船舶制冷裝置liby

第三篇船舶制冷裝置和空氣調節裝置Chapter11船舶制冷裝置§11—1概述一船舶制冷裝置作用1、伙食冷藏魚、肉、奶等食品：因微生物活動與繁殖，使有機物質分解而腐爛。應設法消滅或抑制其活動與繁殖果蔬類：呼吸作用，因熟爛而變質。應設法延緩其生長成熟2、船舶空調提供適宜的生活條件和工作環境3、冷藏運輸冷藏船、冷藏集裝箱此外..漁船、海上作業船、軍艦等為滿足生活、生產和特殊需要均設有制冷裝置二、食品的冷藏條件1、溫度低溫一般不能殺滅微生物，但可抑制微生物的活動，抑制果蔬的呼吸，延遲果蔬成熟低溫庫（肉、魚庫）：－18OC～－20OC，微生物繁殖基本停止高溫庫（菜庫、乳品庫）：0OC～5OC緩慢凍結和快速凍結2、濕度濕度小，食品干縮；濕度大，冷藏食品微生物繁殖快。但對冷凍食品影響不大高溫庫85～90%，低溫庫90～95%3、CO2和O2濃度適當增加CO2的含量，減小O2的含量（氣調儲存）增加ＣＯ２２～８%減少Ｏ２２～５%菜、果庫每天換氣2～4次，（換氣一個艙容為一次），通風機使空氣濃度均勻冷凍貨應少換或不換氣4、臭氧濃度作用殺菌、消毒（O3→O2+[O]）、除臭（魚類）、抑制呼吸。由臭氧發生器制造，風機使空氣經發生器循環不宜用于奶制品和油脂品以及綠葉菜，超過2mg/m3刺激人呼吸道粘膜并使人頭疼，進庫前1～2小時，停止其工作，開庫通風。三制冷方法自然制冷機械制冷氣體膨脹制冷：用于飛機空調和氣體的低溫液化半導體制冷：多用于潛艇、醫療器械和小型空調蒸發制冷：最普遍，利用液體蒸發汽化時吸收氣化潛熱的原理蒸氣壓縮式制冷吸收式制冷蒸汽噴射式制冷壓縮式制冷基本原理圖1、蒸氣壓縮式制冷制冷“四大件”

壓縮機——冷凝器——膨脹閥——蒸發器①壓縮機：抽吸蒸發器產生的冷劑氣體并將其壓送到冷凝器中②冷凝器：使送來的冷劑氣體降溫并冷凝③膨脹閥：控制冷劑的流量，并使流過的冷劑節流降壓④蒸發器：使流經其中的冷劑吸熱氣化2、吸收式制冷①與壓縮式制冷區別：吸收劑吸收低壓冷劑→泵送至高壓發送器→加熱：→高壓冷劑析出→冷凝器→…；吸收劑節流降壓→吸收冷劑。②工質對：a、氨—水溶液：氨為冷劑，水為吸收劑。用于低溫系統b、溴化鋰—水溶液：水為冷劑，溴化鋰為吸收劑。用于空調系統③特點：a、廢熱利用b、不需壓縮機，無噪音和振動c、水作冷劑時無污染、爆炸危險d、冷卻水消耗量大e、使用壽命短蒸汽噴射式制冷原理：水在高真空下汽化吸熱，即可獲得00C以上低溫特點：①設備簡單，占地少，制造管理容易②水作冷劑，對人無害，氣化潛熱大③高真空下工作，只能取得00C以上低溫④蒸汽消耗量大，經濟性差適用場合：空調，有廢熱可利用的場合§11—2蒸汽壓縮式制冷裝置的工作原理一、單級蒸汽壓縮式制冷循環冷劑分類：標準沸點t0＞00C，高溫冷劑。H2O－700C＜t0＜00C中溫冷劑。NH3、R22、R12t0＜－700C低溫冷劑1、理論循環假設：等熵壓縮（壓縮過程）等壓冷凝，冷凝壓力=排氣壓力；等壓蒸發，蒸發壓力=吸氣壓力等焓膨脹1—2：等熵壓縮。壓力由P0↑→PK2—3：冷劑在冷凝器內等壓冷卻、冷凝、過冷過程3—4：冷劑等焓通過膨脹閥節流4—1：冷劑在蒸發器內等壓氣化和過熱過程點1：冷劑離開蒸發器及進入壓縮機時的狀態，為過熱蒸氣點2：冷劑出壓縮機和進冷凝器時的狀態，過熱蒸氣點3：冷劑離開冷凝器時的狀態，過冷液體點4：冷劑出膨脹閥時的狀態，氣液混合2、實際循環及熱力計算1）實際循環：壓縮過程為熵值增加的過程節流過程有吸熱，焓值略有增加冷劑在管道、熱交換器和壓縮機中流動時有阻力損失和熱交換2）熱力計算焓：表明單位質量工質本身含能量多少的狀態參數，包括壓力能和內能。單位：kJ/kga、制冷量：⑴冷劑通過壓縮機的質量流量G=λVT/υ1VT：壓縮機理論排氣量（活塞行程容積），m3/sλ：壓縮機輸氣系數υ1：壓縮機吸入口冷劑氣體的比容，m3/kg⑵單位制冷量q0：每千克冷劑吸熱量q0=h1－h5kJ/kg⑶單位容積制冷量qv：壓縮機每吸入1m3冷劑的制冷量qv=q0/υ1kJ/m3b、制冷壓縮機的功率⑸等熵壓縮單位理論功w0：每壓縮1kg冷劑所需理論功w0=h2’－h1kJ/kg⑺壓縮機理論功率PT：PT=Gw0=w0λVT/υ1=λVTwvkw⑼壓縮機指示功率Pi：Pi=Gwi=Gw0/ηi=PT/ηiηi：指示效率（考慮壓縮機非等熵壓縮的能量損失），一般0、8左右⑽壓縮機軸功率P：P=PT/η=Pi/ηm=PT/（ηiηm）c、制冷系數⑾理論制冷系數εε=q0/w0=h1－h5/h2’－h1

⑿單位軸功率制冷量Ke：相當于實際制冷系數Ke=Q0/P=q0η/w0=εη對于開啟式壓縮機：R12：Ke=3.1～4R22：Ke=3.4～4.3蒸發溫度高時Ke較大d、冷凝器熱負荷⒀單位排熱量qk：1kg冷劑在制冷循環中放出的熱量qk=h2－h5=（h1－h5）+（h2－h1）=q0+wikJ/kg⒁冷凝器熱負荷Qk：冷凝器單位時間內必須排走的熱量Qk=Gqk=Q0+Pikw一般約為制冷量的1.2～1.3倍單級制冷壓縮機的工況與特性工況主要指冷凝溫度、蒸發溫度、過冷度、吸氣過熱度。ph1＇２＇３＇４＇1、工況參數對制冷工作的影響1）冷凝溫度變化：tk↑→①q0↓，λ↓（因pk/p0↑），v1不變→Q0↓（=q0λVT/υ1）②w0↑＞G↓→P↑（=Gw0/η）③ε↓（=q0↓/w0↑）故冷凝壓力Ｐｋ低一些好，但過低使膨脹閥前后壓差低，會使系統中的冷劑流量減小ph1＇２＇３＇４＇．2）蒸發溫度t0變化t0↓→①q0↓，v1↑→Q0↓②pk/p0＞3左右時，G↓＞w0↑→P↓③ε↓（=q0↓/w0↑）反之、蒸發溫度增加，可增加制冷系數。為了加快冷庫降溫速度可采用增加蒸發溫度方法。故蒸發壓力Ｐ０高一些好，但過高使蒸發器換熱溫差小，換熱差1342４＇3＇hp3）過冷循環過冷度：冷凝溫度與過冷溫度之差目的：減小閥后蒸汽量，增加制冷系數結果：過冷度↑→①ｑ０↑→Q0↑②P不變③ε↑（=q0↓/w0不變）結論；過冷對制冷有利1342ph1＇２＇３＇４＇過熱循環1、過熱度：過熱溫度與蒸發溫度之差2、目的：防止液擊，增加制冷量．3、過熱對制冷量影響有害過熱：冷庫外吸熱．制冷量不變有效過熱：冷庫內吸熱．制冷量增加過熱度↑→R12：①ｑ０↑＞G↓→Q0↑②G↓＞w0↑→P↓③ｑ０↑＞w0↑→ε↑R22：①ｑ０↑=G↓→Q0不變②G↓＞w0↑→P↓③ε稍↓NH3①０↑＜G↓→Q0↓②G↓＞w0↑→P↓③ｑ０↑＜w0↑→ε↓1342ph1＇２＇３＇４＇

2、回熱循環1）在回熱器中，低溫冷劑氣體冷卻常溫液體。使液體過冷度增加，氣體過熱度增加。2）Ｒ１２裝置采用回熱器，使Q0↑，ε↑；Ｒ２２裝置采用回熱器對Q0、ε影響不大，為防止液擊及閃氣，也設回熱器；ＮＨ３裝置不宜采用3）回熱循環一可增加制冷量，二適當的過熱防止液擊制冷壓縮機的性能曲線3、制冷壓縮機的工況標準工況（低溫工況）：t0=—150C，tk=300C空調工況（高溫工況）：t0=50C，tk=400C最大壓差工況最大軸功率工況§11—3制冷劑、載冷劑和冷凍機油一、制冷劑1、制冷劑的種類和編號①無機化合物R7××如NH3編號為R717②FreonCFC不含H的氟氯烴如R12〔二氟二氯甲烷CCl2F2〕ODP、GMP大1996年禁用，發展中國家延遲10年。HCFC含H的氟氯烴

如R22〔二氟一氯甲烷CHClF2〕2040年全面禁用，工業國家2020年禁用。HFC含H無CI的氟化烴

如R134a〔四氟乙烷CH2FCF3〕ODP為0，GMP小，目前R12的主要替代品③碳氫化合物（烴類）烷烴類：與Freon相同。CH4（R50）烯烴類：R后加1，其余同烷烴。C2H4（R1150）④共沸制冷劑R5××由兩種或以上特定的冷劑按一定比例混合而成R502（R22/R115）⑤非共沸制冷劑R4××由兩種或以上特定的冷劑按一定比例混合而成，但不存在共沸點制冷劑的要求；安全最重要1臨界溫度高2正常蒸發溫度低(標準大氣壓沸點)3氣化潛熱大、耗功少4常用蒸發壓力大于1個大氣壓5排氣溫度低6冷凝壓力低7粘度小8放熱系數大9化學穩定性、熱穩定性好10不易燃爆，對人體、食品無害11價格低廉2、常用冷劑及其性質1）R22①無毒，不燃，不爆，熱穩定性好，比空氣重。單獨存放達5000C仍穩定，遇明火（8000C以上）產生有毒光氣②微溶于水，且氣態溶水性小于液態③條件性溶油。高于80C與油互溶，低于80C溶油能力下降④對天然橡膠有侵蝕作用（采用丁基橡膠或氯丁橡膠）⑤含水時腐蝕鎂及含鎂超過2%的合金，含水較多時緩慢腐蝕鐵⑥滲漏性強，且無色無味。鹵素燈檢漏⑦電絕緣性較差2）R12與R22相似之處：無色、無味、不燃、不爆、化學穩定性好。但遇明火或溫度達4000C以上時產生有毒光氣。腐蝕鎂及含鎂超過2%的合金，對天然橡膠有侵蝕作用（采用丁晴橡膠或氯丁橡膠）與R22差別：①溶水性更差。氣態溶水性大于液態（多數Freon）。限制含水量的首要目的防“冰塞”②在使用溫度范圍內與滑油互溶③電絕緣性比R22好④液態時密度和粘度比R22大，比NH3更大，在管路中流阻較大⑤放熱系數比R22小，比NH3更小，換熱器尺寸較大3）R134a①同樣t0和tk下，排氣壓力＞R12，吸氣壓力＜R12，但排溫不高，不需水冷②與目前常用的滑油不相容。適用的有POE等脂類油或PAG（聚稀烴已二醇）。POE易吸濕，應注意防潮③分子直徑小，應采用合成泡沸石作干燥劑④對天然橡膠和某些合成橡膠（如丁晴橡膠）浸潤膨脹性強，宜采用氫化丁晴橡膠和氯化橡膠⑤不含CI元素，電子檢漏儀檢漏，靈敏度低⑥與脂類油的混合物僅對鋅有輕微的化學反應4）R717①有毒、刺激性臭味，與空氣混合可燃、可爆，與食品接觸品味變差②與水大量互溶，不會冰塞③微溶于油④純NH3不腐蝕鐵，但含水時腐蝕鋅、銅及銅合金（磷青銅除外）⑤氨水呈堿性，可使酚酞試紙變紅色⑥放熱系數比Freon大，密度、粘度比Freon小⑦單位容積制冷量比R12大60%左右，價格便宜⑧不破壞臭氧層，無溫室效應二、載冷劑在間接制冷系統中用以傳遞冷量的中間介質要求：①比熱大②導熱系數大③粘度低④凝固點與使用溫度相適應⑤腐蝕性小⑥無毒、不燃、不爆⑦化學穩定性好⑧價格低廉1水理想載冷劑。但凝固點高，使用受限2鹽水（