喷射式制冷在船舶空调系统中的应用

1、喷射式制冷在船舶空调系统中的应用    一、 前言1.1  船舶空调装置船舶空调装置是船舶安全顺利航行和船员生存、生活保证的重要设备。一艘万吨级以上的远洋船舶的空调系统约耗船舶电网总容量的20 %的功率， 是船舶最主要的耗能装置之一。据统计，海运业占世界贸易货物运量90 %以上， 所以对燃烧的燃料油的需求量很大， 最近几年来船舶营运成本在不断升高就是由于国际石油价格的不断上涨。因此航运界也就越来越关注如何实现船舶运营的节能增效这一重要课题。而船舶空调系统作为占船舶耗能总量很大

2、比例的设备， 如何使其制冷效率得到提高， 实现降低能耗已成为船舶节能的一个重要研究方向。1.2 喷射式制冷的发展历史1910 年Maurice Leblan 研制了第一台蒸汽喷射制冷系统1。蒸汽喷射式制冷系统因能使用工业的余热或废热和太阳能等作为驱动能源，对环境无污染的水等工质作为制冷剂，且系统不含运动部件，结构简单、成本低、可靠性高等优点，曾在20 世纪30 年代较多的被应用于大型建筑的空调系统。但由于较低的COP（能效比），使的其广泛应用被限制，随后机械压缩式制冷系统取代了喷射式制冷系统由于前者的体积紧凑、效率

3、更高等特点2。人类对能源的需求随着化石能源的日益匾乏量逐年增加，蒸汽喷射式制冷技术越来越受到社会各界的关注因为其是一种利用低品位热能驱动的绿色制冷技术。在船舶空调系统中应用蒸汽喷射式制冷，不仅使得传统制冷剂CFCS 和HCFCS 的替代问题能够得到解决，而且船舶余热还能够得到充分利用。举一个例子，一艘万吨级的远洋船舶，主机每天要消耗多达15 t25 t的重油，发电机消耗1.5 t2.5 t的柴油，其中40%的热量被用于输出功率，驱动废气透平用掉10%，冷却水带走15%，排烟带走30%35%。而蒸汽喷射式制冷系统可用冷却水和烟气中的余热

4、驱动。然而，蒸汽喷射式制冷应用于船舶空调的研究还处于起步阶段。1.3 船舶废热制冷从试验结果和柴油机热平衡计算可知，大约柴油机燃油燃烧产生的全部热量40转化为输出机械功的热效率，而大约60为其排放的废热。表l 所列为几种排热组成及其温度。表1柴油机排热组成及其温度                 柴油机种类        

5、60;       排热种类                温度（）                占总热量百分比（%）       

6、60;                低速二冲程机（扫气口式）        低速二冲程机（排气口式）        中速四程机            

7、0;    各机型                排气        排气        排气        增压空气   

8、60;    柴油机冷却水                300        340        400        120180  

9、      5070                30        30        40        10  

10、      13         柴油机排放的废热主要包括排气废热与冷却水废热。其中大约占燃料燃烧总热量的30的排气带走废热的温度高达300400左右；而其大约占燃料燃烧总热量的20冷却水带走的废热的冷却水温度大约40100。柴油机排气是很有用的热源因为其既具有极大的热量，又有较高的温度。但是难以直接使用，因为废气传热特性低，故吸收式制冷装置的热源只能用通过废气锅炉产生的蒸汽。虽然柴油机的冷却水和增压空气温度低，但有相当大的热量，而且热回收率高因为冷却水系统是一个闭式回路，故可直接作为吸收制冷的热源，如图1 1图1柴油机热源利用示意图冷却水不但带走数值巨大的废热，而且其带走废热的品位也相当高。这种利用废热水制冷，不但意义重大，而且也具有相当成熟技术。特别是渔船或冷藏船上柴油机废热被利用来制冷，其大有可为而意义更加巨大。因为虽然渔船与冷藏船可以带冰保鲜，但是保鲜不但不能长久，而且保鲜质量