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1、1,第一节 概述 第二节 空调的送风量和送风参数 第三节 空调系统及设备 第四节 船舶空调装置的自动调节,第十三章 船舶空气调节装置,2,一、对船舶空调的要求,船舶空调主要用于满足人们对工作和生活环境舒适和卫生的要求。它与某些生产工艺和精密仪器等所要求的恒温恒湿空调不同，对温、湿度等空气条件的要求并不十分严格，允许在稍大的范围内变动，属于舒适性空调。 船舶空调装置应能在规定的舱外空气设计参数下，使室内空气条件符合以下要求。,“四 度”,第一节 概述,3,(1)温度 就空调来说，使人舒适与否最重要的是能在一般衣着时自然地保持身体的热平衡，其中影响最大的是空气的温度。 我国船舶空调舱室设计标准是：
2、 冬季室温为1922； 夏季室温为2428；夏季室内外温差不超过610。 室内各处温差不超过35；,4,(2)湿度 人对空气的湿度并不十分敏感。相对温度在30 70的范围内人都不会感到不适。但如果湿度太低，人呼吸时会因失水过多而感到口干舌燥，而湿度太高，则汗液难以蒸发，也不舒服。 夏季空调采用冷却除湿法，室内湿度一般控制在4050； 冬季室内湿度以3040为宜，以便减少送风加湿量，并防止靠外界的舱壁结露。,5,(3)清新程度 所谓清新程度是指空气清洁(少含粉尘和有害气体)和新鲜(有足够的含氧量)的程度。 如果只从满足人呼吸对氧气的需要出发，新鲜空气的最低供给量24m3/h人即可。 然而要使 空
3、气中二氧化碳、烟气等有害气体的浓度在允许的程度以下，则新风量就需达到3050m3h人。,6,(4)气流速度 在室内的活动区域，要求空气能有轻微的流动，以使室内温、湿度均匀和人不感到气闷，室内气流速度以015020ms为宜。 最大不超过035ms，否则人会感到不舒适。 距室内空调出风口1m处测试的噪声应不大于5560dB(A)。,7,我国所定的船舶空调装置设计参数,8,二、船舶空调装置 船舶空调装置一般都是将空气经过集中处理再分送到各个舱室，这样的空调装置称为集中式或中央空调装置。 有的船舶空调装置还能将集中处理后送往各舱室的空气进行分区处理或舱室单独处理，称为半集中式空调装置。 只有某些特殊舱
4、室，例如机舱集中控制室，才单独设专用的空气调节器，称为独立式空调装置。,9,空气处理系统：完成对空气的混合、净化、加热、加湿、冷却、减湿以及消声的任务。在空调中设置进风口、出风口、调风门、空气过滤器、加热器、加湿器、冷却器、挡水板以及空气混合、分配、消声等。,10,11,第二节 空调的送风量和送风参数,一 舱室的显热负荷和湿负荷 二 空调送风量和送风参数的确定 三 舱室的全热负荷和热湿比,集中式空调系统是靠不断向空调舱室内送入经过处理的空气，同时排出等量的室内空气，从而维持适宜的室内空气的温度、湿度。 要确定空调舱室的送风量和送风参数，首先就需分析舱室热量和湿量的来源及数量，并研究各自的平衡关
5、系。,12,一 舱室的显热负荷和湿负荷,单位时间内渗入舱室并引起室温变化的热量称为舱室的显热负荷，它主要包括： （1）渗入热：夏季，通过船舶围护结构传入的热量约占舱室显热负荷的26%31%; （2）太阳辐射热：通过外窗渗入的热量约占25%27%； （3）人体散热量：平均每人约210kJ/h；人体散热约占16%18%； （4）照明和其他电气设备散热：约占4%5%；,13,（5）食品及其他物料的散热量； （6）燃烧、化学反应及其他工艺过程的散热量； （7）渗透空气带入的热量等。 伴随各种散热过程产生的水蒸气量称为舱室湿负荷，单位为g/h。 舱室的湿负荷主要来自人体和潮湿物品所散发的水汽。根据气温和
6、劳动强度的不同，每个人产生的湿负荷约为40200g/h。,14,二 空调送风量和送风参数的确定,当舱室内的空气状况稳定时，送风量和从室内排出的空气流量是相等的，换气所带走的热量和湿量应分别与舱室的热负荷和湿负荷相等。,15,船舶各空调舱室的热负荷是各不相同的； 即使是同一空调舱室，其热负荷也会变化； 希望能对各空调舱室的空气温度进行单独调节。 保持一定的新风量。 当外界气候条件很差，全船热负荷超过设计值，而送风量又已达到设计限度时，要保持舱室的温度适宜，就只能靠暂时减少新风量、增大回风量的方法来解决。,16,空气调节的方法有两种： 一是改变送风量，即变量调节；主要通过改变布风器风门开度来实现。
7、 变量调节可能影响风管中的风压，干扰其它舱室的送风量，而且会影响室温分布的均匀性，调节性能不如变质调节好。 一种则是改变送风温度，即变质调节；在布风器中进行再加热、再冷却或采用双风管系统来实现。,17,舱室的全热负荷Q是单位时间内加入舱室使空气焓值变化的全部热量，它为显热负荷Qx与潜热负荷Qq之和。Q Qx+ Qq 舱室的全热负荷Q和湿负荷W之比可称为舱室的热湿比，用表示。 舱室的湿负荷W (kgh)会使空气的含湿量增加，也就是使湿空气的焓值增加，即可视为潜热负荷。,三 舱室的全热负荷和热湿比,18,船上各空调舱室的位置、大小和用途不尽相同，所以不同舱室不仅热负荷和湿负荷可能不同，而且热湿比也
8、可能不同。 位置相近和大小相同的舱室，热负荷相近，如住的人越多，则湿负荷越大，热湿比的绝对值就越小。 公共舱室(尤其是餐厅)湿负荷一般较大，热湿比则比船员住舱要小。,19,第三节 空调系统及设备,一、船舶空调系统的分类,二、中央空调器,三、布风器,20,一、船舶空调系统的分类根据调节方法分类,1.集中式单风管系统,舱室的空气参数的调节只能靠改变布风器风门开度，即改变风量调节。,对“单风管”的理解：不是只有一根送风管，而是所有送风管内的空气参数相同。,21,22,2.区域再热式单风管系统,在冬季，将中央空调器统一处理后的空气，由设在空调器分配室各隔离室内或主风管内的二次换热器对送风进行再加热，然
9、后再用单风管送至各个舱室（即对显热负荷绝对值较大的舱室送风再加热）。对热负荷较小的舱室可不进行再加热，不必把风量过分调小。,23,3.末端再处理式单风管系统,除在中央空调器中对送风作统一处理外，还在各舱室的布风器内设末端换热器，对送风进行末端再加热或再冷却。,24,船舶辅机第12章 船舶空调装置 Marine Air Conditioning Plant,末端水换热式单风管系统,25,4.双风管Dual Duct系统,一级送风,二级送风,26,根据送风管内空气流速分类：,27,二、中央空调器,1.空气的吸入、过滤和消音,28,29,30,风机,31,直接冷却式空气冷却器,2.空气的冷却和除湿,
10、1. 制冷剂蒸发温度不低于-2-4oC，一般为07oC。,32,湿空气的焓湿图Enthalpy-Humidity diagram，再讨论降温工况的空气参数在焓湿图上的变化过程。,d (g/kg干空气),100%(饱和空气),等温线,等相对湿度线,等湿度线,等焓线,33,d,=100%,有回风集中式单风管降温工况,name,34,3.空气的加热和加湿,冬季外界空气相对湿度很高，但因温度低，实际含湿量并不高，因此冬季在空调器中除对空气加热外，还需要加湿。,35,加湿器应放置在加热器后，因为此处空气温度高，相对湿度小，喷入的蒸汽(或水)容易被空气吸收，同时还可防止加湿器在进风温度太低时结冻，但应防止
11、加湿过多造成舱内壁面结露。,36,=100%,h,d,有回风集中式单风管取暖工况,time,37,三、布风器,要求,按安装位置分类：顶式、壁挂式,38,39,1直布式布风器 将风直接送入舱室的布风器，其出口做成有利于送风气流扩散的形状，如喇叭形、格栅形等。 直布式布风器的出口风速较低，一般为24m/s，送风与室内空气混合较慢，所以送风温差不宜过大，一般在10以下。 该种布风器送风阻力小，多数仅为数十帕，噪声也低。,40,直布式布风器,41,2诱导式布风器 静压箱10中的静压较高，一次风是通过2426个小喷嘴9喷出，喷嘴的出风速度较高，一般可达到2040m/s。 高风速造成了诱导器局部真空，因而
12、就把很大一部分室内空气（二次风）经过风栅4诱导进诱导器。 一、二次风混合后从顶部出口格栅6吹出，送入室内。,42,3、风管 风管的截面由矩形和圆形两种。 矩形风管管路的分支和交接均较 方便，常用于中、低速系统； 圆形风管摩擦阻力小；安装和维 修方便，常用于高速空调系统。 低压低速空调系统的风管采用0.751mm白铁皮制造，高压高速空调系统的风管则采用轻合金板材或镀锌白铁皮制造。 风管外壁需包隔热层，常用的隔热材料有聚苯乙烯泡沫塑料和矿石棉。 噪声要求严格的空调系统，在布风器前的风管内，常加设管式消声器。,43,4、回风口 回风口通常集中于空调舱室的一侧，位于舱室门的下部，或以门与门槛的狭缝作回
13、风口，以便把回风口汇集于走廊。 回风的一部风引回空调器再处理，多余部分从走廊尽头排出。 现代船舶空调系统大都采用走廊回风。,44,第四节 船舶空调装置的自动调节,45,一、湿度控制 按其测量湿度的传感器种类又分为干湿球式、毛发式和电阻式三种。 船上选用的毛发式湿度调节器，是利用脱脂毛发束在不同湿度下的伸缩率不同，以其长度变化量作为湿度控制信号。 电阻式湿度调节器则利用吸湿材料（如氯化钾）的电阻值随空气湿度变化来作为湿度控制信号。 相对湿度的控制方案有控制进风湿度和控制回风或典型舱室的湿度。,46,控制回风或典型舱室湿度的双位调节系统。 这种方案调节滞后时间长，如果供风与室内空气混合不良，室内空
14、气湿度不均匀性会较大。,47,1 夏季空调温度控制 夏季调节空气时，空气通过空气冷却器去湿。 直接冷却系统温度的控制是利用热力膨胀阀自调性能和回风温度，通过控制进入空冷器的制冷剂流量来实现； 在间接冷却系统中，则通过控制流经空冷器的载冷剂流量来实现。,二、温度控制,48,49,热力膨胀阀控制送风温度 进风量、进风湿度一定，则热负荷也一定。此时膨胀阀将维持一定开度，使空调器出来的送风温度一定。 室温（）空调器回风温度（）空冷器热负荷（）制冷剂回气过热度（）膨胀阀开度（）制冷剂流量（）经过空冷器的空气温降（）室温（）。 所以在夏季空调中，借助于制冷系统热力膨胀阀本身自调特性，可维持空调器一定的送风
15、温度。 而当室外气温变化剧烈，空气冷却器热负荷变化过大，或者膨胀阀自调性能不良时，均会使其控制达不到预想效果。,50,能量调节机构控制送风温度 能量调节机构根据空气冷却器热负荷变化，可自动调节空调系统的能量供给，使空调送风温度稳定在一定范围内。 空调开始时，空气冷却器热负荷大，蒸发压力和温度较高，压缩机自动增缸，直到全负荷运转。 反之，使压缩机减缸运行，减少制冷量。 这种调节方法既保证了制冷系统对空气冷却器能量的合理供给，控制了送风温度，又保证了压缩机的经济运行。,51,2 冬季取暖工况送风温度控制 采用改变供入空气加热器的蒸汽或热水流量来调节。 若只要求送风温度基本不变，可采用普通直接作用式
16、温度调节器； 若要求送风温度随外界气温的变化进行补偿，则要求采用有两个感温元件的补偿温度调节器。 室外温度的变化是导致室内温度变化的主要扰动量，在此扰动出现而室温尚未变化时就预先作出前馈调节。,52,图示为双脉冲信号送风温度调节系统。感温元件分别感受新风温度tw和送风温度ts。 两信号同时送入控制器根据外界空气温度变化，对送风温度作出自动补偿修正。,53,三 静压（风量）自动调节 空调风机的压头和排量是根据各舱室布风器开足时的工况确定的。 当某些舱室的布风器关小或关闭时，总供风量减小，风道中的静压就会增加，从而使其他舱室的供风量增加，噪声增大。 应装设静压调节系统，调节中央空调空气分配器或风管中的静压。,54,静压调节方法 （1）风机进口导叶片节流法：控制风机进口导向叶片的角度，通过进风节流来调节静压和风量。 （2）风机出口风门节流法：与上述类似，调节器根据静压变化控制风机出口风门。 （3）风机多余空气
