随着我国经济的高速发展,能源供应紧张和环境污染问题也日益严重。空调负荷在城市中迅猛增长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国家扶持热门课题。蓄冷工质与蓄冷系统的研究也从水蓄冷、冰蓄冷发展到第三代的优态盐、气体水合物(暖冰)蓄冷。陆用空调蓄冷技术的不断成熟必将渗透到船舶空调领域。本文根据船舶空调的特点提出了船舶蓄冷介质的要求,并对气体水合物形成过程及特性、表面活性剂气体水合物形成过程的影响的分析,选择了适合船舶使用的蓄冷介质;提出了船舶轴带制冷压缩机暖冰蓄冷空调方案,作为蓄冷技术应用于船舶空调的一种探索。 本文根据轴带制冷压缩机的原动机转速随海况变化的特点,通过对离心式压缩机、活塞式压缩机、螺杆式压缩机、滚动转子式压缩机、涡旋式压缩机的工作特性和运行可靠性分析,确定了不同种类压缩机作为轴带压缩机的条件和适用范围。针对压缩机转速变化时流量、排出压力的变化会影响制冷系统的正常工作的问题,提出了以轴带压缩机转速为控制信号的调速器控制变向变量泵流量的液压耦合器连接方案,利用液压系统的无级变速特性和良好的安全保护性能,使轴带制冷压缩机在主机转速变化时仍能稳速运行,满足轴带离心式压缩机的转速要求。 在分析了现有的多种蓄冷装置工作特性的基础上,设计了一种可进行多种运行模式下工作的新型蓄冷装置,其优良的蓄冷、放冷特性能够满足船舶各种条件下空调负荷的需要。 本文针对船舶空调工作的特殊性,对压缩机功率、蓄冷槽的容量、空调负荷三者的匹配进行了研究,比较全蓄冷和部分蓄冷两种模式的综合效果,得出了利用夜间压缩机的富裕功率进行蓄冷补充白天系统按常规模式运行时制冷量的不足的部分蓄冷方案具有最佳的经济效益。 本文对船舶轴带制冷压缩机暖冰蓄冷空调方案从初投资、燃油消耗率、使用劣质燃料、废热利用、装置的运行效率等多个方面进行了经济性分析,分析结果表明该方案可减少初投资,运行成本不到常规空调的一半,装置的运行可靠性高于常规空调,有害物质的排放量低于常规空调。由此可见,船舶轴带制冷压缩机暖冰蓄冷空调具有良好的应用前景。