船舶辅机12船舶制冷装

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1、1,第十二章 船舶制冷装置 第十三章 船舶空气调节装置,第四篇 船舶制冷装置和空气调节装置,2,第一节 概述 第二节 蒸汽压缩式制冷装置的工作原理 第三节 制冷剂、载冷剂和冷冻机油 第四节 制冷压缩机 第五节 制冷装置的设备 第六节 制冷装置的自动化元件 第七节 船舶制冷装置的管理,第十二章 船舶制冷装置,marine refrigerating plant,3,制冷是用人工方法从被冷对象中移出热量，使其温度降低到环境温度以下，在船舶上，制冷技术主要用于以下几个方面： 1食物冷藏 航程越远，需带的食品越多，储藏时间也越长。 2空气调节 3冷藏运输,第一节 概述,一 制冷在船上的应用,4,现代船

2、舶一般都采用机械制冷，主要是液体气化制冷。 利用液体蒸发气化时吸收汽化潜热的原理来制冷。 蒸气压缩式制冷 吸收式制冷 蒸气喷射式制冷,二 机械制冷方法,5,1蒸气压缩式制冷,6,2吸收式制冷 低压蒸气变为高压蒸气不用压缩机 利用能强烈吸收制冷剂的液体(吸收剂)将蒸发器中产生的制冷剂蒸气吸收成为溶液 再用液泵将其压送到发生器(高压)中，加热使之放出高压制冷剂蒸气 须用制冷剂和吸收剂组成的工质对工作 吸收式制冷工质： 氨水溶液(氨-制冷剂，水-吸收剂)-低温系统 溴化锂水溶液(水-制冷剂，溴化锂-吸收剂)-空气调节系统,7,吸收式制冷装置主要优点： 利用废热或低参数的热源制冷而不需使用压缩机 运行

3、时没有噪音和振动 用水作制冷剂时 完全没有毒害和污染 也没有爆炸危险 主要缺点： 热力系数比压缩式低 冷却水消耗量大 溴化锂水溶液对设备密封性要求较高 且不能获得0以下的低温 溴化锂水溶液在大气中对钢材具有强烈腐蚀作用 使用寿命较蒸气压缩式低,8,3蒸汽喷射式制冷 水在真空下气化吸热，可获得0以上低温 多用蒸汽喷射器来作为抽真空设备 主要优点： 设备结构简单、占地面积较少、制造及管理容易 水作制冷剂，对人体无害 气化潜热大 缺点： 在高真空下工作，只能取得0以上的低温 工作时蒸汽消耗量很大，经济性较差,9,第二节 蒸汽压缩式制冷装置的工作原理,一、理论循环,理论循环假设； (1)压缩过程不存在

4、换热和流阻等不可逆损失 等熵过程 (2)制冷剂流过热交换器和管路时没有阻力损失 等压过程 (3)制冷系统中除热交换器外，与外界无任何热交换，流过膨胀阀时未作功，又无热交换 等焓过程,10,汽化是液体吸热变成蒸汽的过程，汽化包括蒸发和沸腾。蒸发只发生在液体表面，在任何压力和温度下均会发生。沸腾指液体内部的剧烈汽化过程，在一定的压力所对应的温度条件才会发生。 不同的液体在相同压力下汽化温度不同。例如在常压下，水的汽化温度为100，而R22的汽化温度为-40.8。蒸发器中液态制冷剂的汽化过程是在一定的压力和一定的温度下的沸腾过程。,11,压缩过程是压缩机对制冷剂蒸汽作功，使其压力和温度均升高的过程。

5、,12,冷凝是气体制冷剂在冷凝器中向冷却介质放热的液化过程。 实际制冷循环中，高温高压过热气体先冷却成干饱和气体，放出气体的显热；继之在等温等压下冷凝成饱和液体，放出汽化潜热；进而在等压下冷却，变成过冷液体。,13,冷凝器中的高温高压液态制冷剂经膨胀阀节流降压变成低温低压的液态制冷剂过程。,14,15,二 工况影响-冷凝温度,tktkqo=h1-h4Qo （单位制冷量下降qoWo）,降低制冷剂的冷凝温度，可提高装置的制冷量。 冷凝温度不能太低，否则膨胀阀前后压差明显下降会导致制冷剂流量不足，反而使制冷量下降。,16,蒸发温度,totoqo=h1-h4Qo (单位制冷量下降qoWo),蒸发温度降

6、低会使装置的制冷量明显下降，制冷系数下降。 在使用管理中，切忌将蒸发温度调得过低，过低的蒸发温度有害无益。,17,过热度,在过热循环中，如果过热过程在蒸发器内完成，其过热称为有益过热；如果过热在回气管内进行，则为有害过热。为防止有害过热的产生，应对回气管进行隔热。,工质蒸汽过热后，可以避免压缩机产生“液击”冲缸现象; 也可避免由于液滴进入汽缸与缸壁产生强烈热交换而导致液滴气化，造成压缩机实际吸气量减少，最后导致制冷量下降。,18,过冷度,可提高单位制冷量和制冷系数，并可减少节流后产生的“闪发”气体数量，减少节流损失，保证正常供液。过冷循环工质的过冷度通常选择35。,19,三 回热循环,往往采用

7、使来自冷凝器的高压液态制冷工质和来自蒸发器的低压气态制冷工质在热交换器内进行热交换，使液态工质过冷的同时，气态工质过热的循环。采用回热器过冷、过热的循环称回热循环。,20,B-C为有压力损失的蒸发过程； C-C为在回热器、吸入管道及吸气阀上有压降和过热过程； C-D为压缩机压缩过程； D-D为排气经排气阀降压过程； D-A为蒸汽在冷凝器、回热器中的冷却、冷凝降压过程； A-B节流过程；,21,第三节 制冷剂、载冷剂和冷冻机油,一 制冷剂,在制冷机内完成热力循环的工质,必须具有较好的热力性质和物理化学性质,选用时根据使用场合、温度要求、制冷量及制冷机的型式等综合考虑. 1制冷剂的种类 (1)无机

8、化合物 如氨、水等,无机类制冷剂的统一编号为R7XX. (R是英文“制冷剂-Refrigerant”字头) 编号的后两位数表示该无机化合物的分子量,22,(2)饱和烃的卤化物氟利昂 编号是R后带二或三个数字；依次为碳原子数m-1、氢原子数n+1和氟原子数x 例如二氟一氯甲烷CHClF2，写为R22。 氟利昂制冷剂 大多是无毒的，没有气味 不燃烧，没有爆炸危险，热稳定性好 氟利昂分子量大，绝热指数小，凝固点低 含水时会腐蚀镁及镁合金、铁等金属 单位容积制冷量小，密度大，节流损失大 导热系数小，遇火焰时会分解出有毒气体 易漏泄而不易察觉。,23,CFC表示不含氢的氯氟烃 HCFC表示含氢的氯氟烃

9、HFC表示含氢而无氯的氟化烃 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 使太阳光紫外线失去臭氧层的屏敝作用而加强 对人类健康和农作物、海洋浮游生物的生长不利 并引起气候异常 氟里昂气体会产生“温室效应” CFC已于1996年起禁用，发展中国家推迟10年 而HCFC将于2016年冻结在2015年的水平，于2040年完全禁用，工业化国家于2020年禁用,24,(3)碳氢化合物(烃类) 目前用作制冷剂的有烷烃类和烯烃类 如乙烯C2H，(R1150)、丙烯C3H6、(R1270)等 这类冷剂的特点是 凝固点低，临界温度低，分子量小 与水不发生作用且难溶于水 对金属无腐蚀作用，溶于润

10、滑油，价格低廉 烃类对大气臭氧层无破坏作用，但易燃，与空气混合后有爆炸危险,25,(4)共沸制冷剂 由两种或两种以上特定的制冷剂按一定的比例混合而成，在气化或液化过程中，其蒸气成分与溶液成分始终保持相同 在既定压力下，发生相变时对应的温度保持不变。由于在一定的压力下，共沸混合制冷剂标准沸点比组成它的各种纯冷剂的标准沸点都低，因此，在相同的工作温度条件下，采用共沸混合制冷剂的制冷压缩机也就具有压力比小，压缩终温低，单位容积制冷量大等优点。,26,(5)非共沸制冷剂 也是由不同制冷剂按一定比例混合而成，但其不存在共沸点，在定压下蒸发或凝结时，气相与液相的组成成分不断变化，温度也随之不断变化,27,

11、(1)R22(CHClF2) 船舶广泛使用,无毒、无味、不燃不爆、热稳定性好和火焰(800以上)接触时会分解产生有毒气 工作压力适中，标准沸点为-40.8 单级压缩制冷蒸发温度可达一40 R22在-15时的蒸发压力为0.295MPa，+30时冷凝压力为1.19MPa,属中压中温制冷剂 标准工况压缩终温为83，可不用水冷却压缩机 溶水性强于R12，在系统中含水较多时会发生冰塞,2 制冷剂介绍,28,(2)R12(二氟二氯甲烷) 是30年代问世后甚为风行的冷剂 破坏大气臭氧层，对地球也有温室效应 R12与R22的主要差别有以下: 溶水性差，溶水能力随温度降低而下降。易发生“冰塞” 与润滑油相互易溶

12、(蒸气也能溶油) (3)R134a(四氟乙烷，CH2FCFs) R134a不含氯原子C1，其臭氧耗减潜能值为0。 R134a标准沸点为-26.5，一15时蒸发压力为0.164 MPa。 R134a本身无润滑性能。对润滑油的润滑性有更高的要求。,29,(4)R717, 氨 有毒，有强烈的刺激性臭味。当空气中达到一定浓度时对人有危险，也可引起燃烧和爆炸，氨与食品接触会使其品味变差。 与水能大量互溶。 微溶于油； 纯氨不腐蚀铁、铜等金属，但氨中含有水分时会腐蚀锌、铜及铜合金(磷青铜除外)； 氨水呈碱性，可使酚酞试纸变红色 放热系数比氟利昂大，密度、粘度比氟利昂小 单位容积制冷量比R12大60左右，且

13、价格便宜，目前主要用于一些水产品加工船和冷藏船。,30,载冷剂是在间接制冷系统中用以传递冷量的中间介质。优良的载冷剂应满足下列条件 比热大 导热系数大 粘度低 凝固点与使用温度范围相适应 腐蚀性小 无毒、不燃、不爆 化学稳定性好 价格低廉。 载冷剂的种类很多，下面为一些常用的载冷剂及其主要性质,二 载冷剂,31,水是一种理想的载冷剂 比热大、密度小、对设备和管道腐蚀性小、不燃烧、不爆炸、无毒、化学稳定性好、价廉易得等优点 在大型空调制冷系统中，广泛采用水作载冷剂 由于它的凝固点高，在使用上受到很大限制 盐水溶液 盐水溶液一般为氯化钠、氯化钙、或氯化镁水溶液 普遍采用，适用于中、低温制冷系统 盐

14、水的性质和凝固点取决于盐水浓度,32,润滑油作用： 润滑 密封(渗入各摩擦件密封面阻止制冷剂泄漏) 冷却(带走摩擦热，同时也可降低排气温度) 在多缸压缩机中，润滑油还可用来控制卸载机构 选用 不同制冷机组和制冷(剂)系统，用不同的冷冻机油不同工作温度用不同的冷冻机油冷冻机油主要应满足下列几项要求： 1凝固点应至少比工作时的最低蒸发温度低2.5,以免在蒸发器中凝固而堵塞通道。,三 冷冻机油,33,2闪点应比最高排气温度高出1530 国产冷冻机油闪点(开口)在150180之间。 3具有适当的粘度 若粘度过低,则活塞环与气缸壁间的油膜就容易被气体冲掉，从而使漏气增加,氟利昂易溶于油。 4含水量低 以

15、免引起制冷系统冰塞、腐蚀或产生镀铜现象等。 5. 全封闭式和半封闭式压缩机 要求润滑油的电绝缘性好； 全封闭压缩机要求510年不需换油；故对油的化学稳定性和抗氧化安定性要求较高，其他如酸值低、抗腐蚀性好、灰分及机械杂质含量少等，也是对冷冻机油的一般要求,34,第四节 制冷压缩机,35,按压缩机气缸分布形式分类：可分为直立式、V型、W型、S型（扇形）、Y型（星型）等。 按使用的制冷剂种类分类：可分为氨用、卤代烃用制冷压缩机。 按压缩机与电动机的组合形式分类：可分为开启式和封闭式，其中封闭式又可分为全封闭式和半封闭式两种。 按压缩机的级数分类：可分为单机单级和单机双级压缩机。,一 分类,36,船舶

16、辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant,按工作的蒸发温度分类,高温制冷压缩机 (-100oC) 中温制冷压缩机 (-150oC) 低温制冷压缩机 (-40-15oC),37,二、活塞式制冷压缩机,1 特点,38,8FS10压缩机,39,2、机体 作用：用来安装和支撑其它零部件和容纳润滑油。 特点：机体为整体铸造，包括汽缸体、曲轴箱和缸盖等部件。 要求：支持和容纳传动件，承受内部制冷剂蒸汽的压力，不平衡质量的惯性力和电动机输入的动力。 此外，曲轴箱为积存润滑油的容器。因此，机体应有足够的强度和刚度，保证有良好的密封性。,40,3、传动机构 组成：活塞组、连杆组和曲轴 活塞组：由活塞、活塞环和活塞销组成。活塞环又包括刮油环和刮气环。 活塞、活塞环、汽缸盖与汽缸等组成一个可变的工作容积，以完成吸气、压缩、排气工作。,41,连杆组 组成：包