船舶空调系统及设备

第三节

船舶空调系统及设备一、船舶空调系统的分类二、中央空调器三、布风器组成、各部分的作用；取暖、制冷工况h-d图上的变化过程(★★★★★)。结构形式，诱导比(★★★)12-3-1船舶空调系统的分类集中式和半集中式船舶空调装置根据其调节方法的不同主要有以下几种形式。1．集中式单风管系统2．区域再热式单风管系统

3．末端再处理式单风管系统4．双风管系统12-3-1船舶空调系统的分类送风由中央空调器统一处理，用单风管送到各舱室，各舱室送风参数相同，空气参数调节是改变送风量。简单，初置费较低，货船用得最普遍因采用变量调节，调节幅度不宜过大调节时会对其它舱室送风量产生干扰对“单风管”的理解：不是只有一根送风管，而是所有送风管内的空气参数相同。（还可理解为？布风器）1．集中式单风管系统12-3-1船舶空调系统的分类2．区域再热式单风管系统将中央空调器统一处理后的空气由分配室或主风管内的二次换热器对送风再加热再用单风管送至各个舱室热负荷较小舱室可不进行再加热舱室单独调节仍靠变量调节但调节幅度明显减小可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3．末端再处理式单风管系统除中央空调器对送风作统一处理外还在各舱室布风器内设末端换热器末端再处理方式通常有两种

①末端电再热式②末端水换热式见下页12-3-1船舶空调系统的分类末端电再热式（在布风器内设电加热器）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20～30℃。夏季则只能做变量调节，送风温度为11～15℃。所花费用不多，管理也较简单，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末端水换热式布风器内设水换热器冬季通热水夏季通冷水冬、夏都可藉调节水量实现变质调节。空调器只承担舱室的部分热、湿负荷。送风量比其它空调器减少1／2～1／3。有的可采用全新风特点：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4．双风管系统中央空调器由前、后两部分组成一部分送风经空调器预处理后即送至舱室，称一级送风。其余部分则经再处理后经后送至舱室，称二级送风。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冬、夏都可变质调节，调节灵敏。空调器和风管系统的重量和尺寸较大不需设末端换热器可用较便宜的直布式布风器，故噪声低，管理简单适合对空调性能要求高的客船12-3-1船舶空调系统的分类问题：1.下列系统冬季、夏季都可变质调节的是：(1)区域再热式单风管(2)末端电再热式单风管(3)双风管(4)集中式单风管2.下列空调系统夏季只能变量调节，冬季可变质调节的是：(1)区域再热式单风管(2)末端电再热式单风管(3)双风管(4)末端水再热式单风管3.下列空调系统冬、夏季都只能变量调节的是：(1)区域再热式单风管(2)末端电再热式单风管(3)双风管(4)末端水再热式单风管12-3-1船舶空调系统的分类冬季夏季集中式单风管变量区域再热式单风管变量末端电再热式变质变量末端水换热式变质双风管变质请记录(★★★)：12-3-1船舶空调系统的分类空调系统按送风管内空气流速高低分为：1．低速系统主风管内风速不超过15m／s常用的风速范围为10～15m／s送风支管的风速为4～8m／s由于风速低，风管阻力小，风机风压不高1.2KPa以下。但低风速则要求风管截面增大，这使得风管尺寸、重量也随之增大。为了减小风管所占的空间高度，截面需做成扁矩形。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2．高速系统主风管内风速在15m／s以上，常用风速为25m／s左右,有的高达30m／s。送风支管风速约为8～15m／s。因风速高，可选用送风温差较大的诱导式送风。使送风量减小。因送风量小，风管尺寸和重量都减小。用标准化圆风管及附件，便于安装，又降低成本。缺点：

(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

(2)噪声大。许多船舶采用主风管风速在15m／s的中速系统12-3-2中央空调器中央空调器是集中式和半集中式空调装置对空气进行集中处理的设备。在货船上，它通常置于上层甲板后部的专门舱室——空气调节站里，在客船上空调器数目较多，故多分布在全船各处。下图示单风管系统的中央空调器为例说明空调器的各组成部分及其工作情况。12-3-2-1空气的吸入、过滤和消音空气的吸入、过滤和消音(★★★)1-新风进口2-新风调风门3-风机4-回风调风门5-空气滤器6-冷剂回气集管7-空气冷却器8-制冷剂分液器9-挡水板10-加湿器11-空气加热器12-底架13-检查门14-进风混合室15-消声室16-空气处理室17-承水盘18-送风分配室单风管系统中央空调器空气滤器用于除尘，保持换热器清洁。图中为斜置抽屉式，也有片式的，都能方便地拉出以便更换或清洗过滤元件。空气冷却器、挡水板后面详述。加湿器和空气加热器。这个系统设计不合理，加湿器应放在空气加热器之后，以利于加湿蒸汽(或水)被热空气吸收，还可防止加湿蒸汽(或水)结冻。新风量和回风量的比例可用手动调风门进行调节，调好后一般不变动。空调回风比回风量总风量[ReturnAirRatio]风机出风口截面积渐扩，有利于消减低频噪音。出风口和空调器内壁贴有多孔性材料，用来消减高频噪音。12-3-2-1空气的吸入、过滤和消音12-3-2-1空气的吸入、过滤和消音高速系统风机布置在空调器进口（压出式空调器）高速系统采用效率较高的后弯叶型离心式通风机。避免风机产生热量使排出空气温度升高，利于提高空气冷却器的蒸发温度低速系统风机布置在空调器出口（吸入式空调器）低速系统采用前弯叶型离心式通风机。使空气比较均匀地流过换热器。或以下列表格方式比较记忆12-3-2-1空气的吸入、过滤和消音(★)空调通风机

[A/CFan/Blower]叶片放置位置叶型原因型式原因高速系统后弯叶型效率高压出式空调器低速系统前弯叶型风量大尺寸小吸入式空调器空气流经风机温升大。1.提高制冷量；2.提高制冷系数；3.降低降温工况送风温度；空气流经风机温升小。使空气均匀地流过换热器高(速)后(弯)压(出)低(速)前(弯)吸(入)12-3-2-2空气的冷却和除湿下面先复习湿空气的焓湿图，再讨论降温工况的空气参数在焓湿图上的变化过程。d(g/kg干空气)100%(饱和空气)等温线等相对湿度线等湿度线等焓线(-)(+)(0)空气的冷却和除湿h12-3-2-2空气的冷却和除湿单位风机热(h4-h3)40567单位回风吸热(h2-h1)空调器单位潜热负荷(h‘5-h5)空调器单位全热负荷(h4-h5)空调器单位显热负荷(h4-h’5)5’单位新风全热负荷(h3-h2)舱室单位全热负荷(h7-h6)dh=100%有回风集中式单风管降温工况(★★★★★)name单位送风吸热(h6-h5)空气冷却器热负荷123新风回风12-3-2-2空气的加热和加湿3.空气的加热和加湿冬季外界空气相对湿度很高，但因温度低，实际含湿量并不高，因此冬季在空调器中除对空气加热外，还需要加湿。加热方式电加热蒸汽加热热水加热阻汽器凝水热水井加热器饱和蒸汽(0.2~0.5MPa)SteamTrap12-3-2-2空气的加热和加湿加湿方式蒸汽加湿喷水加湿电热加湿加湿器应放置在加热器后，因为此处空气温度高，相对湿度小，喷入的蒸汽(或水)容易被空气吸收，同时还可防止加湿器在进风温度太低时结冻，但应防止加湿过多造成舱内壁面结露。切线供入蒸汽，旋转除去凝水。12-3-2-2空气的加热和加湿=100%单位送风热(h6-h7)舱室单位全热负荷(h7-h8)单位回风热(h8-h2)单位新风全热负荷(h2-h3)单位风机热(h6-h7)空调器单位显热负荷(h5-h4)空调器单位潜热负荷(h6-h5)345678hd有回风集中式单风管取暖工况(★★★★★)time空气加热器热负荷加湿器蒸汽耗量12新风回风12-3-2-2空气的加热和加湿问题：1.喷汽加湿过程空气温度(上升、基本不变、降低)？2.喷水加湿过程送风温度(上升、不变、降低)？总焓值(上升、基本不变、降低)？3.夏季，空气经过冷却器后含湿量(增大、减小)？相对湿度(增大、减小)？4.冬季，气温较低时加湿阀开度应(增大、减小)？5.冬季，气温升高到5C以上，加湿阀应(增大开度、减小开度、关闭)？12-3-2-2空气的加热和加湿6.室外气温不变，含湿量增大，空冷器显热负荷(增大、不变、减小)？潜热负荷(增大、减小)？7.空气经过加热器后，相对湿度(增加、降低)？含湿量(上升、不变、降低)？9.夏季工况空气流经()是不正确的。C.挡水板是等温减湿D.走廊回风是等湿升温A.风机是等湿升温B.冷却器是降温减湿A.COP太低B.热负荷过大8.空调制冷装置蒸发压力不宜过低主要防止()C.除湿量太大D.结霜堵塞风道A.COP太低B.热负荷过大12-3-2-2空气的加热和加湿10.其它条件不变，空冷器壁温增高，则()。C.含湿量不变D.相对湿度减小A.含湿量降低B.含湿量增大9.冬季工况空气()是不正确的。C.喷水加湿是等温加湿D.走廊回风是等湿降温A.流经风机是等湿升温B.流经加热器是等湿升温11.冬季，新风与回风混合后含湿量(增加、不变、减小)。12.夏季，新风与回风混合后焓值(增加、不变、减小)。12-3-2-2空气的加热和加湿12-3-3布风器布风器舱室的送风是通过布风器送入的。布风器应满足以下要求：(1)能使送风与室内空气很好地混合，从而使室温均匀性好；(2)能保持人的活动区内风速适宜；(3)能单独进行调节；(4)阻力和噪声较小；(5)结构紧凑，外形美观，价格较低。

布风器按安装位置的不同分为顶式和壁式两类。壁式布风器靠舱壁底部垂直安装，使用方便。顶式布风器装在天花板上，不占舱室地面，在艺术造型工能与顶灯配合，起到装饰效果，所以，在船舶空调系统中采用较多。12-3-3布风器(a)适用于天花板较平整的小舱室：(b)适用于高诱导比的壁式布风器，(c)适用于空间较大的舱室；(d)适用于空气参数均匀性要求较高的舱室。12-3-3布风器布风器按送风诱导作用的强弱可分为直布式和诱导式两类。1、直布式布风器直布式布风器是一种将送风直接送人舱室的布风器，其出口做成有利于送风气流扩散的形状，如喇叭形、格栅形等。直布式布风器的出口风速较低，一般为2～4m／s，送风与室内空气混合较慢，所以送风温差不宜过大，一般在10℃以下。12-3-3布风器直布式布风器12-3-3布风器球形布风器12-3-3布风器图为一种带电加热器的壁式诱导器。它的特点是静压箱10中的静压较高，送风(称一次风)是通过许多小喷嘴9(约26～46个)喷出，喷嘴的出风速度较高(一般可达20～40m／s)，能把很大一部分室内空气经外罩正面的进风栅4卷系进来(称二次风)·，混合后再从顶部出口格栅6吹出，送人室内.2、诱导式布风器（简称诱导器）12-3-3布风器二次风量G2(kg／h)与一次风量G1(kg／h)之比称为诱导比。由于气温变化不大，密度变化可以忽略，因此，诱导比：β＝G2/G1＝V2/V1一般诱导比为2～4较为经济，这时静压箱中的相应静压约为0．15～0．5kPa。除阻力大外，诱导器的另一缺点是噪声较大，可达50～55dB。此外，诱导器的价格也昂贵。因此，目前在商船上仍以采用直布式布风器为多。诱导比12-3-3布风器诱导器设有调风旋钮用以调节送风管的风门开度，改变一次风量诱导器通常设有末端换热器它与二