雙螺桿水蒸汽壓縮機工作過程噴水降溫特性研究中文摘要

機械式蒸汽再壓縮（MVR）技術在海水淡化、污水處理、化工濃縮等行業(yè)都具有廣闊的應用前景，能在高壓比工況下實現(xiàn)低排汽溫度的水蒸汽壓縮機是此項技術獲得應用的關鍵和前提。雙螺桿水蒸汽壓縮機的內(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噴水降溫特性的研究，導致這種壓縮機的設計沒有理論支撐。本項目擬采用數(shù)值模擬與實驗研究相結(jié)合的方法，對雙螺桿水蒸汽壓縮機的噴入水分布及運動、汽液兩相間的傳熱與傳質(zhì)特性進行研究，分析壓縮機工作過程中，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工作過程數(shù)學模型，并以實驗研究的測試結(jié)果對有關數(shù)學模型進行驗證及改進，從而揭示雙螺桿水蒸汽壓縮機工作過程的噴水降溫機理，闡明排汽溫度隨壓縮機結(jié)構(gòu)參數(shù)、運行參數(shù)和噴水參數(shù)的變化規(guī)律，為雙螺桿水蒸汽壓縮機的設計提供理論指導。

機械蒸汽再壓縮（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)能特性及較好的應用前景。蒸汽壓縮機是MVC系統(tǒng)的核心也是其推廣應用的限制所在。本項目對噴水雙螺桿蒸汽壓縮機的噴水降溫冷卻特性進行了詳細的理論和實驗研究，為高效螺桿蒸汽壓縮機設計及其MVC系統(tǒng)的工業(yè)應用推廣提供依據(jù)。 首先，建立了噴水雙螺桿蒸汽壓縮機工作過程數(shù)學模型，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轉(zhuǎn)速、噴水量、噴水溫度及壓縮蒸汽飽和溫升對壓縮機工作過程及性能的影響。設計并搭建了蒸汽壓縮機性能實驗臺，進行了噴水雙螺桿蒸汽壓縮機實驗研究。利用實驗測得的壓縮機工作過程p-V圖與模擬結(jié)果的對比分析，驗證了數(shù)學模型的合理性，模擬和實驗結(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排汽溫度和壓縮功率；此外，噴水還能降低壓縮終了時的蒸汽壓力，這可為噴水雙螺桿蒸汽壓縮機排汽孔口的設計提供參考。根據(jù)p-V圖測量結(jié)果，發(fā)現(xiàn)噴入水能減小壓縮機排汽過程壓力脈動，從而降低壓縮機運行噪聲。為了避免未蒸發(fā)的水泄漏至吸汽腔，在其內(nèi)蒸發(fā)或閃蒸導致吸汽流量降低，雙螺桿蒸汽壓縮機設計時建議上吸汽、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下，參與國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所的“機械壓縮蒸餾技術處理海上石油平臺污水裝備開發(fā)及應用示范”項目研究，與蘇州通潤驅(qū)動設備股份有限公司承擔子課題“機械壓縮蒸餾污水處理裝置開發(fā)制造”，同時還與上海漢鐘精機股份有限公司合作開發(fā)“高溫水蒸汽螺桿壓縮機”。 完成項目過程中，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）；申報發(fā)明專利8項，其中已授權(quán)3項；參加國內(nèi)外學術交流會議12余次，均做口頭報告，并發(fā)表ISTP收錄會議論文3篇；培養(yǎng)研究生多名，其中已取得博士、碩士學位各1名。超額完成計劃書中的預期成果指標。

雙螺桿壓縮機動力用型

的噴油螺桿壓縮機已系列化，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)動大型風鉆的兩級壓縮機，排氣壓力可達到2.5 MPa（表壓）。

此類壓縮機的容積流量范圍為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的市場。

雙螺桿壓縮機全半封閉

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

在環(huán)境溫度下工作時，單級螺桿制冷壓縮機可達-25℃的蒸發(fā)溫度，采用經(jīng)濟器或雙級壓縮，可達-40℃的蒸發(fā)溫度。既能供冷又能供暖的冷熱兩用螺桿機組，螺桿制冷壓縮機標準工況下制冷量范圍為10-2500KW。

雙螺桿壓縮機噴油螺桿

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

雙螺桿壓縮機干式螺桿

壓縮機一般干式螺桿壓縮機的單級壓力比為1.5-3.5，雙級壓力比可達8-10，容積流量為3-500m3/min。

雙螺桿壓縮機噴水螺桿

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

雙螺桿壓縮機其他機械

螺桿壓縮機可作為油、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98%，能耗較其他類型真空泵低20%-50%。此外，螺桿機械還可作為膨脹機。

雙螺桿壓縮機主要特點

螺桿式制冷壓縮機作為回轉(zhuǎn)式制冷壓縮機的一種，同時具有活塞式和動力式（速度式）兩者的特點。

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

2、螺桿式制冷壓縮機沒有往復質(zhì)量慣性力，動力平衡性能好，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，機座振動小，基礎可作得較小。

3、螺桿式制冷壓縮機結(jié)構(gòu)簡單，機件數(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，強度和耐磨程度都比較高，而且潤滑條件良好，因而機加工量少，材料消耗低，運行周期長，使用比較可靠，維修簡單，有利于實現(xiàn)操縱自動化。

4、與速度式壓縮機相比，螺桿式壓縮機具有強制輸氣的特點，即排氣量幾乎不受排氣壓力的影響，在小排氣量時不發(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)，可實現(xiàn)能量無級調(diào)節(jié)。

6、螺桿壓縮機對進液不敏感，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，螺桿式壓縮機還不能像往復式壓縮機那樣達到較高的終了壓力。 解讀詞條背后的知識 空壓機頭條 上海競谷信息科技有限公司

空壓機100課之011：雙螺桿壓縮機應用/歷程和發(fā)展方向

《空壓機培訓100課》連載，以問答的形式將空壓機行業(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100課之010：容積式-雙螺桿壓縮機概述（一）雙螺桿壓縮機的應用范圍有哪些？※噴油螺桿空氣壓縮機噴油螺桿空氣壓縮機分為固定式和移動式兩類。固定式的使用場所不變，用電動機驅(qū)...