船舶轴带制冷压缩机暖冰蓄冷空调方案研究论文.doc

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1、注:本文为宁波市科技攻关项目课题1引言随着我国经济的高速发展和人民生活水平的不断提高，船舶航运业、电力工业也得到了迅速发展，由此带来的能源供应紧和环境污染问题也日益严重，严重制约了工农业生产的增长和投资环境的改善，也出现了电力供应的峰谷差不断加大。为此，节约能源、环境保护及电力资源的优化配制等研究成为国家扶持的热门课题。近年来空调负荷在城市中迅猛增长，一些大中城市的空调用电量已占其高峰用量的30%以上，加剧了电力高峰不足而低谷过剩的矛盾。因此，有显著移峰填谷、节能、环保功能的蓄冷空调系统的研究成为一个主要研究方向。船舶电力网作为向全船供电

2、的独立系统,其负荷也存在着明显的峰谷差，且其空调负荷所占比例很高，一些大、中型客船的空调负荷占到供电总负荷的50%以上，但船舶中央空调对船舶电力网的影响及优化电力资源配制的研究目前还未引起重视，也无相关的文献报道。船舶电站装机容量为满足高峰用电的需要，必须配置较大容量的发电机组，因而大多数时间处于部分负荷下工作，造成船舶电站资源的浪费。因此，将空调蓄冷技术应用到船舶中可减小船舶电站装机容量，均衡发电机组供电负荷，提高发电机组的运行效率，降低单位功率的耗油，减少有害废气的排放等有重要的意义。1.1蓄冷发展的历史蓄冷空调技术的应用在国外始于二

3、十世纪30年代的教堂。70年代由于能源危机的爆发及中央空调的使用，蓄冷空调技术在发达国家重新受到重视，90年代冰蓄冷空调技术在美国、日本等发达国家得到快速发展。如日本1990年只有228个冰蓄冷系统，而到1999年已发展到7000多个冰蓄冷系统。美国蓄能协会则预测到2010年全国空调采用蓄能技术的将达到95%以上。我国自90年代初开始引进和自制蓄冷空调设备，到2001年已有冰蓄冷空调工程100多个，转移电荷约10万KW，但还仅相当于美国的1/50或日本的1/30，离国家提出的今后5年采用蓄冷空调移峰填谷300--500万KW的要求相距甚远

4、。可以说，我国蓄冷空调技术的应用尚刚刚起步。随着电网移峰填谷的要求越来越迫切和政府推行峰谷电价的力度越来越大，蓄冷空调即将在中国掀起一个迅猛发展的高潮。从技术上看，目前国外正在实际应用的空调蓄冷方式主要是第一代的水蓄冷和第二代的冰蓄冷。水蓄冷是利用水的显热蓄冷，系统简单、技术要求低、维修方便、投资少，且夏可蓄冷、冬可蓄热，主要问题是蓄能密度小，蓄冷池容积大，故只适用于空间条件许可的场合。冰蓄冷是目前应用最多的一种蓄冷方式。冰蓄冷有多种形式，如冰盘管式、冰板式、制冰落冰式、冰球式、冰泥式等。各类蓄冰形式各有特色，适用于不同要求的场合。冰相变

5、潜热大、无污染，且可结合低温送风，但制冰要求载冷剂温度低于-5℃，比常规空调冷水机组出水7℃低很多，导致制冷量降低约30~40%，电耗约增加20%。此外，制冰蓄冷速度和融冰释冷速度受冰层厚度影响很大，为解决这一问题，一些新的冰蓄冷方式正在开发。如日本正在进行油水乳化冰浆的蓄冷与输冷研究[1]。理工大学正在研究直接接触式冰蓄冷，它是以制冷剂R123（兼作载冷剂）与水在蓄冷罐直接接触换热制取冰晶，以冰水混合物储冷和输冷[2]。针对第一代水蓄冷蓄冷密度小和第二代冰蓄冷相变温度低进而COP低的不足，相变温度高于0℃的第三代蓄冷技术应运而生。第三代

6、高温相变蓄冷介质分优态共晶盐、醇酸等低凝固点有机物和气体水合物三类。前二类蓄冷密度一般介于水和冰之间，后者蓄冷密度与冰相当，相变温度为5--12℃，故俗称暖冰，可与常规空调同工况运行，被认为是最有前途的第三代蓄冷介质。气体水合物蓄冷研究最早起始于20世纪80年代，美国橡树岭国家试验室首次以制冷剂R11、R12为水合介质形成气体水合物蓄冷。1986年日本也开始该项研究，接着，、法国、泰国等陆续进行研究、开发和生产。1993年起，华南理工大学、中科院能源研究所等也相继开展这项研究。1.2蓄冷空调国外的发展现状目前，水合物蓄冷的研究主要包括以下

7、两大方面：一是单元气体或多元混合气体形成水合物的热力学条件和动力学问题，即研究水合物形成条件、生成速度及添加剂的作用。二是暖冰蓄冷系统的开发及其性能、传热传质研究。对于第一方面问题，一些研究表明，制冷剂R11、R12、R22、R141b、R142b、R134a、R152a、R31等单元气体及其二元或三元混合气的水合物都有比较合适的相变温度、相变压力和相变潜热，可作为较理想的蓄冷介质。研究还表明，醇类特别是碳链长度适中的异戊醇对R12水合物的形成有很好促进作用[3]，次氯酸钙和苯磺酸钠对R141b水合物的形成也显著效果[4]。对于第二方面问

8、题，已研究开发的暖冰蓄冷系统主要有以下4种形式：1)利用热管机理的在蓄冷罐气层和液层分别设置蓄冷换热器和释冷换热器的蓄冷方式[5]，利用水合介质的蒸发和冷凝产生的自然循环效应作为水合循环动力，