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1、船舶制冷装置,船舶制冷装置和空气调节装置 船舶制冷装置 11-1: 概述 一、 制冷在船舶上的应用 1伙食冷藏： 主要作用；抑制微生物在动物性食品中的繁殖。 延缓蔬菜、水果的生长成熟。 2空气调节：制冷装置为空气调节提供了必需的冷源。 3冷藏运输：专用冷藏船,冷藏集装箱船必须装设专门的制冷装置。,二、食品的冷藏条件 （冷却和冻结） 1果蔬及蛋乳类食品的冷却及其冷藏条件 食品的冷却：使食品的温度降低到接近于冰点，以抑制微生物的活动，并抑制水果、蔬菜的呼吸，延缓其成熟，以便延长新鲜食品的储存期。 冷却贮藏的条件 合适的温度、湿度、CO2、臭氧、氧气等。（主要是前两项） 合适的温度 保持在05 之间
2、。过高会使食品早熟或腐烂，过低会使食品冻伤。 合适的湿度 相对湿度8590。过小会使食品干缩，过大容易使食品发霉腐烂变质。 合适的二氧化碳 一般CO2浓度控制在28之间，O2浓度控制25之间。 合适的二氧化碳会抑制蔬菜和水果的生长，延长储藏期。,解释： 高温库 船舶伙食的菜库和乳品库等习惯称为高温库。 低温库 船舶储藏冻结后的肉、鱼类食品的冷库称为低温库。 舱室的换气次数 更换了多少个舱室容积的新鲜空气来表示的换气量，称为舱室的换气次（果、蔬类冷藏舱或冷藏集装箱的换气次数为每昼夜24次）。 “气调储藏”法 是指在冷藏的同时将冷库内O2和CO2含量控制在规定的范围内。,2肉类食品的冻结和冷藏条件
3、 食品的冻结；使食品温度降低到大部分汁液冻结的程度 。冻结的目的是更有效地抑制微生物的活动。 冻结的食品其储藏期比冷却食品要长得多。肉类食品的冻结一般分为；缓慢冻结和快速冻结。 冻结贮藏的条件 （合适的温度、湿度及冻结速度） 合适的温度：对长航线船舶，其储藏温度以-18-20 为宜。对短航线船舶，库温以控制在-10-12 较为经济。 合适的湿度：相对湿度一般保持在9095为宜。,合适的冻结速度：对大多数肉类食品，保持冻结过程温度为-23 -30 ，冻结速度为 25 cm/h，其冻结后品质与新鲜时相近。 食品在冷却或冻结的冷藏期间会发生干缩现象。食品干缩程度主要与库内温度、湿度有关，也与库内空气
4、流速、食品的性质和外形、以及进入库内的热量有关。 3臭氧在冷藏中的应用 臭氧的产生 臭氧发生器 臭氧的作用 对冷库杀菌和消毒，还可抑制水果的呼吸作用，防止其过快地成熟，臭氧对鱼类等还具有除臭的作用。,臭氧不能用于奶制品和油脂类食物的原因 因为这些食物易被氧化并产生脂肪酸，从而使食物变质。 对含叶绿素较多的蔬菜，如菠菜、青菜等，也不宜使用臭氧的原因 臭氧会使绿色的菜叶出现深色的斑点和凹陷，当臭氧浓度较高对，还会使蔬菜中维生素C的含量减少，但对水果影响不大。 三、机械制冷方法 机械制冷主要有；蒸发制冷、气体膨胀制冷和半导体制冷等。 蒸发制冷分为；蒸气压缩式制冷、吸收式制冷和蒸气喷射式制冷三种。,1
5、. 蒸气压缩式制冷 船舶使用最广泛的制冷方式 图13-1 和 附图 2吸收式制冷 广泛应用的只有氨一水溶液（氨为制冷剂，水为吸收剂）和溴化锂一水溶液（水为制冷剂，溴化锂为吸收剂）两种。前者可用于低温系统，后者适用于空气调节系统。 图13-2 3蒸汽喷射式制冷 它用水作制冷剂。只要让水在高真空下气化吸热，即可获得0以上的低温。由于其多采用蒸汽喷射器来作为抽真空的设备，故称“蒸汽喷射制冷”。图13-2 其他的制冷方式：热电制冷（半导体制冷、温差电制冷）、吸附式制冷、空气膨胀制冷、涡流管制冷等。,11 - 2 蒸气压缩式制冷装置的工作原理 一、单级蒸气压缩式制冷循环 研究蒸气压缩制冷装置的工作情况常
6、用工质的压焓图和温熵图来表示（压焓图的应用更为广泛）。 制冷剂划分为：标准沸点 to 0的称为高温制冷剂标准沸点 0to - 70称为中温制冷剂标准沸点 to 70称为低温制冷剂 一般船舶的制冷装置多采用单级压缩，中、高温制冷剂。 回顾 ：制冷剂热力性质的压焓图压焓图归纳为；一点、两轴、三区、八线。（见附图）,1单级蒸气压缩式制冷的理论循环 假设 ：（l）压缩机的压缩过程不存在换热和流阻等不可逆损失，即假设是等熵过程。 （2）制冷剂在流过热交换器和管路时没有阻力损失，即认为是等压过程。因此，冷凝压力即等于排气压力，蒸发压力即等于吸气压力，在制冷剂流动过程中冷凝温度和蒸发温度不变。 （3）制冷系
7、统中除热交换器外，与外界无任何热交换，流过膨胀阀时未作功，又无热交换，因此是等焓过程。,理论制冷循环： 冷剂从点12341完成了一个理论制冷循环。,4,图11-2 单级压缩式制冷的理论循环,p,3,2,1,h,2单级蒸气压缩制冷的实际循环及热力计算 实际循环：压缩过程是熵值增加的多变过程；节流过程有吸热，焓值也略有增加；制冷剂在管道、热交换器和压缩机中流动时还存在阻力损失和热交换。 图11-3,在工程上常将它简化成123451的循环，简化后的循环就和理论循环相似。其中 ； 24是等压冷却、冷凝和过冷过程； 45是等焓节流过程； 51是等压气化吸热和过热过程； l2是多变压缩过程。,热力计算 ：
8、 （1）单位制冷量 q o = h 1h 5 kJ/kg （2）单位容积制冷量 q v = q 0 / 1 kJ/m3 （3）等熵压缩单位理论功 w 0 = h2 h 1 kJ/kg 单位指示功 wi = h 2 h 1 kJkg h 2为从吸气点按等熵线压缩至排气压力的制冷剂的焓值 （4）理论制冷系数 = q 0 / w0 = h 1h 5 / h 2h 1 （5）制冷剂的质量流量 G ： G Q oq 0 = Q 0h 1h 5 kg / s Qo为制冷量KJ/s,（6）压缩机的容积流量 Vs ： Vs G 1Q o1 /q 0 = Q o / q v m3 / s （按吸气状态的容积计算
9、） （7）压缩机的理论流量 V T （活塞行程容积） V T = Vs / = Q o / （q v） m3 / s 压缩机的输气系数 （8）压缩机的理论功率 P T = G w 0 kw （9）压缩机的指示功率P i ： P i = G w i = G w 0 / i = P T / i i 指示效率（考虑压缩机非等均压缩的能量损失，一般取0.8左右）,（10）压缩机的轴功率 P ： P = P i /m = P T/mi = P T/ kw m压缩机的机械效率，一般取09左右； 压缩机的总效率，一般约为0.7 （11）单位轴功率制冷量 Ke = Qo / P = Ke值表示压缩机每消耗单位
10、轴功率所能得到的制冷量，相当于实际制冷系数，其值与压缩机的总效率和制冷剂种类及运动工况有关。Ke值是评定制冷装置的一项重要经济性指标。 开启式压缩机的 Ke值在使用 R 12时约为 3.14，使用 R 22时约为 3.4 4.3，下限和上限分别适用于低温工况和高温工况。,（12）冷凝器的热负荷Q k （忽略了压缩机和排气管的散热量）： Q k = Qo P i kw 冷凝器的热负荷一般约为制冷量Qo的1.21.3倍。 二、单级制冷压缩机的工况和特性 制冷压缩机的工况是指决定其理论循环的温度条件：主要是蒸发温度、吸气温度、冷凝温度和膨胀阀前的过冷度。其中影响较大的是蒸发温度和冷凝温度。 蒸发温度
11、是对应于蒸发压力的饱和温度。冷凝温度是对应于冷凝压力的饱和温度。,1工况参数对制冷工作的影响 （制冷量Q 0、轴功率P、制冷系数 ） 制冷压缩机的制冷量Q 0： Q 0 = G .q 0 =V T q 0 /1 =V T q v kJs 压缩机的输气系数 制冷压缩机的轴功率则可写为： P = G w 0 / =V T w0 /1 =V T wv / kw wv 压缩机的单位容积压缩功. kJm3 （l）当其他条件不变时，对冷凝温度t k变化的影响; t k 上升 ： 图13-4单位容积压缩功Wv增大 ；轴功率P增大；制冷量Qo降低； 装置的制冷系数降低,（2）当其他条件不变时，蒸发温度t 0变
12、化的影响； 蒸发温度t 0降低: 图13-5循环的制冷量Q 0稍有降低；装置的制冷系数降低；制冷机轴功率的变化情况不能直接判断，视压力比p k / p o而定。（一般制冷剂，该值在3左右，压缩机轴功率最大。通常制冷装置工作时压力比都大于3，当蒸发温度降低时轴功率是降低的。）,（3）其他条件不变，供液过冷度和吸气过热度的影响 ； 循环的过冷度增加 ； 轴功率不变、制冷量增加、制冷系数提高。图13-6 为了提高过冷度，常设气液换热器；过冷度一般约为35 冷凝器到膨胀阀这段液管因流阻及管路上行导致的压降不宜超过 40 70 kPa，否则过冷度可能会消失而提前闪气，使制冷量降低。,压缩机吸气的过热度增
13、加；（分两种情况）图13-6 一种是 ：如果过热过程是由冷剂离开蒸发器后在压缩机吸气管中吸取外界热量而造成的，则制冷剂的单位制冷量实际并未提高，装置的制冷量和制冷系数会下降，这种情况称为有害过热。 另一种是 ：如果过热是在蒸发器内完成，过热度提高时单位制冷量增加，单位压缩功增加，对制冷系数的影响取决于制冷剂的性质： 采用 R 12时，吸气过热度增加则制冷系数提高；R 22则影响不大（略有下降）；而氨制冷装置制冷系数反而减小。 压缩机吸气过热度不超过58 ；氟利昂蒸发器出口过热度一般控制在36 过热度增加都使轴功率P减少！,解释：回热循环 ： 具有回热过程的制冷循环 图13-6 有回热过程时；
14、h4h4 = h1h1 增加的制冷量qv ； qv = h4h4 压缩功也增加了w0 ； w0 = （h2h1）（h2h1） 如果设置回热器则 ：R12 提高制冷量和制冷系数。 R22 对制冷量和制冷系数影响不大，但可以防止“闪气”，减少吸气管有害过热。R717 降低制冷量和制冷系数，所以不宜设回热器 。,2制冷压缩机的性能曲线 （以国产8FS10型压缩机由实验方法 得到的性能曲线为例） 通过性能曲线可以方便地查得压缩机在不同工况下的制冷量和轴功率，并可算出对应工况下单位轴功率制冷量Ke值 图13-7 3制冷压缩机的工况 为了衡量和比较机器的性能，制定出公认的温度条件，作为名义工况，并以压缩机
15、在名义工况的制冷量来作为比较和选用的标准。 我国先前所定的名义工况为：“标准工况”、“空调工况” 新的标准对各种形式的制冷压缩机又规定了三种名义工况，即“ 高温工况”、“ 中温工况” 和“ 低温工况”。见表111 和表112所示 （注意冷凝温度和蒸发温度）,为了考察压缩机的强度和电动机的工作，还定有“最大压差工况”、“ 最大轴功率工况”。 制冷机的工况必须限定在一定的范围内，以保证运行的安全与可靠。船用氟利昂活塞式单级制冷压缩机规定的设计和使用条件见表113、114。 11 3 制冷剂、载冷剂和冷冻机油 一、制冷剂（1）无机化合物。如氨、水等 无机类制冷剂的统一编号为 R7 X X；编号的后两
16、位数表示该无机化合物的分子量。 例如氨NH3编号为 R717，二氧化碳CO2和水H2O的编号分别为R744和R718。,（2）饱和烃的卤化物 商品名统称氟利昂 它们的统一编号是R后带二或三个数字；依次为碳原子数m- l 、氢原子数n1和氟原子数x；异构物加a、b等。 例如二氟一氯甲烷CHClF2：m = 1，n = l，x = 2，即写为R22。 氟利昂制冷剂优点：无毒的，没有气味。在实际应用的温度范围内不燃烧，没有爆炸危险，而且热稳定性好。氟利昂分子量大，绝热指数小，凝固点低。,氟利昂制冷剂缺点：含水时会腐蚀镁及镁合金、铁等金属。氟利昂制冷剂的单位容积制冷量小，密度大，节流损失大，导热系数小，通火焰时会分解出有毒气体，易漏泄而不易察觉。含氯的氟里昂在高空会分解出Cl离子，对大气臭氧层有破坏作用使到达地面的太阳光紫外线失去臭氧层的屏蔽作用而大大加强，对人类健康和农作物、海洋浮游生物的生长不利，并可能引起气候异常,氟里昂
