壓縮機的理想選擇。由于制冷機組在蓄冰工況的蒸發(fā)溫度比空調(diào)工況時低,其制冷能力比空調(diào)工況差。體積小、重量輕。液壓傳動耦合的工作原理簡述如下：圖33 液壓傳動容積調(diào)速系統(tǒng)原理圖如圖所示，軸帶壓縮機的輸入軸通過增速機構(gòu)與油馬達(dá)的輸出軸相連。分析液壓耦合裝置的特性可知：圖35 改變泵流量時油馬達(dá)的輸出特性nM—油馬達(dá)轉(zhuǎn)速 M—輸出扭矩 N—輸出功率液壓馬達(dá)的實際轉(zhuǎn)速，主要取決于供入液壓馬達(dá)的流量、液壓馬達(dá)的工作容積（即每轉(zhuǎn)排量）和容積效率。4船舶軸帶制冷壓縮機暖冰蓄冷系統(tǒng)方案研究暖冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)運行方式可分為全量蓄冷和分量蓄冷。單向閥（3），（4）與低壓恒壓油源組成系統(tǒng)的低壓補油路，雙向補油。采用變向變量泵和定量油馬達(dá)的閉式系統(tǒng)可平穩(wěn)實現(xiàn)從零到最大轉(zhuǎn)速之間的調(diào)速仍保持高效率。qc1 N。排氣量較小，制冷系統(tǒng)的制冷能力不能充分發(fā)揮，可使用大速比增速，滿足排氣量的要求。上述的幾個方面特點都明顯地優(yōu)于活塞式制冷機。近年來，瑞典、德國、英國、美國、日本等國家都竟相制造，在型式上、產(chǎn)量上均有很大的提高，在結(jié)構(gòu)上、性能上更加完善。目前還不能作為船舶軸帶壓縮機最佳選擇方案。1987年,美國開始著手生產(chǎn)壓縮機并成為美國第一家渦旋式壓縮機制造公司，它的渦旋式壓縮機無論在質(zhì)量和數(shù)量上都作為美國高技術(shù)而享有很高的聲譽。70年代后，由于節(jié)能和舒適性要求越來越高，滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機在小型空調(diào)、熱泵、家用冰箱中的使用越來越廣泛，在小容量范圍(～5ｋＷ)有替代往復(fù)式壓縮機的趨勢。在蘇聯(lián)1968年更新系列時，也規(guī)定了產(chǎn)冷量從 1萬～7萬 kcal／ h的活塞式壓縮機使用半封閉。它具有各類制冷壓縮機難以取代的一些突出優(yōu)點：①壓力范圍廣，不隨排氣量而變，能適應(yīng)比較寬的冷量要求。圖31是BCL507離心壓縮機不同轉(zhuǎn)速下的實測性能曲線，由圖可知，喘振線（虛線）右側(cè)是穩(wěn)定工作區(qū)，進(jìn)氣量和壓力比隨著轉(zhuǎn)速的提高而增加，在相同的轉(zhuǎn)速下，壓力比隨著流量的增加而減少，制冷系統(tǒng)冷凝壓力的變化對排氣量的變化有很大的影響，即可通過控制冷凝壓力的方法來調(diào)節(jié)排氣量。目前常用的有離心式制冷壓縮機、活塞式壓縮機、螺桿式壓縮機等，近來渦旋式制冷壓縮機以其優(yōu)良的性能正在逐步得到應(yīng)用。從所測工況下的溫度曲線可知其水合反應(yīng)溫度，℃，℃，℃。在表面活性劑的作用下,MP52的水合過程結(jié)晶過冷度降低了約4℃，傳熱系數(shù)提高50%～70%，同時溫度變化更加平坦，接近一個恒溫—恒壓過程；而另一種非離子型表面活性劑SPAN20則對蓄冷過程無明顯效果。在放冷的初始階段，水合物分解釋放出來的氣體包圍在水合物周圍形成氣膜，傳熱系數(shù)是下降的，圖210(ｃ)的平臺階段對應(yīng)著傳熱系數(shù)最低的階段；此后產(chǎn)生的氣泡不斷增多，上升的頻率逐漸加快，增加了水層的擾動，對流換熱系數(shù)的增大又使得傳熱系數(shù)逐步回升，達(dá)到一個最大值。MP39的水合反應(yīng)熱比MP52低20%，形成水合物時沒有溫度躍升現(xiàn)象,其溫度曲線呈階梯狀(圖28)，與ＭＰ52的駝峰狀不同，同時其兩種組分也是不共晶的。水及工質(zhì)的添加量、冷凍水流量、冷凍水溫及表面活性添加劑的比例等實驗運行參數(shù)對蓄冷效果都有較大的形響。要改善這種狀況，可以通過盡量增加液層的高度，而使氣層體積減小來實現(xiàn)。R141b氣體與水作用形成水合物時釋放出形成熱，這些熱量部分用于液態(tài)R141b氣化，為形成水合物提供足夠的氣態(tài)R141b。這些氣泡向上運動，通過水層后達(dá)到氣層把R141b液層的熱量帶走。R141b為典型的低壓蓄冷工質(zhì)，其氣體分子的范德華直徑的大小（），它一般形成結(jié)構(gòu)??型氣體水合結(jié)晶。圖22所示實驗裝置中，進(jìn)行在相同工況（水高H－400mm，工質(zhì)高H。蓄冷工質(zhì)、放冷過程溫度—壓力相變關(guān)系，如圖1所示圖21 R134a氣體水合物溫壓相變圖[9]圖21中AD線近似為氟里昂R134a的溫一壓飽和線。蓄冷槽中容器不會浮起。10H2O或(NH4)2B4O7冰蓄冷空調(diào)除一般蓄冷系統(tǒng)具有的優(yōu)點外，還具有中央空調(diào)冷水機組容量較小，一次性投資較??；總用電設(shè)施少，可減少電力增容費和基本電費開支；可作為應(yīng)急冷源，提高空調(diào)系統(tǒng)運行的可靠性；供冷供熱的轉(zhuǎn)換方便；中央空調(diào)冷水機組始終處于滿負(fù)荷最佳效率運行等優(yōu)點。e 氣體水合物形成過冷度要小。在此背景下，各省市紛紛制定出峰、谷、平段供電價格，使低谷電價為高峰電價的1/2~1/6。但一個蓄冷期內(nèi)循環(huán)流過促晶器的流體量很大，粗略估計約為蓄冷罐容量的100倍左右，此外，當(dāng)暖冰達(dá)到一定濃度時，導(dǎo)熱性差的暖冰將降低內(nèi)置換熱器的換熱速率，進(jìn)而影響蓄冷速率和釋冷速率。此外，制冰蓄冷速度和融冰釋冷速度受冰層厚度影響很大，為解決這一問題，一些新的冰蓄冷方式正在開發(fā)。船舶電力網(wǎng)作為向全船供電的獨立系統(tǒng),其負(fù)荷也存在著明顯的峰谷差，且其空調(diào)負(fù)荷所占比例很高，一些大、中型客船的空調(diào)負(fù)荷占到供電總負(fù)荷的50%以上，但船舶中央空調(diào)對船舶電力網(wǎng)的影響及優(yōu)化電力資源配制的研究目前還未引起重視，也無相關(guān)的文獻(xiàn)報道。我國自90年代初開始引進(jìn)和自制蓄冷空調(diào)設(shè)備，到2001年已有冰蓄冷空調(diào)工程100多個，轉(zhuǎn)移電荷約10萬KW，但還僅相當(dāng)于美國的1/50或日本的1/30，離國家提出的今后5 年內(nèi)采用蓄冷空調(diào)移峰填谷300500萬KW的要求相距甚遠(yuǎn)。1986年日本也開始該項研究，接著，臺灣、法國、泰國等陸續(xù)進(jìn)行研究、開發(fā)和生產(chǎn)。加大電力投資規(guī)模，雖可解決遠(yuǎn)期的用電緊張狀況，但對于峰谷電差額的不斷增大卻無能為力，還將造成發(fā)電資源很大閑置，表現(xiàn)在電網(wǎng)低谷時要停掉很多機組，機