雙螺桿水蒸汽壓縮機(jī)工作過程噴水降溫特性研究

機(jī)械蒸汽再壓縮（MVC）利用熱泵原理回收低溫蒸汽余熱，提供能替代鍋爐蒸汽的高溫高壓壓縮蒸汽，具有優(yōu)越的節(jié)能特性及較好的應(yīng)用前景。蒸汽壓縮機(jī)是MVC系統(tǒng)的核心也是其推廣應(yīng)用的限制所在。本項(xiàng)目對噴水雙螺桿蒸汽壓縮機(jī)的噴水降溫冷卻特性進(jìn)行了詳細(xì)的理論和實(shí)驗(yàn)研究，為高效螺桿蒸汽壓縮機(jī)設(shè)計(jì)及其MVC系統(tǒng)的工業(yè)應(yīng)用推廣提供依據(jù)。 首先，建立了噴水雙螺桿蒸汽壓縮機(jī)工作過程數(shù)學(xué)模型，充分考慮噴入水與壓縮蒸汽的換熱蒸發(fā)及其泄漏閃蒸，根據(jù)模擬結(jié)果，分析與討論了壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速、噴水量、噴水溫度及壓縮蒸汽飽和溫升對壓縮機(jī)工作過程及性能的影響。設(shè)計(jì)并搭建了蒸汽壓縮機(jī)性能實(shí)驗(yàn)臺，進(jìn)行了噴水雙螺桿蒸汽壓縮機(jī)實(shí)驗(yàn)研究。利用實(shí)驗(yàn)測得的壓縮機(jī)工作過程p-V圖與模擬結(jié)果的對比分析，驗(yàn)證了數(shù)學(xué)模型的合理性，模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)果都顯示噴水能使壓縮過程趨于平緩，更加接近等溫過程，即噴水能有效降低壓縮機(jī)排汽溫度和壓縮功率；此外，噴水還能降低壓縮終了時(shí)的蒸汽壓力，這可為噴水雙螺桿蒸汽壓縮機(jī)排汽孔口的設(shè)計(jì)提供參考。根據(jù)p-V圖測量結(jié)果，發(fā)現(xiàn)噴入水能減小壓縮機(jī)排汽過程壓力脈動(dòng)，從而降低壓縮機(jī)運(yùn)行噪聲。為了避免未蒸發(fā)的水泄漏至吸汽腔，在其內(nèi)蒸發(fā)或閃蒸導(dǎo)致吸汽流量降低，雙螺桿蒸汽壓縮機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)建議上吸汽、下排汽，使未蒸發(fā)的水與壓縮蒸汽一同排出。 在上述研究成果的指導(dǎo)下，參與國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所的“機(jī)械壓縮蒸餾技術(shù)處理海上石油平臺污水裝備開發(fā)及應(yīng)用示范”項(xiàng)目研究，與蘇州通潤驅(qū)動(dòng)設(shè)備股份有限公司承擔(dān)子課題“機(jī)械壓縮蒸餾污水處理裝置開發(fā)制造”，同時(shí)還與上海漢鐘精機(jī)股份有限公司合作開發(fā)“高溫水蒸汽螺桿壓縮機(jī)”。 完成項(xiàng)目過程中，發(fā)表期刊論文13篇，其中SCI收錄國際期刊論文6篇，國內(nèi)期刊論文7篇（EI 4篇）；申報(bào)發(fā)明專利8項(xiàng)，其中已授權(quán)3項(xiàng)；參加國內(nèi)外學(xué)術(shù)交流會(huì)議12余次，均做口頭報(bào)告，并發(fā)表ISTP收錄會(huì)議論文3篇；培養(yǎng)研究生多名，其中已取得博士、碩士學(xué)位各1名。超額完成計(jì)劃書中的預(yù)期成果指標(biāo)。

機(jī)械式蒸汽再壓縮（MVR）技術(shù)在海水淡化、污水處理、化工濃縮等行業(yè)都具有廣闊的應(yīng)用前景，能在高壓比工況下實(shí)現(xiàn)低排汽溫度的水蒸汽壓縮機(jī)是此項(xiàng)技術(shù)獲得應(yīng)用的關(guān)鍵和前提。雙螺桿水蒸汽壓縮機(jī)的內(nèi)壓縮過程可以采用噴水冷卻，在高壓比工況下，不僅可有效降低排汽溫度，還能提高蒸汽產(chǎn)量。目前，國內(nèi)外都缺乏對雙螺桿水蒸汽壓縮機(jī)噴水降溫特性的研究，導(dǎo)致這種壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)沒有理論支撐。本項(xiàng)目擬采用數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，對雙螺桿水蒸汽壓縮機(jī)的噴入水分布及運(yùn)動(dòng)、汽液兩相間的傳熱與傳質(zhì)特性進(jìn)行研究，分析壓縮機(jī)工作過程中，基元容積內(nèi)壓力、溫度隨螺桿轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角的變化規(guī)律，建立雙螺桿水蒸汽壓縮機(jī)工作過程數(shù)學(xué)模型，并以實(shí)驗(yàn)研究的測試結(jié)果對有關(guān)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行驗(yàn)證及改進(jìn)，從而揭示雙螺桿水蒸汽壓縮機(jī)工作過程的噴水降溫機(jī)理，闡明排汽溫度隨壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)、運(yùn)行參數(shù)和噴水參數(shù)的變化規(guī)律，為雙螺桿水蒸汽壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)。

雙螺桿壓縮機(jī)動(dòng)力用型

的噴油螺桿壓縮機(jī)已系列化，一般都是在大氣壓力下吸入氣體，單級排氣壓力有0.7 MPa、1.0MPa和1.3 MPa（表壓）等不同形式。少數(shù)用于驅(qū)動(dòng)大型風(fēng)鉆的兩級壓縮機(jī)，排氣壓力可達(dá)到2.5 MPa（表壓）。

此類壓縮機(jī)的容積流量范圍為0.2-100m3/min，越來越被用到對空氣品質(zhì)要求非常高的應(yīng)用場合，如食品、醫(yī)藥及棉紡企業(yè)，占據(jù)了許多原屬無油壓縮機(jī)的市場。

雙螺桿壓縮機(jī)全半封閉

全封閉和半封閉式螺桿制冷壓縮機(jī)廣泛應(yīng)用于住宅和商用樓房的中央空調(diào)系統(tǒng)，產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過開啟式。此外，螺桿制冷壓縮機(jī)還用于工業(yè)制冷、食品冷凍、冷藏，以及各種交通運(yùn)輸工具的制冷裝置。

在環(huán)境溫度下工作時(shí)，單級螺桿制冷壓縮機(jī)可達(dá)-25℃的蒸發(fā)溫度，采用經(jīng)濟(jì)器或雙級壓縮，可達(dá)-40℃的蒸發(fā)溫度。既能供冷又能供暖的冷熱兩用螺桿機(jī)組，螺桿制冷壓縮機(jī)標(biāo)準(zhǔn)工況下制冷量范圍為10-2500KW。

雙螺桿壓縮機(jī)噴油螺桿

工藝壓縮機(jī)的工作壓力由工藝流程確定，單級壓力比可達(dá)10，排氣壓力通常小于4.5MPa，但可高達(dá)9MPa，容積流量范圍為1-200 m3/min。

雙螺桿壓縮機(jī)干式螺桿

壓縮機(jī)一般干式螺桿壓縮機(jī)的單級壓力比為1.5-3.5，雙級壓力比可達(dá)8-10，容積流量為3-500m3/min。

雙螺桿壓縮機(jī)噴水螺桿

壓縮機(jī)使噴入的水與潤滑油隔開，用于一些可能發(fā)生聚合反應(yīng)的氣體，向壓縮機(jī)入口噴入適當(dāng)?shù)娜軇?，以沖掉這些化合物。

雙螺桿壓縮機(jī)其他機(jī)械

螺桿壓縮機(jī)可作為油、氣、水多相流混輸泵使用，也可作為真空泵使用單級真空度可達(dá)98%，能耗較其他類型真空泵低20%-50%。此外，螺桿機(jī)械還可作為膨脹機(jī)。

雙螺桿壓縮機(jī)主要特點(diǎn)

螺桿式制冷壓縮機(jī)作為回轉(zhuǎn)式制冷壓縮機(jī)的一種，同時(shí)具有活塞式和動(dòng)力式（速度式）兩者的特點(diǎn)。

1、與往復(fù)活塞式制冷壓縮機(jī)相比，螺桿式制冷壓縮機(jī)具有轉(zhuǎn)速高，重量輕，體積小，占地面積小以及排氣脈動(dòng)低等一系列優(yōu)點(diǎn)。

2、螺桿式制冷壓縮機(jī)沒有往復(fù)質(zhì)量慣性力，動(dòng)力平衡性能好，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，機(jī)座振動(dòng)小，基礎(chǔ)可作得較小。

3、螺桿式制冷壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，機(jī)件數(shù)量少，沒有像氣閥、活塞環(huán)等易損件，它的主要摩擦件如轉(zhuǎn)子、軸承等，強(qiáng)度和耐磨程度都比較高，而且潤滑條件良好，因而機(jī)加工量少，材料消耗低，運(yùn)行周期長，使用比較可靠，維修簡單，有利于實(shí)現(xiàn)操縱自動(dòng)化。

4、與速度式壓縮機(jī)相比，螺桿式壓縮機(jī)具有強(qiáng)制輸氣的特點(diǎn)，即排氣量幾乎不受排氣壓力的影響，在小排氣量時(shí)不發(fā)生喘振現(xiàn)象，在寬廣的工況范圍內(nèi)，仍可保持較高的效率。

5、采用了滑閥調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)能量無級調(diào)節(jié)。

6、螺桿壓縮機(jī)對進(jìn)液不敏感，可以采用噴油冷卻，故在相同的壓力比下，排溫比活塞式低得多，因此單級壓力比高。

7、沒有余隙容積，因而容積效率高。

雙螺桿壓縮機(jī)缺陷

1、制冷劑氣體周期性地高速通過吸、排氣孔口，通過縫隙的泄漏等原因，使壓縮機(jī)有很大噪聲，需要采取消音減噪措施。

2、螺旋形轉(zhuǎn)子的空間曲面的加工精度要求高，需用專用設(shè)備和刀具來加工。

3、由于間隙密封和轉(zhuǎn)子剛度等的限制，螺桿式壓縮機(jī)還不能像往復(fù)式壓縮機(jī)那樣達(dá)到較高的終了壓力。 解讀詞條背后的知識 空壓機(jī)頭條 上海競谷信息科技有限公司

空壓機(jī)100課之011：雙螺桿壓縮機(jī)應(yīng)用/歷程和發(fā)展方向

《空壓機(jī)培訓(xùn)100課》連載，以問答的形式將空壓機(jī)行業(yè)需要用到的知識歸納總結(jié)，呈現(xiàn)給大家。上一課：空壓機(jī)100課之010：容積式-雙螺桿壓縮機(jī)概述（一）雙螺桿壓縮機(jī)的應(yīng)用范圍有哪些？※噴油螺桿空氣壓縮機(jī)噴油螺桿空氣壓縮機(jī)分為固定式和移動(dòng)式兩類。固定式的使用場所不變，用電動(dòng)機(jī)驅(qū)...