舰船制冷装置

1、舰船制冷及空调系统舰船制冷及空调系统 2 舰船制冷通风的意义 1）伙食冷库 航程越远，需带的食品越多，储藏时间也越长，有些食品在常 温下数日就变质，气温越高腐烂越快，为使食品久藏，必须设 法消灭各种微生物，或抑制它们的繁殖为使果蔬类食品保存期 加长，需延缓它们生长成熟。用冷藏法，能抑制微生物在食品 中的繁殖，也能延缓蔬菜、水果的生长成熟，又不致破坏食品 原有品质和营养价值 。 高温库（菜库、乳品库）：0 5 3 舰船制冷通风的意义 2）空气调节 空气调节是制冷技术应用面最广的领域。大多数空调系统都需 要利用制冷装置进行空气的温度、湿度调节，构建人们所希望 达到的环境条件。根据使用场合的不同，空

2、气调节可分为舒适 性空调相工艺性空调。 船上一般都装有空气调节装置，制冷装置为空气调节提供了必 需的冷源，空调可以向船员和旅客提供适宜的生活条件和工作 环境，提高船员的工作效率。 4 舰船制冷通风的意义 3）冷藏运输 专用冷藏船，多用途冷藏船，冷藏集装箱运输渔船等上面会有冷藏 运输的应用。为满足生产需要在这些船舶上，都必须装设专门的制 冷装置，制冷装置是船舶营运不可缺少的重要设备之一。 低温库（肉、鱼库）：18 20 ，微生物繁殖基本 停止 5 舰船制冷通风的特点 1：结构要求高 由于船体基本上是用金属材料制造，金属骨架伸入绝热结构之中造成热流短路 ，使冷藏库的渗入热量增加； 2：环境条件恶劣

3、 船舶冷藏库工作环境更为潮湿，水汽易于从绝热层表面渗入绝热层中，会严重 破坏绝热结构，减弱绝热效果； 3：设计要求高 船舶制冷系统的各种机组、设备应安全可靠，并在符合体积小、重量轻的船用 要求的同时，应根据造船规范的规定配有备用机组、设备和备件，以保证航行 中的正常运转；船体在剧烈摇摆和振动的条件下应能正常运转，自动控制系统 可靠性要强，制冷装置的能量调节要求较高，系统设计要有灵活性；机械设备 应能耐海水和盐雾腐蚀。 6 国内外舰船制冷发展史国内外舰船制冷发展史 美国在二次大战后，即重视舰艇空调，曾就水面舰艇宜采用高速还是低速型制冷机 进行了实验对比，结论是高速制冷机虽有振动，但重量和尺寸指标

4、要好得多； 空调负荷小于45万kcal/h的情况下，一般采用一台或数台活塞式制冷机，超过45 万kcal/h的情况下，则采用离心式制冷机 英国在二战前，军舰上只装有少量的通风设备，根本谈不上空调，二战期间，由于 军舰夜航防空而必须将舱门紧闭，若在热带航行，热湿负荷很大，再加上大量 电子设备散热，空调问题提上了日程； 最早在通风系统设置了直接膨胀式冷却器，以氯甲烷为工质，后来又改为了氟利昂 ，冷源一般为冷水机组，分别根据制冷量不同而采用活塞式和离心式制冷机； 活塞式制冷机组寿命为12000小时，制冷量300kw,适用于驱逐舰、护卫舰等舰 艇 螺杆式制冷机最早于1975年应用于已在英阿马岛之战中沉

5、没的谢菲尔德号驱 逐舰上，最早采用标准设计机组，后来改进为耐冲击机型 7 国内外舰船制冷发展史国内外舰船制冷发展史 我国船舶冷藏运输最早于1985年出现在上海。当时为开展我国东海、黄海渔业捕 捞运输业务，曾改造了一条二次大战期间上海长江口的沉船，有上海鱼品厂、 上海船舶设计院、上海船厂等部门联合设计制冷装置。这条船成为了我国第一 艘，带有氨制冷装置及冻结设备的海洋冷藏加工运输船。船舶制冷技术的推广 应用与发展是从1967年上海、广州开始。当时国内几家造船厂开始建造万吨级 海洋客轮船。这些船均采用了国产制冷、空调设备，以保证舱室空调和船员伙 食冷库的制冷，成功的使用了国产船用制冷、空调设备，有力

6、的促进了我国船 用制冷技术的应用和发展，也为我国海上和内河冷藏运输奠定了技术基础。我 国内河和沿海冷藏运输，目前依然比较落后，内河冷藏运输至今基本上是空白 。 8 吸附式制冷工作原理吸附式制冷工作原理 吸附式制冷是通过吸附剂在较低 的温度下(一般为当地气温)吸附 制冷剂，在较高的温度下脱附制 冷剂，通过吸附脱附循环来实现 。通常是固体对气体的吸附，它 的主要装置由吸附器、冷凝器、 蒸发器、节流阀等组成。 吸附式制冷的工质对大致可分为 沸石分子筛系、硅胶系、活性炭 系等。 沸石分子筛系由于它 的脱附温度较高，通常在280 300，所以，一般用于高温 余热回收 9 余热式吸附式制冷余热式吸附式制冷

7、 大部分船舶均采用柴油机为 动力装置，但其受卡诺循 环的限制，效率只有约 50%，大量废热存在于排 烟和循环冷却水中。据统 计，万吨级商轮伙食冷库 和空调系统的能耗已占总 能耗的18%，客轮，邮轮 则占28%，降低船舶制冷 能耗很重要。 氨被认为是余热吸附式制冷 的理想工质，碳基材料和 碱土金属盐为常用的吸附 剂。 10 通过“SITCT AISHAN”轮主机在额定工况下的能量核算，发现主 机热效率仅为49.1%，废气带走的热量占燃油总发热量的29.7%， 其中18.8%（约811KW）由废气锅炉回收，依据当前认可的活性炭- 氨吸附式制冷系统的COP=0.175计算，由废气锅炉蒸汽驱动的活性

8、炭-氨吸附式制冷系统提供的制冷量可达142KW，而该轮中央空调 与冷库的额定制冷量分别为95KW和3.683KW，表明在该轮上应用 活性炭-氨吸附式制冷系统具有可行性。引用于吴大康等，氨-活性 炭吸附式制冷在船舶中的应用，集美大学学报，Nov.2013 余热式吸附式制冷余热式吸附式制冷 11 余热式吸附式制冷余热式吸附式制冷 该吸附床由吸附单元管组成，单 元管内部充填吸附剂，并预 留传质通道吸附床吸附时， 制冷剂经管 1 进入，冷却水由管 2 引入后由管 排出; 吸附床解吸时，加热蒸 汽经 管 2 进入，冷凝后由管 6引出 ，脱附的制冷剂经导管1进入 冷凝器 通过吸附，脱附过程的顺序切换 ，

9、系统可以实现连续制冷循环 吸附床结构单元示意图 12 余热式吸附式制冷余热式吸附式制冷 13 海水源热泵在船舶中的应用海水源热泵在船舶中的应用 图片来自薛源，海水源热泵联供系统在船舶中的综合应用，山东大 学（威海）机电与技术工程学院，Feb.2014 14 海水源热泵在船舶中的应用海水源热泵在船舶中的应用 待解决问题： 靠海岸的海水中，既有悬浮物、胶体和溶解物质，还含有大量有机 物、微生物、细菌、藻类等，这些物质对设备有腐蚀作用，因此海 水的腐蚀性比单纯盐溶液要复杂得多。从真正意义上解决海水腐 蚀问题，是海水源热泵广泛应用和推广的关键。 15 船舶空调系统的新要求 客船对空调的要求非常高首先由

10、于船 上不同分区众多，直接式集中空调系统 已不再适用，取而代之的为间接式空调 送风系统由此必须选用冷水机组，用 冷媒水在空气冷却器中冷却空气这样 势必造成无法避免的中间热损失（最大 可达到全船负荷的10%左右），再加上 客船本来的负荷就大，如何最大限度地 利用冷量就成了关键如果空调舱室空 间允许，最好的方法是选用全热交换热 回收系统这种系统采用具有全热交换 器（Enthalpy exchanger）的空调器， 回收空调回风和排风的冷量或热量，以 冷却或加热进入系统的外界新鲜空气 Novenco Hi-pres 公司空调器原理图 16 船舶空调系统的新要求 全热交换器是一种将室外新鲜气体经过过滤

11、、净化，热交换处理后 送进室内，同时又将室内受污染的有害气体进行热交换处理后排出 室外，而室内的温度基本不受新风影响的一种高效节能，环保型的 高科技产品。 全热交换器的核心器件是全热交换器，室内排出的污浊空气和室外 送入的新鲜空气既通过传热板交换温度，同时又通过板上的微孔交 换湿度，从而达到既通风换气又保持室内温、湿度稳定的效果。这 就是全热交换过程。当全热交换器在夏季制冷期运行时，新风从排 风中获得冷量，使温度降低，同时被排风干燥，使新风湿度降低； 在冬季运行时，新风从排风中获得热量，使温度升高，同时被排风 加湿 17 船舶空调系统的新要求 由于船员生活质量的提高，以往只有两个冷库（高温库和低温库）的设计 方案已远远不能满足要求，又由于要考虑到冷库的制冷设备须100%备用 ，现流行的做法为选择一对压缩冷凝机组（分别能承担满负荷工作的冷量 ）共同为冷库服务在这种情况下，往往一台压缩冷凝机组要为四到五个 库（如鱼库、肉库、蔬菜库、乳品库和干粮库）服务，由于不同类型冷库 的蒸发温度不同，单单在供液管路上加个蒸