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1、第八章 船舶制冷和空气调节,楼海军,第一节 制冷的一般知识,一、制冷方法、制冷装置的种类及制冷量：1.所谓制冷，就是指从被冷对象中移出热量，以使其建立一种相对的低温状态。2.在船上，目前主要采用机械制冷。根据其工作原理，可分为压缩制冷、吸收制冷、真空制冷和半导体制冷，其中以压缩制冷应用最为广泛。3热负荷：.为了达到降温或保温的目的，每小时必须从冷藏室中移出的热量称为冷藏室的“热负荷”。4. 制冷量：一台制冷装置每小时能从冷藏室中移出的热量，称为该装置的“制冷量”。,制冷量是衡量一台制冷装置工作能力大小的指标，以每小时能移出多少热量来麦示，其单位为kJh，也有用“制冷吨”的，制冷吨简称冷吨。1冷
2、吨的制冷量约为13900kJh，其含义是：在24 h内，将1t 0的水全部冻结为0的冰，其中每小时所需制冷量的平均值，称为1冷吨,二、作用：1)冷藏运输：防止易腐食物变质变味，防止某些化工原料等在常温下的蒸发、自燃或爆炸。凡专门用来运送冷藏货物的船舶就称为冷藏船。2)储藏食物：一般的客船和货船皆须本身储藏相当数量的食品，以满足船上人员生活上的需要，因此必须设有适当容积的食品冷库和制冷装置。3)改善航行中的生活条件：例如制造冷饮和开放冷气等。,第二节 压缩蒸发制冷装置,一，压缩蒸发制冷的原理：任何液态物质在蒸发气化时，都要吸收大量的气化潜热。例如1kg水要使温度升高l，约需吸收4.186 kJ的
3、热量。在一个标准大气压下，若将l kg l00的水全部汽化，别需供入2256.7 kJ的汽化潜热。如果利用这一自然规律，选择气化温度很低的液体，例如将一个标准大气压下气化温度为29.3的氟利昂12作为制冷剂，让它在节流阀的控制下进入冷库的蒸发器中，由于节流降压的结果，冷剂就会在较低的压力下蒸发气化。,它的蒸发温度比冷库所要达到的温度低，可从冷库中吸收热量；使库温相应降低，达到制冷的目的。为使蒸发器中的压力不致因冷剂的不断流入并发生气化而升高，需用压缩机将其及时抽出，并回收冷剂，使气态的冷剂重新液化循环使用。用压缩机首先将吸自蒸发器的冷剂蒸气压缩到较高的压力，气态冷剂通过冷凝器利用外界海水来冷却
4、它，使气态冷剂重新液化。,二、压缩蒸发制冷循环： 设要求某冷库温度为10，R12在冷库蒸发管中的蒸发温度应比10低，设为15。R12的液体在15下吸热气化时的压力即为对应于此温度时的饱和压力，由R12的饱和蒸气表查得此压力为P10.186MPa(绝对)。设R12离开蒸发器时全部变为干饱和蒸气则在R12的p-h图中可找到点1，从蒸发器出来就进入压缩机进行绝热压缩。为了能用海水使之液化，设海水温度为25，R12的蒸气要把热量传给海水，它的温度应比海水温度为高，设为30。R12的蒸气在30下凝结时的压力即为对应于这一温度下的饱和压力，由表可查出此压力P20.758MPa(绝对)。,因此在p-h图上沿
5、绝热压缩线即等熵线可找到点2 (与P20.758MFa(绝对)相交的一点。)1-2即是在压缩机中的绝热压缩过程，点2也是冷凝器的进口状态。2-3为R12在冷凝器中的冷凝过程；到点3时全部冷凝为液体，此后再经节流阀使压力由P3P20.758MPa(绝对)降到蒸发器中的压力P4P10.186MPa (绝对)，而温度也由30下降为对应于P4=0.186MPa(绝对)下的饱和温度t415。因为节流前后焓值不变，由点3平行于压力坐标画直线与压力p4p10.186MPa(绝对)的直线交于点4，3-4即是在节流阀中进行的节流降压降温过程。在点4状态下的冷剂进入蒸发器盘管吸收冷库中的热量进一步蒸发气化，到点1
6、时变为干饱和蒸气，4-l便是在蒸发器中的吸热过程。点1状态下的干饱和蒸气便进入压缩机。这样冷剂就完成了一个制冷循环。,三、制冷剂：凡能在蒸发器中蒸发吸热，并在冷蔡器中按化而放出所吸取热量的流动工质都可作为制冷剂，尚称冷剂。但是到目前为止,工程上实际应用的冷剂却并不多。1) 蒸发压力以稍大于1atm为佳。2)冷凝压力要低。3)临界温度要高。此外，4）单位容积气化潜热r/v愈大愈好、化学稳定性要好，应不溶解于滑油，或者便于滑油从冷剂中分寓出来，以保证滑油应有的品质；对金属没有腐蚀：不易燃烧，不爆炸：对人体的漾性尽可能小；价格便宜，易于购置。 所以，目前船上应用最广的还是氟利昂，其次是氨、因为它们较
7、好地满足了上述要求。,1）R12(又名二氯二氟甲烷)：是一种无色透明没有气味的冷剂。它无毒，不燃饶，不爆炸，使用时十分安全。在恶劣的工作条件下，R12的性质仍然稳定，但与明火接触会产生少量有毒的光气。它的工作压力适中，正常蒸发温度为29.8，一般食物冷库所要求的温度都比这一温度高，所以它的蒸发压力都大于大气压力，常为0.2MPa(绝对)左右，冷凝压力一般也不超过0.8MPa(绝对)。R12对所有金属几乎都无腐蚀阼用，这与氨比起来，对实现装置自动化更为有利。R12不溶于水，当系统中有水分存在时，就可能形成“冰塞”，破坏膨胀阀或系统的工作。R12在最小的家用冰箱直到大型的活塞式压缩机中都获得了广泛
8、的应用，特别是在那些不容许有刺激性臭味的装置(如空气调节、公共饮食等)中，就更是如此。,2）R22(又名一氯二氟甲烷)。许多性质与R12相似，它在一个大气压下的正常蒸发温度更低，是40.8，比R12更能满足低温冷库的需要，而低压部分的压力仍高于大气压力。一般冷凝压力也不超过1.3MPa(绝对)。在制冷量相同时，R22制冷装置冷剂循环体积比R12小得多，因而压缩机的尺寸也可以做得较小，不过R22的价格比R12更贵一些，同时具有更强的渗漏性和对有机物的腐蚀性。,第三节 船舶空气调节,船舶在营运过程中，为了改善船上人员的生活和工作条件，以及货运的需要，皆需对船舱的空气进行人为的调节，以创造一种所谓的
9、“人工气候”。 它包括：(1)自然风通风系统：是最简单的空气状态的改善设施。它可以用风筒将室外新鲜空气引入舱室，也可用通风机将新鲜空气打入舱室或将污浊空气从舱室抽出的强力办法。(2)空气调节系统：这是指空气预先经过处理，使其成为温度和湿度合适的清洁空气，然后再送人舱室，以建立一种冬暖夏凉的生活环境。广义而言，冷藏运输和货舱干燥，亦都属于船舶空调技术的具体应用。,现代船舶为改善船员和旅客生活和工作条件，在生活和工作舱室设置空气调节装置，以保持舱室空气具有适宜人们生活和工作的温度、湿度和清新度。船舶空气调节装置主要是由空气调节器、供风管和布风器组成。 空气调节器是对空气进行集中处理的设备。室外的新
10、鲜空气和室内的回风经过空气调节器集中加温或降温，通过湿度处理和净化后送入需要进行空气调节的舱室。,1.组成：如单风管空气调节器，它由空气混合室、风机、空气过滤器、冷却器、加热器、加湿器、消音室、空气分配室等组成。 2.任务：1）空气的净化和消音：外界新风和回风由风机吸入，在混合室中混合之后，从风机出口排入消音室，由于通道截面增大使气流速度降低，消除了低频噪音；内壁贴附的多孔吸音材料，吸收高频噪音。在消音室后部装设由四块滤板组成的滤器，用于滤除空气中灰尘，净化舱室的供风，保持换热器表面清洁。,2）空气的冷却和除湿：空气冷却是由冷却器完成。直接冷却式冷却器的制冷剂直接在管内蒸发吸热，冷却管外空气；
11、间接冷却式是用低温的冷媒水在管内循环流动，冷却管外空气。空气冷却时，当冷却器管壁温度低于被冷却空气的露点时，空气中一部分水蒸气就会在冷却器管壁上凝结，使冷却后的空气含湿量降低，达到除湿目的。附着在冷却器管上的凝水沿肋片下流，聚集在冷却器底部集水盘中，并通过泄水管流出空调器。,3）空气加热和加湿器：空气的加热由加热器完成，加热工质可用低压蒸汽或热水。当空气由低温加热到高温时，相对湿度变得很低，使人们感到干燥。因此，空气加热的同时还必须加湿。最简单的加湿器就是一根钢管，沿管长迎着气流方向开一排小孔，使蒸汽从孔喷出加湿空气,第四节 货舱干燥系统,在远洋运输中，无论是运输冷藏货物，还是运输一般货物，对
12、货舱中空气的湿度都有一定的要求。1）船舶在热带装货驶入寒带时，船舷会被外界空气冷却，若温度低于货舱中空气的露点，舷壁就会结霜。2）船在寒带装货而驶入热带海区时，货舱中因通风进入了温度较高的外界空气，空气中的水蒸气就会在较冷的货物表面上绪露。结露不但会使某些货物遭到湿损，而且还会加速船体的腐蚀。,如货舱具有良好的通风系统，而船舶驾驶员又能根据外界气象条件正确地掌握货舱的通风换气时刻，那么货舱空气结露这一问题是能够在很大程度得到解决的。对运输某些要求较高的货物(茶叶、烟草、纺织品、谷物、皮革等)，在货舱中装设空气干燥系统，则可更好地保证运输质量。货舱干燥系统(也称货舱空气调节)的任务是降低货舱中空
13、气的相对湿度，使之在与货舱中的低温表面接触时，不致发生结露。,货舱干燥系统由三部分组成：1) 货舱空气循环泵统，2) 空气干燥站，3) 货舱空气的温、湿度自动调节系统。空气干燥站是整个系统的核心。对空气的干燥，目前使用降温去湿和化学吸附两种方法。下面对降温去湿的空气干燥站作简要介绍。降温去湿的原理就是当空气流经冷却嚣和挡水板之后，便能将其中的部分水分除去。在空气去湿之后再通过加热器提高空气的温度，使货舱中空气的相对湿度减小。,空气的加热可利用制冷压缩机排出的高温高压冷剂蒸气作为加热工质；在某些干燥站中，为了简化管路系统，也有利用电热丝来加热的。应该指出的是，并不是在整个运输过程中都要使用干燥站。当外界空气比较干燥时，如其露点低于货舱中的空气露点和舷外海水温度时，则完全可以利用外界空气的通风换气来达到干燥的目的。仅在外界空气的露点较高，货舱又必须换气时，才需予以干燥，或虽不用换气，但货舱中空气的露点高于舷外海水温度时，需将舱内空气通过干燥站自行循环，以达到去湿的目的。,
