船舶空调系统及设备

1、第三节第三节 船舶空调系统及设备船舶空调系统及设备 12-3-1 船舶空调系统的分类 w 1集中式单风管系统 n送风由中央空调器统一处理，用单风管送到各舱室 n各舱室送风参数相同，空气参数调节是改变送风量 n简单，初置费较低，货船用得最普遍 12-3-1 船舶空调系统的分类 n因采用变量调节，调节幅度不宜过大 n调节时会对其它舱室送风量产生干扰 12-3-1 船舶空调系统的分类 w 2区域再热式单风管系统 n将中央空调器统一处理后的空气 l由分配室或主风管内的二次换热器对送风再加热 l再用单风管送至各个舱室 n热负荷较小舱室可不进行再加热 n舱室单独调节仍靠变量调节 l但调节幅度明显减小 n可

2、解决几部分热湿比相差较大的舱室不得已 列入同一空调区所带来的弊病 12-3-1 船舶空调系统的分类 w 3末端再处理式单风管系统 n除中央空调器对送风作统一处理外 n还在各舱室布风器内设末端换热器 n末端再处理方式通常有两种 l末端电再热式（在布风器内设电加热器） w冬季靠改变加热电阻的阻值进行变质调节 空调器将送风只加热到满足热负荷较低舱室要求 一般为2030 w夏季则只能做变量调节 送风温度为1115 w所花费用不多，管理也较简单 w在低温海域航行的货船多有使用 12-3-1 船舶空调系统的分类 n末端水换热式 l布风器内设水换热器 w冬季通热水 w夏季通冷水 l冬、夏都可藉调节水 量实现

3、变质调节 l空调器只承担舱室的 部分热、湿负荷 w送风量比其它空调器 减少1213 w有的可采用全新风 l性能较好，造价较高， 管理也较麻烦，实际 应用较少 12-3-1 船舶空调系统的分类 w 4双风管系统 n中央空调器由前、后两部分组成 l一部分送风经空调器预处理后即送至舱室，称一级送风 l其余部分则经再处理后经后送至舱室，称二级送风 n通过调节布风器两个风门开度，改变送风混合比， 即可调节舱室温度 12-3-1 船舶空调系统的分类 n冬、夏都可变质调节，调节灵敏 n空调器和风管系统的重量和尺寸较大 n不需设末端换热器 n可用较便宜的直布式布风器，故噪声低，管理简单 n适合对空调性能要求高

4、的客船 12-3-1 船舶空调系统的分类 w 空调系统按送风管内空气流速高低分为： n1低速系统 l主风管内风速不超过15ms w常用的风速范围为1015ms l送风支管的风速为48ms l由于风速低，风管阻力小，风机风压不高 l但低风速则要求风管截面增大 w这使得风管尺寸、重量也随之增大 l为了减小风管所占的空间高度 w截面需做成扁矩形 w使得制造、安装和隔热包扎都较麻烦 12-3-1 船舶空调系统的分类 n 2高速系统 l主风管内风速在15ms以上 w常用风速为25ms左右, 有的高达30ms l送风支管风速约为815ms l可用送风温差较大的诱导式送风 w使送风量减小，风管尺寸和重量都减

5、小 l用标准化圆风管及附件，便于安装，又降低成本 l缺点： w(1)风管阻力大，风机功率较大, 高风压使空气温度升高, 增加 热负荷 w(2)噪声大。 l许多船舶采用主风管风速在15ms的中速系统 12-3-2 中央空调器 w 对空气进行集中处理的设备 n通常置于上层甲板后部的专门舱室 w 1空气的吸入、过滤和消音 n新风和回风经新风进口1和回风进口被风机3吸入 n在新、回风口处装有铁丝滤网 n新风量和回风量的比例可用调风门2、4调节 n回风量和总风量之比称为回风比 n采用离心式通风机 l高速系统用效率较高的后弯叶型风机 l低速系统用前弯叶型风机 12-3-2 中央空调器 12-3-2 中央空

6、调器 n高速系统风机布置在空调器进口（压出式空调器） l避免风机产生热量使排出空气温度升高 l利于提高空气冷却器的蒸发温度 n低速系统风机布置在空调器出口（吸入式空调器） l使空气比较均匀地流过换热器 w 空气滤器 n滤除空气中的灰尘，净化舱室送风 n保持空气换热器表面清洁，避免降低换热的效果 n常用斜置抽屉式过滤元件（增大面积，降低阻力） w 风机出口设有消音室15 n利用风道截面积突然改变，使气流低频噪声消减 n空调器内壁的多孔性吸声材料使高频噪声消减 12-3-2 中央空调器 w 2空气的冷却和除湿 n当外界气温高于25时 l空调装置按降温工况运行 n空气的冷却和除湿由空气 冷却器和挡水

7、板来完成 n空气冷却器由蛇形肋片管 构成 n图示为直接蒸发式空气冷 却器 12-3-2 中央空调器 w 空冷器管壁温度一般都低 于空气露点 n对空气冷却时有除湿作用 n管壁温度越低，除湿作用越 大 n应避免管壁结霜，以免妨碍 空气流动 l冷却器管壁温度不能低于0 w 空调采用直接蒸发方式时 n冷剂蒸发温度多为07 12-3-2 中央空调器 w 空冷器壁面结露产生的凝水沿管外肋 片下流 n汇集在底部承水盘中 n然后沿泄水管排走 n泄水管出口设有U形水封 l以防非降温工况时空气泄漏 w 为防止凝水被携入风管中 n在空冷器后设有挡水板 n挡水板由许多曲板1组成 l空气流过时气流方向不断改变 l所携带

8、水滴碰撞到曲板上 l然后落到承水盘2中泄出 n曲板出口弯成挡水沟4 l用以挡住水滴 12-3-2-2 空气的冷却和除湿 w 降温工况空气参数变化过程 n新风状态点为1 n回风状态点为2 n新风和回风混合后状态点3 l在12两点的连线上 w 点3距新风状态点和回风状态 点的距离与新风量G1和回风 量G2成反比 n(3-1线段)(3-2线段)G2Gl n3-4为经过风机时等湿加热过程 n点4为空冷器进口状态点 12-3-2-2 空气的冷却和除湿 w 空冷器出口的空气状态点 n可取=100饱和空气线上温度 (冷却管壁温)的0点与点4连线上 的某点5 n冷却越充分，点5越靠近点0 w 4-5为流过空冷

9、器的冷却减湿 过程 w 送风过程空气流过风管会有 一定温升，在图上由56过 程表示 12-3-2-2 空气的冷却和除湿 w 6-7为空气在舱内按舱室吸 热、吸湿的过程 w 72为回风在走廊里的等湿 吸热过程 w 空调器热负荷包括 n舱室全热负荷(约占40以上) n送风过程吸热 n回风过程吸热 n风机热 n新风全热负荷(将进风降温至 回风状态，3050) 12-3-2-2 空气的冷却和除湿 w 降温工况空冷器热负荷为： QV(h4-h5) w 空调器热负荷又可分为 n显热负荷 l在舱外气温高、舱室显热负荷较 大时，空调器的显热负荷增大 n潜热负荷 l当舱室湿负荷较大或舱外空气的 含湿量较大时，空

10、调器潜热负荷 增加 n增加回风量 l使点3靠近点2 l可相应减小新风的全热负荷 12-3-2-3 空气的加热和加湿 w 当外界气温低于15时 n应使空调装置按取暖工况运行 n加热和加湿由空气加热器和加湿器完成 w 空气加热可采用 n电加热 n蒸气加热 l船用集中式空调器多使用蒸气加热 l加热蒸汽用表压为0.20.5Mp的饱和蒸汽 n热水加热 l间接冷却式空调系统在取暖工况 w 加热蒸汽的凝水经出口阻汽器流回热水井 n阻汽器只允许凝水流过 12-3-2-3 空气的加热和加湿 w 在冬季 n外界空气相对湿度虽然很高(90以上) n但因温度低，所以实际含湿量并不高 n因此，还需要加湿 w 加湿可采用

11、 n蒸汽加湿 l船用集中式空调器采用蒸汽加湿的较多 n喷水加湿 n电热加湿器 12-3-2-3 空气的加热和加湿 w 最简单的加湿器 n一根镀锌钢管 n在迎风方向开有两排 直径为12mm的蒸汽 喷孔 w 图示出一种喷头式干式 蒸汽加湿器 n蒸汽按圆喷头切线方向供入， 使蒸汽在喷头中旋转 n将其中的凝水甩出，并从泄掉 n使加入空气中的饱和蒸汽含水减小 12-3-2-3 空气的加热和加湿 w 加湿器放在加热器后较 合适 n此处空气温度高，较小， 蒸汽容易被吸收 n应防止加湿过多而造成舱 内壁面的结露 w 空调系统取暖工况空气 参数变化过程如图 w 外界新风(状态点1)和回 风(状态点2)在混合室内

12、 混合后的状态点为3 12-3-2-3 空气的加热和加湿 w 3-4为流过风机等湿加热过程 w 4-5为流过加热器等湿加热过 程 w 5-6为流过加湿器等温加湿过 程(蒸汽加湿) w 6-7为送风管中等湿降温过程 w 7-8为舱内按舱室热湿比线降 温吸湿的过程 w 8-2为走廊回风等湿降温过程 12-3-2-3 空气的加热和加湿 w 取暖工况空调器热负荷包括 n舱室全热负荷 n送风热损失 n回风热损失 n新风热负荷(将进风加热加湿到 回风状态) n其中 l空气加热器承担显热负荷 l加湿器承担潜热负荷 l风机热可减轻加热器负荷 l增加回风量可减小全热负荷 12-3-3 布风器 w 布风器应满足以

13、下要求： n(1)使送风与室内空气很好地混合，使室温均匀 n(2)能保持入的活动区内风速适宜 n(3)能单独进行调节 n(4)阻力和噪声较小 n(5)结构紧凑，外形美观，价格较低 w 布风器按安装位置的不同分为 n顶式 l装在天花板上，不占舱室地面，采用较多 n壁式 l靠舱壁底部垂直安装使用方便 12-3-3 布风器 w 室内温度和湿度是否均匀 n与室内空气的流动状况有关，而流动状况取决于 l布风器的型式 l出风口的位置 l舱室回风口的位置 w 图示为布风器在舱室不同位置的空气流动状况 n(a)适用于天花板较平整 的小舱室 n(b)适用于高诱导比的壁 式布风器； 12-3-3 布风器 w 图(

14、c)适用于空间较大的舱室 w 图(d)则适用于空气参数均匀性要求较高的舱室 12-3-3 布风器 w 布风器出风口以较大风速吹向舱室 n射流不断扩散并卷吸室内空气与之混合 n射流流程越长，混合效果越好 n射流最好能达到对面舱壁 n而射流较短(小送风量)，会使死区(滞流区)扩大 n死区通常出现在房间角落里 w 在选用和布置布风器与回风口时 n应使回流区和回旋区发生于人们经常活动的区域 n尽量缩小死区 n同时不使射流区扩大到人的活动区，因为射流区风 速较高，直接吹到人身上会使人感到不舒适 12-3-3-1 直布式布风器 w 将送风直接送入舱室 w 出口形状利于气流扩散 n如喇叭形、格栅形等 w 出

15、口风速较低，一般为24ms n送风与室内空气混合较慢 n所以送风温差不宜过大，一般在10以下 n价格较低，送风阻力小，噪声也低 n设有调风门，有末端换热器时，还有调温旋 钮 12-3-3-1 直布式布风器 w 图为一种单风管直布式布风器，属锥形扩散式 n进风管1通入处设有容积较大的消音箱5 n有可使风门2升降以调节风量的调节旋钮6 n颈部风速可从2ms直至10ms，有一定诱导作用 n故送风温差可提高到10左右 n其阻力在直布式布风器中也稍大，约为150300Pa 12-3-3-1 直布式布风器 w 图为双风管空调系统采用的一 种顶式直布式布风器 n两种温度不同的送风分别由 两根送风管4、5送入

16、 l在消音室6中混合 l从挡风板周围的缝隙中吹出 l通过 w调节旋钮1 w联动操纵风门2、3 w对舱室空气温度进行调节 l也可分设两个调节旋钮 w分别调节两种送风的风量 w从而使调节幅度更大 12-3-3-2 诱导式布风器 w 简称诱导器 w 图示为一种带电加热器 的壁式诱导器 w 特点： n静压箱10中的静压较高 n送风(称一次风)通过许多 小喷嘴9喷出 n喷嘴出风速度较高 n能把很大一部分室内空气 经外罩正面的进风栅4卷 吸进来(称二次风) n混合后再从顶部出口格栅 6吹出，送入室内 12-3-3-2 诱导式布风器 w 二次风量G2与一次风量G1之比称为诱导比 w 由于气温变化不大，变化可以忽略；因此，诱 导比 w 其诱导的室内空气越多 n可增大一次风送风温差，而不影响室温均匀性 n有利于减小风机的送风量和风管尺