芻議如何提高燃?xì)廨啓C(jī)裝置的熱效率

樸文哲

摘 要：眾所周知，燃?xì)廨啓C(jī)在運(yùn)作的時(shí)候會(huì)受到外在的溫度的干擾，當(dāng)外在的溫度變高的時(shí)候，設(shè)備的出力就會(huì)變低，此時(shí)的效率也受到一定的影響，尤其是在夏天氣溫比較高的時(shí)候，這種現(xiàn)象更是顯著。文章以此為前提具體的論述了如何提升設(shè)備熱效率方面的內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：燃?xì)廨啓C(jī)；熱效率；進(jìn)氣冷卻

燃?xì)廨啓C(jī)是我們?cè)诠ぷ髦谐Ｒ?jiàn)的一種設(shè)備，它屬于熱機(jī)的一個(gè)類(lèi)型。它是一個(gè)大的名稱(chēng)范圍，其類(lèi)型多種多樣，但是原理都是基本相同的。而一般所指的燃?xì)鉁u輪引擎，通常是指用于船舶（以軍用作戰(zhàn)艦艇為主）、車(chē)輛（通常是體積龐大可以容納得下燃?xì)鉁u輪機(jī)的車(chē)種，例如坦克、工程車(chē)輛等）、發(fā)電機(jī)組等的。和推進(jìn)類(lèi)的設(shè)備存在的一個(gè)明顯的差異是它不單單要為壓縮機(jī)供力，還要為傳動(dòng)軸傳遞力。

因?yàn)榇祟?lèi)設(shè)備的熱循環(huán)本身是一種開(kāi)式的模式，其主要來(lái)自于大氣，因此外在的氣溫會(huì)對(duì)它的功率有較高的影響。夏天氣溫比較高，不論是生活還是生產(chǎn)活動(dòng)的用電量都非常大，因此需要設(shè)備高效運(yùn)作，不過(guò)因?yàn)樗逃心Ｊ降脑?，在氣溫增加的時(shí)候，它的功率不僅不會(huì)增加反倒會(huì)下滑，此時(shí)的熱耗損變多，因此無(wú)法發(fā)揮出其在夏季高效供電的能力了。對(duì)于上述問(wèn)題，目前相關(guān)人員已經(jīng)展開(kāi)了細(xì)致的分析研究。

燃?xì)廨啓C(jī)裝置的工作原理：燃?xì)廨啓C(jī)裝置是一種比較新型的動(dòng)力裝置。最簡(jiǎn)單的燃?xì)廨啓C(jī)裝置包括三個(gè)主要部件：壓氣機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)和燃燒室，空氣和燃料分別經(jīng)壓氣機(jī)與泵增壓后送入燃燒室，在其中燃料與空氣混合并燃燒，釋放出熱能。燃燒所產(chǎn)生的燃?xì)馕鼰岷鬁囟壬?，然后流入燃?xì)廨啓C(jī)邊膨脹邊作功，作功后的氣體排向大氣并向大氣放熱。重復(fù)上述升壓、吸熱、膨脹與放熱過(guò)程，連續(xù)不斷地將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成熱能，進(jìn)而轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。

1 幾種主要的進(jìn)氣冷卻技術(shù)

在當(dāng)前背景下，要想提升設(shè)備的熱效率，最合理高效的方法就是講設(shè)備的進(jìn)口空氣冷卻處理。其本質(zhì)是將進(jìn)氣力的熱向外擴(kuò)散，它的具體方法是經(jīng)由熱交換設(shè)備的冷卻裝置里的水把上述的熱帶走。使用這種工藝能夠保證設(shè)備在夏天氣溫較高的時(shí)候高效的運(yùn)作。當(dāng)前常用的冷卻工藝有兩個(gè)大的種類(lèi)，分別是制冷式以及蒸發(fā)式。

1.1 制冷式冷卻技術(shù)

這種工藝指的是在設(shè)備的進(jìn)氣區(qū)域內(nèi)安上一個(gè)熱交換設(shè)備來(lái)開(kāi)展的。這樣能夠明顯的降低進(jìn)氣時(shí)的氣溫。常用的熱交換設(shè)備有兩個(gè)種類(lèi)，分別是直接的以及間接的。前者是將冷卻塔里的物質(zhì)豎直的放到氣流里面，經(jīng)由制冷體系形成的冷水自上到下的處噴射，它和空氣以對(duì)流的形式存在，能夠明顯的把進(jìn)氣的氣溫變低。這種方法對(duì)設(shè)備的進(jìn)氣阻力較低，而且它的一大優(yōu)點(diǎn)是所需的資金較少。不過(guò)因?yàn)樗掷m(xù)的排放污水，因此污水的處理量非常大，有時(shí)候還會(huì)因?yàn)槲鬯拇嬖诙鴮?dǎo)致細(xì)菌出現(xiàn)，同時(shí)處理污水也會(huì)耗費(fèi)一定的資金。對(duì)于后者來(lái)講，它使用的是管翅樣式的設(shè)備，此時(shí)的冷流體會(huì)在設(shè)備中運(yùn)行，而空氣會(huì)在管道之外的翅片一旁運(yùn)行。此類(lèi)設(shè)備和我們常見(jiàn)的設(shè)備存在一定的區(qū)別，在工作中要認(rèn)真的分析凝水分離等現(xiàn)象。目前燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣制冷式冷卻方式應(yīng)用比較廣泛的主要有吸收式制冷冷卻和壓縮式制冷冷卻兩種方式。

1.1.1 壓縮式制冷冷卻

壓縮式制冷冷卻方式一般利用壓縮式制冷循環(huán)，通過(guò)消耗機(jī)械功（電力）獲得冷源。它有很多的優(yōu)點(diǎn)。比如經(jīng)過(guò)此方式處理之后的制冷氣溫很低，在開(kāi)始的時(shí)候需要的費(fèi)用不多。不過(guò)它也有一些缺點(diǎn)，比如要耗損非常多的電能，除此之外，由于制冷能力的下降，它的效率也會(huì)受到干擾。這個(gè)缺陷的存在會(huì)嚴(yán)重的影響到對(duì)設(shè)計(jì)點(diǎn)的選取。就算是選擇的合適了，也會(huì)隨著氣溫的變動(dòng)而受到影響，無(wú)法確保系統(tǒng)穩(wěn)定的運(yùn)作。

1.1.2 吸收式制冷冷卻

吸收式制冷裝置有氨吸收式制冷和溴化鋰吸收制冷兩種型式。對(duì)于第一種來(lái)講，優(yōu)點(diǎn)是它的制冷氣溫非常低，不過(guò)它也有一些缺點(diǎn)，比如最為明顯的是它的裝備太大，而且占用的土地規(guī)模也很大，所需的費(fèi)用多，對(duì)于防爆的規(guī)定也很?chē)?yán)格。所以，在當(dāng)前的工作中一般很少使用這種類(lèi)型，通常使用后一種。吸收式制冷系統(tǒng)可以利用低位熱能進(jìn)行制冷，對(duì)于余熱相對(duì)較為豐富的燃?xì)廨啓C(jī)裝置而言是一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)。通常情況下吸收式制冷系統(tǒng)所需熱量約占燃機(jī)透平余熱的5%左右，并視當(dāng)?shù)貧夂驐l件等因素有所變化。由于吸收式制冷系統(tǒng)能夠利用燃機(jī)的余熱而不以消耗電力作為代價(jià)進(jìn)行制冷，因此對(duì)提高機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性極為有利。吸收式制冷的另一特點(diǎn)是在制冷負(fù)荷變化較大時(shí)（20%～100%），它的效率非常高，這個(gè)優(yōu)點(diǎn)的存在對(duì)于設(shè)備的進(jìn)氣冷卻來(lái)講也是非常有好處的，尤其是我國(guó)的北方冬夏氣溫差異較為明顯的區(qū)域。

這種系統(tǒng)的缺陷是它在開(kāi)始的時(shí)候需要大量的資金投入，它在運(yùn)作的時(shí)候重要的零件是不用轉(zhuǎn)動(dòng)的，所以它在后續(xù)的維修養(yǎng)護(hù)過(guò)程中就不用花費(fèi)太多的錢(qián)了。這樣對(duì)于前期的高耗費(fèi)來(lái)講能夠起到一定的彌補(bǔ)作用。除此之外，該系統(tǒng)的環(huán)保特點(diǎn)比較顯著，它的工質(zhì)不會(huì)影響到大氣，而且在運(yùn)作的時(shí)候也不會(huì)出現(xiàn)明顯的噪聲等。這種系統(tǒng)不僅僅在我國(guó)應(yīng)用普遍，在國(guó)外的大多數(shù)企業(yè)也多是使用這種系統(tǒng)。由于制冷系統(tǒng)的形式存在一定的差異，所以它有很多的類(lèi)型，比如蒸汽噴射式制冷冷卻、吸收式制冷和壓縮式制冷混合式冷卻等。

1.2 蒸發(fā)式冷卻

蒸發(fā)式冷卻技術(shù)的原理是利用液態(tài)水經(jīng)過(guò)蒸發(fā)汽化時(shí)所吸收的汽化潛熱來(lái)降低空氣溫度。通常來(lái)講，當(dāng)那些處在沒(méi)有飽和狀態(tài)的空氣碰到液體模式的水的時(shí)候，兩者間就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)傳熱和傳質(zhì)的活動(dòng)，水的蒸發(fā)會(huì)把大氣中的閃熱生成它要的潛熱，進(jìn)而將大氣的氣溫降低。目前使用比較頻繁的冷卻措施有兩個(gè)類(lèi)型。接下來(lái)分別介紹。第一種方法是將濕膜蒸發(fā)冷卻器安裝在燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)口空氣過(guò)濾器下游側(cè)的空氣通道中，通過(guò)噴灑水在濕膜蒸發(fā)冷卻器上面，使水分蒸發(fā)進(jìn)而冷卻進(jìn)口空氣。第二種方法俗稱(chēng)噴霧冷卻，就是直接將水霧化后噴入進(jìn)氣道中，使其對(duì)進(jìn)氣進(jìn)行冷卻。進(jìn)氣噴霧冷卻系統(tǒng)主要包括以下設(shè)備：噴嘴矩陣、水泵模塊與鋼架、排水裝置及與之配套的電氣、儀控、管路等。如果使用第二個(gè)方法的話一定要掌控好空氣中的水的含量，通常來(lái)講要將其控制在設(shè)備生產(chǎn)單位要求的水量范圍之內(nèi)，要不然的話就會(huì)影響到設(shè)備的運(yùn)作。向燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣中噴入的水霧最終將隨氣流進(jìn)入燃機(jī)壓氣機(jī)，假如水中有一定的雜志存在的話，其就會(huì)導(dǎo)損壞葉片，因此對(duì)水的純度有非常嚴(yán)格的規(guī)定。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)也很多，比如它的工藝不是很繁瑣，而且花費(fèi)的資金較少，運(yùn)作以及后續(xù)的維護(hù)很是便捷，所需的能量也不是很多。

2 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上文的分析可以得知，采用進(jìn)氣噴霧冷卻技術(shù)能夠有效提高燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組的出力，降低熱耗率。通過(guò)大量的具體案例我們得知，冷卻的具體情況會(huì)根據(jù)大氣本身的濕度的變化而出現(xiàn)一定的變化，通常是濕度變大的時(shí)候冷卻效果變差，濕度變低的時(shí)候冷卻效果變好。一般來(lái)講，我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)相對(duì)濕度超過(guò)75%后，冷卻幾乎沒(méi)有效果，噴霧降溫后出力基本不會(huì)增加，甚至熱耗率會(huì)上升。相對(duì)濕度越低，蒸發(fā)冷卻獲益越大，所以蒸發(fā)冷卻法非常的適合用到那些氣溫較高的區(qū)域。對(duì)于那些空氣濕度較高（通常規(guī)定濕度大于百分之七十五）的區(qū)域我們通常推薦使用制冷式工藝，通過(guò)進(jìn)氣冷卻工藝能夠非常顯著的提升設(shè)備運(yùn)作時(shí)期的熱功效，提升設(shè)備的出力，能夠獲取非常顯著的效益。在實(shí)際的工作中，要結(jié)合不同區(qū)域的實(shí)際情況，認(rèn)真分析它們的濕度以及氣溫狀況來(lái)合理的選取冷卻方法。

參考文獻(xiàn)

[1]何語(yǔ)平，祝耀坤.采用進(jìn)氣冷卻技術(shù)提高燃?xì)廨啓C(jī)的出力和熱效率[J].浙江電力，2004，23（3）：25-29.