【正文】 組的頻繁啟停不僅增加能耗，而且影響機組壽命，是很不經(jīng)濟的運行方式。對于交通運輸鏈中的倉儲、運輸環(huán)節(jié)中，蔬菜、水果等物品也需要控溫儲存和運輸，蓄冷技術也有廣泛的發(fā)展前景。 水蓄冷及船舶適用性分析水蓄冷是利用3－7oC的低溫水進行蓄冷，可直接與常規(guī)系統(tǒng)匹配，無需其它專門設備。（4）由于存在著結晶過冷度，冷水機組蒸發(fā)溫度大大低于普通冷水機組，使制冷系統(tǒng)蒸發(fā)溫度進一步降低，COP系數(shù)下降，制冷系統(tǒng)運行經(jīng)濟性降低，并可能造成壓縮機的回油困難和增加液擊的可能。在實際冷卻的情況下，溶液內(nèi)部不可能完全平衡。對于簡單氣體水合物而言有型和Ⅱ型兩種結構。這個動態(tài)的過程持續(xù)進行，整個蓄冷槽內(nèi)的溫度和壓力持續(xù)下降，直到到達圖1中的臨界點Q。初始冷凍水的溫度是影響水合物實際過冷度的主要因素，過冷度根據(jù)不同工況有所不同。當溫度低于TQ2時，水合物才有可能形成。隨著液層溫度的下降，溫差減小，蒸發(fā)．冷凝也漸漸變得平緩，溫降趨勢變得緩慢。放冷的情況與第一循環(huán)基本一致．圖26中記錄了蓄冷過程中狀態(tài)點的變化情況，從各個狀態(tài)點的分布情況，可以看R141b氣體水合物生成時的溫度及壓力：T一 ℃，P－41986 kPa，與臨界分解溫度之間有70C的過冷度．圖6 蓄冷過程得以實現(xiàn)以及水合物的產(chǎn)生是依靠R141b冷凝液滴和氣泡在氣層及液層中的相向運動。這樣放冷時，便可避免由于水合物各個層面存在溫差而引發(fā)的溫度回升滯后現(xiàn)象．總結連續(xù)3個周期的蓄冷放冷實驗，可以發(fā)現(xiàn)第一循環(huán)水合物生成必須有較大的過冷度，水合物的形成點較低。[11]為了探討混合工質的水合物生成特性，選擇由R2R152ａ和R124組成的三元近共沸混合物MP39和MP52作為討論的切入點。放冷的初始階段,外界入的熱量幾乎全部轉化為水的顯熱。同時，R22本身是一種相當活躍的水合工質，配比的變化會使得水合物特性產(chǎn)生一些不同。在次氯酸鈣溶解度(20/10000)范圍內(nèi)適度增大添加比例。次氯酸鈣和苯磺酸鈉均可使水合物生成過冷度減小，苯磺酸鈉的作用更顯著，3/℃℃。容積式壓縮機又有往復式、回轉式兩類。齒輪箱增速簡單易行，成本低廉，運轉可靠，并通過加強系統(tǒng)管理使功耗降低，經(jīng)濟效益明顯。大連冷凍機廠已發(fā)展成為我國制冷機制造行業(yè)中規(guī)模最大的專業(yè)廠，是我國制冷設備成套出口的最主要廠家，1959年開始自行開發(fā)活塞式制冷壓縮機，投人可觀的人力和財力，在性能和可靠性方面取得了顯著的成績，是我國制冷機制造業(yè)中產(chǎn)品品種最多、規(guī)格最全、成套能力最強、出口創(chuàng)匯最多的廠家，該廠制造的七個系列活塞制冷壓縮機產(chǎn)品均達到了世界九十年代初的先進水平?；剞D式壓縮機是借助于轉子在汽缸內(nèi)作回轉動運來實現(xiàn)工作容積的周期性變化，從而進行氣體的壓縮。(2)由于在有相對運動的部位必須有油潤滑，而這種壓縮機仍有氣閥，因此，該機型既不易設計成無油型，也不易采用其它無氣閥回轉式壓縮機所采用的噴油系統(tǒng)。縱觀渦旋式壓縮機的發(fā)展歷史，可以看出，渦旋壓縮機作為一種新型壓縮機，它具有效率高、可靠性強、噪聲低、重量輕和尺寸小等特點，倍受國內(nèi)外重視,被稱為全新一代壓縮機。近幾年來，世界各國均致力于研究螺桿制冷機的轉子齒形，每年國外專利文獻中都可以找到數(shù)十條有關的發(fā)明。對KA16C帶經(jīng)濟器螺桿制冷機進行了試驗研究，經(jīng)過上千小時的探索、比較、論證和試驗室測定，并經(jīng)過工業(yè)運轉考核，比同行業(yè)螺桿制冷機生產(chǎn)廠提高一年月，于1986年7月迎過國家技求鑒定，在低溫工況下，節(jié)能效果顯著。隨著制冷技術的發(fā)展，活塞式制冷機在船舶上的統(tǒng)治地位即將被螺桿式制冷機所代替。在這種情況下，熱平衡計算公式應為：總制冷量 Q =Cqc N ()日間放冷 Q0= C0qc N。液壓傳動方式耦合具有單位重量功率大、反應快、易控制、輸出力大等諸多優(yōu)點，并且通過變向變量泵的無級調速的特性，滿足柴油機轉速不穩(wěn)定的情況下軸帶壓縮機的轉速穩(wěn)定要求，通過增速裝置滿足離心式壓縮機轉速要求，保證設備的正常運行。(8) 傳動平穩(wěn)，能吸收沖擊，允許頻繁換向，可以進行不停車變速。如果變量泵和液壓馬達的容積效率是不變的，只要流量保持不變那么液壓馬達的速度和負載無關。根據(jù)暖冰蓄冷槽和冷水機組在蓄冷系統(tǒng)中的相對位置關系，可有兩種布置方式；一是冷水機組上游布置方式，即把冷水機組放在蓄冷槽的上游，這種布置方式適合于全量蓄冷工作方式或者是蓄冷槽的出口溫度無需再降低的情況，且冷水機組的工作在較高的溫度，其效率較高。為了保持軸帶壓縮機的轉速穩(wěn)定，使軸帶發(fā)電機在主柴油機變速的情況下仍能保持恒定轉速運轉，維持軸帶壓縮機轉速穩(wěn)定，保證制冷系統(tǒng)正常運行，安裝一個液壓調速器自動控制變量泵的流量調節(jié)機構，通過控制變量泵流量控制液壓馬達的轉速穩(wěn)定在額定轉速，保證壓縮機排量滿足制冷系統(tǒng)的工作要求。當動力設備發(fā)生故障時，安全閥可應急動作，起安全保護作用。總制冷量 Q=24Cqc （）日間冷負荷Q0= C。3）減荷閥調節(jié)減荷閥關閉，停止進氣，螺桿壓縮機排氣量為0；減荷閥打開，螺桿壓縮機進氣，螺桿壓縮機投入工作，從而調節(jié)排氣量。所以此后日本將大批的螺桿式制冷機安裝上船，特別是漁船上。日本前川制作所，現(xiàn)生產(chǎn)的活塞式制冷機最大缸徑為125mm，淘汰了大型活塞式制冷機。此后，這種螺桿壓縮機的結構不斷完善，噴油螺桿式壓縮機在大、中制冷量的場合，日益顯現(xiàn)出其優(yōu)越性。時隔兩年，日本日立公司開發(fā)出22～37ｋＷ的全封閉渦旋式壓縮機，并用于單元式空調機上。國外生產(chǎn)開啟式壓縮機冷量范圍(R22)1675～2512KJ/ｈ，主要產(chǎn)品有日本東芝公司的KRHDAL系列，日立公司的T、W、M型系列?？傮w來說，選擇活塞式壓縮機作為軸帶壓縮機是較理想的方案。③無需耗用特殊鋼材，加工比較容易，造價也較低廉。由圖可知，在轉速提高后，制冷系統(tǒng)的工況點由B移到A，進氣量和壓力比隨著轉速的提高而增加，壓力比的增加幅度大于流量的增加幅度。c軸帶式制冷壓縮機排氣量調節(jié)功能可滿足空調器不同運行方式負荷變化的要求。圖4所示的蓄冷過程所需時間為不加添加劑時的68%，而圖214所示蓄冷過程所需時間卻為不加添加劑時的92%。(5)混合工質水合物的分解過程與單工質具有相同的特性,存在溫度平臺現(xiàn)象,傳熱系數(shù)大幅振蕩,與飽和池沸騰類似。這表明傳熱系數(shù)提高的同時振蕩也更加劇烈，這與圖210(ｃ)的結果是吻合的。二、 放冷過程分析從圖29可以看出，MP52放冷時的溫度變化與單工質相似。針對不同工質所要選擇的添加劑種類及添加量亦不同。加熱器位置和結構不合理，會導致在放冷過程中，位置較低的層面溫度回升。這時溫度、壓力在一定范圍內(nèi)保持穩(wěn)定，冷卻水進出口溫度差浮動很小．上、下界面水合物持續(xù)穩(wěn)定生成，直至水合物結滿全桶（D點）．放冷時，加熱器表面溫度較高，因此，加熱器附近的水合物首先分解，產(chǎn)生大量的 R141b氣體，這些氣泡向上運動，與位于上方尚未分解的水合物接觸，溫度較水合物高，因而在水合物表面上冷凝．放出熱量．而水合物吸收氣泡放出的熱量后分解．由此，引發(fā)了水合物的分解過程。然后再通過冷凝器表面與冷卻水換熱，以達到整個罐內(nèi)物質冷卻的目的。圖24 典型氣體水合物（R141b）溫壓相圖[10]圖中Q－Q2線為氣體水合物反應相變線（三相共存線）。對加入3%正丁醇的情況，蓄冷量隨冷凍水流量的增加而明顯增加。沿圖1中線DA氣體水合物生存的方程為：R134a（氣）＋17H2O（液）==R134a(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℃，適于空調工況，且水合物晶體易融解和生成，傳熱效果好，因而氣體水合物蓄冷是比冰蓄冷更有效率的一種蓄冷技術。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,其溶解度反而降低，即溶液中無水Na2SO4的濃度降低?！?；運行的經(jīng)濟性不高。c 氣體水合物在儲存溫度下結構穩(wěn)定，可長時間儲存。隨著蓄冷技術在陸地空調中應用的成熟，推廣和普及，也將滲透到船舶空調、冷藏運輸、冷藏倉儲等領域。其中之一是用電高峰負荷增長很快，電網(wǎng)負荷率逐年下降，峰谷差逐年拉大，有的電網(wǎng)峰谷差達40%。針對第一代水蓄冷蓄冷密度小和第二代冰蓄冷相變溫度低進而COP低的不足，相變溫度高于0℃的第三代蓄冷技術應運而生。蓄冷空調技術的應用在國外始于二十世紀30年代的教堂。70年代由于能源危機的爆發(fā)及中央空調的使用，蓄冷空調技術在發(fā)達國家重新受到重視，90年代冰蓄冷空調技術在美國、日本等發(fā)達國家得到快速發(fā)展。第三代高溫相變蓄冷介質分優(yōu)態(tài)共晶鹽、醇酸等低凝固點有機物和氣體水合物三類。在27GW以上只有12天，而實際每天達到最高負荷一般僅持續(xù)1~2小時。也給船舶蓄冷空調發(fā)展提供強有力的技術支持，船舶空調應用軸帶壓縮機暖冰蓄冷技術，可使空調系統(tǒng)負荷脫離船舶電網(wǎng)，減小船舶電站負荷，從而減少發(fā)電機組裝機容量，同時發(fā)電機組供電負荷也較穩(wěn)定，提高了發(fā)電機組的運行效率，降低單位功率的耗油，減少有害廢氣的排放。d 氣體水合物在良好的流動性，可直接輸送熱交換面換熱，減少冷媒的循環(huán)量。(2)需設專用儲冰罐，占用一定的建筑面積。而在冷卻時，無水Na2SO4再逐漸溶解于溶液中,直至其降至轉熔溫度。氣體水合物是一種包絡狀晶體，氣體分子被水分子結成的晶格網(wǎng)絡堅實地包圍在中間．形成晶網(wǎng)的水分子是以氫鍵相互結合的，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。17H2O（晶）十ΔH式中：ΔH為 358kJ／kg，比水結冰的相變潛熱 344kJ／kg略高圖22 氣體水合物形成實驗裝置由于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。這說明因流量的增大單位時間內(nèi)蓄冷量增大，放冷量隨蓄冷量增大而增大。該線左側為水合物和氣體的混合物．右側為水和氣的混合物，氣體水合反應熱為氣水混合物穿出 Q－Q2線的相變熱。圖25 R141b(不含添加劑)氣體水合物溫度壓力變化曲線[10]隨著有序運動的進行，罐內(nèi)的溫度及壓力也逐漸下降，圖25真實地記錄了溫度和壓力的變化情況。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，不利于空調工程的實際應用．這一問題可通過自控系統(tǒng)控制載冷水的流量來解決。水合物分解有明顯的滯后現(xiàn)象。[11]在國內(nèi),郭開華等采用內(nèi)融式裝置對R152ａ/R141ｂ和R134ａ/R141ｂ兩種配方的混合工質水合物，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，共融點溫度在8℃左右，其蓄冷性能優(yōu)于單質冷劑，非常適合工程應用。放冷的初始階段溫度上升很快,然后在16℃附近形成一個平臺,這對應著MP52水合物的融解點,溫度大致維持不變。從圖210(ｃ)、(ｄ)可以看到，表面活性劑對ＭＰ52水合物的放冷過程影響是相當大的。(6)MP52是一種適用于船舶蓄冷空調的蓄冷介質二、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從R141ｂ和水形成的氣體水合物相圖中可知：℃、該臨界分解點對應的溫度稱為臨界分解溫度。d適用于變工況，震動小，抗搖擺性強，體積小，啟動力矩小，制冷系統(tǒng)結構簡單。圖31 BCL607壓縮機在不同轉速下的的特性曲線和喘振點圖32調速前后的工況點示意圖適用于軸帶離心式制冷壓縮機的機械調速方案是在增速箱齒輪加裝液力耦合器。活塞式制冷壓縮機在國內(nèi)外有很長的發(fā)展歷史，氨活塞式制冷壓縮機早在一百多年前就已投人市場，由于一百多年的發(fā)展，技術已很成熟，產(chǎn)品有很高的技術經(jīng)濟指標。但活塞式壓縮機采用曲柄連桿結構，活塞作往復運動，存在著慣性力，因而機器轉速受到一定限制。特別是在家用窗式空調器方面，日本自1967年以來，幾乎轉子式壓縮機。進入90年代，日本松下電器公司生產(chǎn)出用于家用空調的小型全封閉式渦旋壓縮機。螺桿式壓縮機具有結構簡單，凡乎沒有易損零件，體積小，制冷量大，可實現(xiàn)能量控制的無級調節(jié)，工作性能可靠，一般運轉幾萬小時才大修一次．運轉時輸氣均勻．氣流沒有脈動現(xiàn)象等優(yōu)點。總之，石油、化工、冷凍、空調等部門越來越多地途用螺桿制冷機?，F(xiàn)在，一般西方國家螺桿式制冷機在船上的安裝率都達80％以上；由此可見，螺桿式制冷機在船舶上應用是發(fā)展趨勢。軸帶式制冷壓縮機與蓄冷器的匹配根據(jù)蓄冷空調系統(tǒng)的運行方式的不同而采用不同的匹配方案。qc1 N0 （）夜間冷負荷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。這對于遠離陸地的海上工作的船舶尤為重要。變向變量泵最小排量應在柴油機最低穩(wěn)定轉速條件下，在變向變量機構達到最大位置時滿足軸帶壓縮機轉速要求。二是冷水機組下游布置方式，即把冷水機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)降低的場合，但冷水機組必。液壓馬達的轉速為： （）式中： nM 、qM、分別為液壓馬達轉速、排量、容積效率、QT分別為變量泵的容積效率、理論流量圖34 容積調速回路的速度負載特性由上式可以看出，液壓馬達的轉速決定于變量泵的流量。液壓與電氣配合，易實現(xiàn)遠距離控制和自動控制，使電氣和液壓兩者充分發(fā)揮各自的長處。軸帶壓縮機的直接耦合、變速器耦合僅限于定速航行時使用或變工況時柴油機轉速相對穩(wěn)定的情況下運行，當柴油機轉