提高燃?xì)廨啓C(jī)效率的兩種進(jìn)氣冷卻方式研究

孟麗 楊超

摘 要：伴隨著我國對能源和動(dòng)力的需求日益增加以及老百姓的環(huán)保意識普遍增強(qiáng)，在一定程度上給發(fā)電和熱電聯(lián)供方式提出了新的要求，而具備高效率、低噪音、低污染物排放等優(yōu)點(diǎn)的燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)正好在改進(jìn)發(fā)電和熱電聯(lián)供這一方面具有十分突出的優(yōu)勢，因而獲得了電力及動(dòng)力等多個(gè)部門的重視。此外，需要注意的一點(diǎn)是，燃?xì)廨啓C(jī)在作業(yè)時(shí)特別容易受到外部環(huán)境溫度的影響，當(dāng)外部環(huán)境溫度升高時(shí)，就會(huì)在一定程度上減少了設(shè)備的出力，隨之也降低了設(shè)備的效率，特別是在氣溫高的夏天，該現(xiàn)象將會(huì)變得尤為突出。在這樣的背景下，本文對如何有效地提升設(shè)備熱效率展開了深入地討論。

關(guān)鍵詞：燃?xì)廨啓C(jī)；效率；進(jìn)氣冷卻

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.12.177

1 燃?xì)廨啓C(jī)熱效率提升的方法

燃?xì)廨啓C(jī)采用了一種開式的熱循環(huán)模式，其動(dòng)力主要來自于大氣，而大氣的溫度會(huì)因?yàn)榧竟?jié)的變化而產(chǎn)生相應(yīng)的變化，這在很大程度上影響了燃?xì)廨啓C(jī)的效率。在氣溫高的夏天，日常生活、生產(chǎn)設(shè)備等都需要大量用電，這就要求設(shè)備必須具備在極端條件下高效運(yùn)作的能力，但由于設(shè)備受到固有模式的影響，隨著氣溫的升高，其效率就會(huì)出現(xiàn)某種程度的降低，并在一定程度上增加了熱損耗，因而夏天供電特別容易出現(xiàn)低效能的現(xiàn)象。為了有效地處理好該現(xiàn)象，工作人員對產(chǎn)生該問題的原因進(jìn)行了深入的剖析，并成功地找到了解決辦法。

燃?xì)廨啓C(jī)在工作的過程中極易受到大氣氣溫的影響，一旦大氣氣溫上升，就會(huì)在一定程度上提高燃?xì)廨啓C(jī)的熱耗率，從而導(dǎo)致其輸出效率的下降，燃機(jī)性能隨之也會(huì)出現(xiàn)一定的變化。據(jù)研究表明，當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)的氣溫度從15℃上升為25℃時(shí)，它的輸出功率將降低7%左右，而當(dāng)進(jìn)氣溫度上升到36℃時(shí)，它的輸出功率將會(huì)出現(xiàn)較為顯著的下降，降幅可能達(dá)到15%左右，甚至更多。通過對燃機(jī)的工作原理、影響因素深入地分析之后，研究人員找到了解決方法，即通過進(jìn)氣冷卻系統(tǒng)冷卻燃機(jī)能夠顯著地提升燃機(jī)的效率。

2 兩種常見的進(jìn)氣冷卻方式分析

2.1 制冷式

2.1.1 壓縮式制冷冷卻裝置

壓縮式制冷冷卻以壓縮式制冷循環(huán)為主，其冷源主要源于電力消耗。該方式在具體運(yùn)用時(shí)，既有優(yōu)點(diǎn)，也存在不足。其優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)為：初期資金投入較少、能夠獲得十分低的制冷氣溫。其不足主要體現(xiàn)在這兩個(gè)方面：一是工作時(shí)耗電多，二是當(dāng)它的制冷能力出現(xiàn)某種程度的下降時(shí)，就會(huì)影響其效率，該缺陷直接影響了設(shè)計(jì)人員對設(shè)計(jì)點(diǎn)的選擇，不管如何選擇，只要?dú)鉁爻霈F(xiàn)變化，就將影響其正常運(yùn)行，進(jìn)而干擾系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.1.2 吸收式制冷冷卻裝置

通常情況下，該方式可細(xì)分為兩種不同的制冷模式：一是氨吸收式制冷，其優(yōu)勢主要表現(xiàn)為能夠獲得較低的制冷氣溫效果，缺點(diǎn)主要體現(xiàn)在占地大、投入多、防爆要求高等方面，因而該方式很少使用。二是生活中使用最為頻繁的吸收式制冷系統(tǒng)，其能夠通過低位熱能實(shí)現(xiàn)制冷，是其相較于其它方式的一個(gè)最為顯著的優(yōu)勢。該系統(tǒng)工作時(shí)需要的熱量大概占燃機(jī)透平余熱的5%，該數(shù)值并不固定，會(huì)隨著氣溫的變化而出現(xiàn)相應(yīng)的改變。此外，還有一點(diǎn)需要提到的是，該制冷系統(tǒng)還可以最大限度地利用燃機(jī)的余熱來獲得所需要的制冷效果，這能夠在一定程度上減少機(jī)組的運(yùn)行成本。當(dāng)制冷負(fù)荷變動(dòng)幅度處于20%至100%之間時(shí)，能夠顯著地提升該裝置的運(yùn)行效率，這對于設(shè)備的進(jìn)氣冷卻是極有好處的，尤其是那些冬夏氣溫差異相對而言比較大的地方。該系統(tǒng)的不足在于前期資金投入大，但它的一些重要部件在其工作時(shí)不用運(yùn)作，因而后期維修養(yǎng)護(hù)的投入較低。此外，該系統(tǒng)在工作時(shí)基本上不會(huì)產(chǎn)生噪音，具有較為顯著的環(huán)保特點(diǎn)。

2.2 蒸發(fā)式

該方式主要借助于水蒸發(fā)出來的水汽來實(shí)現(xiàn)降溫的目的。通常情況下，當(dāng)液態(tài)的水和處于未飽和狀態(tài)下的空氣接觸時(shí)，會(huì)產(chǎn)生傳熱與傳質(zhì)活動(dòng)，由于水的蒸發(fā)會(huì)使得大氣中的閃熱轉(zhuǎn)變成潛熱，從而達(dá)到降低大氣溫度的目的?，F(xiàn)階段，有兩種冷卻方式應(yīng)用的最為廣泛：一是在燃機(jī)進(jìn)口空氣過濾器的空氣通道里裝一個(gè)濕膜蒸發(fā)冷卻器，并在它的表面灑上充足的水，將水蒸發(fā)成水蒸氣來達(dá)到降低溫度的目的。二是噴霧冷卻，具體的操作是這樣的，將水噴到進(jìn)氣道里，等到水漸漸的霧化，就能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)氣冷卻的目的。其中需要特別注意的是，該模式需要精確地把控空氣里的水含量，其值必須在允許值內(nèi)，如果不在的話，極有可能影響設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。并且伴隨著氣流的運(yùn)行，所噴的水霧會(huì)慢慢地進(jìn)入燃機(jī)壓氣機(jī)中，假如水中的雜質(zhì)較多，就可能損壞葉片，因而工作人員需要嚴(yán)格地把控水的純度，不能有一絲一毫的懈怠。該系統(tǒng)具有工藝簡單、資金投入少、后期維修保養(yǎng)方便以及能量要求不高等優(yōu)點(diǎn)，因而得到了較為廣泛的應(yīng)用。

3 結(jié)論

對上文的論述進(jìn)行總結(jié)之后，得出這樣的結(jié)論：進(jìn)氣噴霧冷卻技術(shù)更有利于提升燃機(jī)發(fā)電機(jī)組的工作效率。在研究了一系列的實(shí)際案例后，我們發(fā)現(xiàn)，冷卻效果會(huì)隨著空氣濕度的變化而產(chǎn)生變化。當(dāng)濕度降低時(shí)，冷卻效果更佳，當(dāng)濕度增加時(shí)，冷卻效果反而不理想。在相對濕度大于75%的地方，更適合采用制冷式方式，可以更為明顯地提升機(jī)組工作效率。在相對濕度低于75%的地方，蒸發(fā)冷卻法顯然更為適用?？傊?，在具體應(yīng)用時(shí)，我們必須要事先綜合地考量各個(gè)地區(qū)的氣溫、濕度等因素，從而采取最為科學(xué)、最為合理的冷卻方式。

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作者簡介：孟麗（1987-），女，內(nèi)蒙古阿爾山人，碩士研究生，工程師，研究方向：動(dòng)力機(jī)械。