闭式循环柴油机系统优点与缺点

闭式循环柴油机系统优点

寿命长，此AIP系统所用柴油机可以是标准的潜艇用柴油机，制造和装配技术非常成熟，工作寿命要比其他AIP系统的主机时间长；燃料可以通用，此 AIP 系统所用柴油与普通常规潜艇所用的一样，可广泛采购，不存在后勤供应问题；随时可以在闭式循环和开式循环两种工况下进行自由转换，因为该系统所用柴油机与普通柴油机一样，所以可以进行自由转换，增加潜艇使用的灵活性；由于可以使用大量成熟技术，且水上、水下均可使用，耗油率较低，维修费用相对较低，因此是AIP系统中最经济的一种形式；工作不受潜艇下潜深度影响。

闭式循环柴油机系统缺点和不足

工作效率低、氧气消耗量大、排出的热量多，按13000海里的续航能力计算，一艘209型潜艇采用燃料电池仅需携带15吨左右的液氧，而采用闭式循环柴油机、则需30吨左右的液氧；产生的噪声大，闭式循环柴油机采用的是普通柴油机，系统的运动部件较多，工作过程中机械运动产生的噪声较大，虽然可以采取降噪技术将噪声降低到安静航行时的水平，但是总体上比采用燃料电池噪声要大；系统输出功率受到限制，因为受到潜艇的噪声控制指标的限制，一般要求每台普通柴油机的输出功率≤500千瓦，因此闭式循环柴油机的输出功率很难再增加。

德国、荷兰、意大利和英国都在积极开发研制此类AIP系统。1993年，德国在退役的205级潜艇U-1号上成功试验了250千瓦的闭式循环柴油机系统，并将眼光投向大量出口国外的209型潜艇的改装上，拟用一个附加耐压舱段来安装AIP系统，以插入方式加到209潜艇中，这样可使潜艇水下最高航速不变，水下续航时间增加4-5倍，水下4.5节航速可连续航行386小时，续航力接近1800海里。荷兰和意大利也先后成功试验了闭式循环柴油机系统，准备用于对现役潜艇进行改装或用于新建的常规动力潜艇。

其一，是将废气中的水蒸气和二氧化碳排出是实现闭式循环的关键所在。其中水蒸气可以通过冷却成水加以解决，但是二氧化碳的吸收排除却是难中之难，主要方法是碱溶液吸收法、再生吸收剂吸收法和海水溶解法，其中最好的应是海水溶解法，原料取之不竭，用之方便，实现难度较小。

其二，是使柴油机在使用循环气体的情况下能保证足够的燃烧质量，产生足够大的功率。虽然循环气体中的二氧化碳经过吸收排除，但是整个循环气体中二氧化碳的浓度依然很高，势必影响柴油机的效率，因此通过加入少量氩气来克服。

将废气中的二氧化碳经过冷却和吸收后排到艇外，部分二氧化碳作为工质参加循环工作；同时用氩气取代空气中的氮气，改善循环气体的燃烧质量。

工作原理系统简图如下所示

其具体工作流程是：将氧气和氩气以及部分燃烧后排气按一定比例混合成相当于空气成分的气体输入到柴油机的气缸中，然后柴油与氧气发生燃烧反应，产生的热能推动活塞运动进而带动曲轴运转，产生机械能。燃烧后的废气从柴油机排出，温度大约在350-400℃ 之间，主要成分是二氧化碳、水蒸气、氩气和部分氧气。这些废气经过喷淋冷却器被冷却到100℃左右，其中的水蒸气被冷却成水，剩余废气进入一个吸收器。二氧化碳与吸收器喷淋的海水混合并被吸收，由海水管理系统排出艇外。这套系统与柴油机的工作深度、潜艇下潜深度均无关系。部分经过处理的废气补充氧气和氢气后，再进入柴油机参加循环工作，整个过程均使柴油机在闭式循环的工况下工作，可由一台中央计算机控制并管理。

闭式系统开式系统

开式系统的特点是系统中的水与外界空气有接触，或系统中的水向外界释放或流失，系统需要不断的补水。这样的系统不可靠，经过数年（大约3-5年），系统的管道和各种配件因腐蚀损坏而漏水，其改造费用远远大于初投资（不含漏水引起的附加损失）。属于这类系统的有无压锅炉（最常见，相当于定时炸弹），直接用地热或温泉采暖，直接用大型工厂的冷却水采暖，蒸汽直接注射到大楼的采暖循环系统等。对于这类系统常见的钢制和铝制散热器均不能使用，与水直接接触的材料必须是不锈钢或铜。

自动喷水灭火系统中的闭式系统 close-type sprinkler system　即采用闭式洒水喷头的自动喷水灭火系统。分为以下四种：

闭式系统湿式系统

准工作状态时管道内充满用于启动系统的有压水的闭式系统。适于在环境温度不低于4℃且不高于70℃的场所采用。（避免低温冻结膨胀和高温气蚀）

闭式系统干式系统

准工作状态时配水管道内充满用于启动系统的有压气体的闭式系统。适于在环境温度低于4℃或高于70℃的场所采用。

闭式系统预作用系统

准工作状态时配水管道内不充水，由火灾自动报警系统自动开启雨淋报警阀后转换为湿式系统的闭式系统。适于在系统处于准工作状态是严禁管道漏水；严禁系统误喷；替代干式系统 。的场所中。重复启闭预作用系统能在扑灭火宅后自动关阀、复燃是再次开阀喷水的预作用系统。适用于灭火后必须及时停止喷水的场所。

时不变系统是输出不会直接随着时间变化的系统。

如果输入信号

如果系统的传递函数不是时间的函数，就可以满足这个特性。 这个特性也可以用示意图的术语进行描述

如果一个系统是时不变的，那么系统框图与任意延时时刻的框图都是可以互换的。

为了表明如何确定系统是时不变系统，我们来看两个系统：

系统 A:

系统 B:

由于系统 A 除了x(t)与 y(t)之外还显式地依赖于 t 所以它是时变系统，而系统 B 没有显式地依赖于时间 t 所以它是时不变的。

加湿系统超声波加湿系统

超声波加湿系统是传统加湿系统的代表，采用超高频率的震动，将水分子扩散到周围的空气中，具有静音，效果好，加湿系统强度大等优点，缺点是超声波式加湿系统使用寿命较短，造价高且容易算坏。

加湿系统高压微雾加湿系统

高压微雾加湿系统是冷雾加湿系统的另一个代表，具有加湿强度大，加湿效果迅速，性能可靠，使用成本低，维护简便等特点，广泛适用于大面积的加湿需求，如大型工厂车间，开放式的环境等。高压微雾加湿系统的缺点是，相对蒸汽式加湿系统，水雾的颗粒相对较大，蒸发效果不如蒸汽式迅速，且高压微雾喷头在长期使用以后容易堵塞，这种情况主要取决于水源的清洁程度，可以通过加装过滤水装置进行解决。

加湿系统电极式加湿系统

电极式加湿系统是传统蒸汽加湿系统的杰出代表，具有加湿效果迅速明显，性能可靠，加湿精度高，加湿量大等特点，适用于对加湿环境要求较高的环境，如电子车间、医药制造车间、手术室、计算机机房等。其缺点是适用成本高，耗电量大。