船舶制冷装置liby

第三篇船舶制冷装置和空气调节装置Chapter11船舶制冷装置§11—1概述一船舶制冷装置作用1、伙食冷藏鱼、肉、奶等食品：因微生物活动与繁殖，使有机物质分解而腐烂。应设法消灭或抑制其活动与繁殖果蔬类：呼吸作用，因熟烂而变质。应设法延缓其生长成熟2、船舶空调提供适宜的生活条件和工作环境3、冷藏运输冷藏船、冷藏集装箱此外..渔船、海上作业船、军舰等为满足生活、生产和特殊需要均设有制冷装置二、食品的冷藏条件1、温度低温一般不能杀灭微生物，但可抑制微生物的活动，抑制果蔬的呼吸，延迟果蔬成熟低温库（肉、鱼库）：－18OC～－20OC，微生物繁殖基本停止高温库（菜库、乳品库）：0OC～5OC缓慢冻结和快速冻结2、湿度湿度小，食品干缩；湿度大，冷藏食品微生物繁殖快。但对冷冻食品影响不大高温库85～90%，低温库90～95%3、CO2和O2浓度适当增加CO2的含量，减小O2的含量（气调储存）增加ＣＯ２２～８%减少Ｏ２２～５%菜、果库每天换气2～4次，（换气一个舱容为一次），通风机使空气浓度均匀冷冻货应少换或不换气4、臭氧浓度作用杀菌、消毒（O3→O2+[O]）、除臭（鱼类）、抑制呼吸。由臭氧发生器制造，风机使空气经发生器循环不宜用于奶制品和油脂品以及绿叶菜，超过2mg/m3刺激人呼吸道粘膜并使人头疼，进库前1～2小时，停止其工作，开库通风。三制冷方法自然制冷机械制冷气体膨胀制冷：用于飞机空调和气体的低温液化半导体制冷：多用于潜艇、医疗器械和小型空调蒸发制冷：最普遍，利用液体蒸发汽化时吸收气化潜热的原理蒸气压缩式制冷吸收式制冷蒸汽喷射式制冷压缩式制冷基本原理图1、蒸气压缩式制冷制冷“四大件”

压缩机——冷凝器——膨胀阀——蒸发器①压缩机：抽吸蒸发器产生的冷剂气体并将其压送到冷凝器中②冷凝器：使送来的冷剂气体降温并冷凝③膨胀阀：控制冷剂的流量，并使流过的冷剂节流降压④蒸发器：使流经其中的冷剂吸热气化2、吸收式制冷①与压缩式制冷区别：吸收剂吸收低压冷剂→泵送至高压发送器→加热：→高压冷剂析出→冷凝器→…；吸收剂节流降压→吸收冷剂。②工质对：a、氨—水溶液：氨为冷剂，水为吸收剂。用于低温系统b、溴化锂—水溶液：水为冷剂，溴化锂为吸收剂。用于空调系统③特点：a、废热利用b、不需压缩机，无噪音和振动c、水作冷剂时无污染、爆炸危险d、冷却水消耗量大e、使用寿命短蒸汽喷射式制冷原理：水在高真空下汽化吸热，即可获得00C以上低温特点：①设备简单，占地少，制造管理容易②水作冷剂，对人无害，气化潜热大③高真空下工作，只能取得00C以上低温④蒸汽消耗量大，经济性差适用场合：空调，有废热可利用的场合§11—2蒸汽压缩式制冷装置的工作原理一、单级蒸汽压缩式制冷循环冷剂分类：标准沸点t0＞00C，高温冷剂。H2O－700C＜t0＜00C中温冷剂。NH3、R22、R12t0＜－700C低温冷剂1、理论循环假设：等熵压缩（压缩过程）等压冷凝，冷凝压力=排气压力；等压蒸发，蒸发压力=吸气压力等焓膨胀1—2：等熵压缩。压力由P0↑→PK2—3：冷剂在冷凝器内等压冷却、冷凝、过冷过程3—4：冷剂等焓通过膨胀阀节流4—1：冷剂在蒸发器内等压气化和过热过程点1：冷剂离开蒸发器及进入压缩机时的状态，为过热蒸气点2：冷剂出压缩机和进冷凝器时的状态，过热蒸气点3：冷剂离开冷凝器时的状态，过冷液体点4：冷剂出膨胀阀时的状态，气液混合2、实际循环及热力计算1）实际循环：压缩过程为熵值增加的过程节流过程有吸热，焓值略有增加冷剂在管道、热交换器和压缩机中流动时有阻力损失和热交换2）热力计算焓：表明单位质量工质本身含能量多少的状态参数，包括压力能和内能。单位：kJ/kga、制冷量：⑴冷剂通过压缩机的质量流量G=λVT/υ1VT：压缩机理论排气量（活塞行程容积），m3/sλ：压缩机输气系数υ1：压缩机吸入口冷剂气体的比容，m3/kg⑵单位制冷量q0：每千克冷剂吸热量q0=h1－h5kJ/kg⑶单位容积制冷量qv：压缩机每吸入1m3冷剂的制冷量qv=q0/υ1kJ/m3b、制冷压缩机的功率⑸等熵压缩单位理论功w0：每压缩1kg冷剂所需理论功w0=h2’－h1kJ/kg⑺压缩机理论功率PT：PT=Gw0=w0λVT/υ1=λVTwvkw⑼压缩机指示功率Pi：Pi=Gwi=Gw0/ηi=PT/ηiηi：指示效率（考虑压缩机非等熵压缩的能量损失），一般0、8左右⑽压缩机轴功率P：P=PT/η=Pi/ηm=PT/（ηiηm）c、制冷系数⑾理论制冷系数εε=q0/w0=h1－h5/h2’－h1

⑿单位轴功率制冷量Ke：相当于实际制冷系数Ke=Q0/P=q0η/w0=εη对于开启式压缩机：R12：Ke=3.1～4R22：Ke=3.4～4.3蒸发温度高时Ke较大d、冷凝器热负荷⒀单位排热量qk：1kg冷剂在制冷循环中放出的热量qk=h2－h5=（h1－h5）+（h2－h1）=q0+wikJ/kg⒁冷凝器热负荷Qk：冷凝器单位时间内必须排走的热量Qk=Gqk=Q0+Pikw一般约为制冷量的1.2～1.3倍单级制冷压缩机的工况与特性工况主要指冷凝温度、蒸发温度、过冷度、吸气过热度。ph1＇２＇３＇４＇1、工况参数对制冷工作的影响1）冷凝温度变化：tk↑→①q0↓，λ↓（因pk/p0↑），v1不变→Q0↓（=q0λVT/υ1）②w0↑＞G↓→P↑（=Gw0/η）③ε↓（=q0↓/w0↑）故冷凝压力Ｐｋ低一些好，但过低使膨胀阀前后压差低，会使系统中的冷剂流量减小ph1＇２＇３＇４＇．2）蒸发温度t0变化t0↓→①q0↓，v1↑→Q0↓②pk/p0＞3左右时，G↓＞w0↑→P↓③ε↓（=q0↓/w0↑）反之、蒸发温度增加，可增加制冷系数。为了加快冷库降温速度可采用增加蒸发温度方法。故蒸发压力Ｐ０高一些好，但过高使蒸发器换热温差小，换热差1342４＇3＇hp3）过冷循环过冷度：冷凝温度与过冷温度之差目的：减小阀后蒸汽量，增加制冷系数结果：过冷度↑→①ｑ０↑→Q0↑②P不变③ε↑（=q0↓/w0不变）结论；过冷对制冷有利1342ph1＇２＇３＇４＇过热循环1、过热度：过热温度与蒸发温度之差2、目的：防止液击，增加制冷量．3、过热对制冷量影响有害过热：冷库外吸热．制冷量不变有效过热：冷库内吸热．制冷量增加过热度↑→R12：①ｑ０↑＞G↓→Q0↑②G↓＞w0↑→P↓③ｑ０↑＞w0↑→ε↑R22：①ｑ０↑=G↓→Q0不变②G↓＞w0↑→P↓③ε稍↓NH3①０↑＜G↓→Q0↓②G↓＞w0↑→P↓③ｑ０↑＜w0↑→ε↓1342ph1＇２＇３＇４＇

2、回热循环1）在回热器中，低温冷剂气体冷却常温液体。使液体过冷度增加，气体过热度增加。2）Ｒ１２装置采用回热器，使Q0↑，ε↑；Ｒ２２装置采用回热器对Q0、ε影响不大，为防止液击及闪气，也设回热器；ＮＨ３装置不宜采用3）回热循环一可增加制冷量，二适当的过热防止液击制冷压缩机的性能曲线3、制冷压缩机的工况标准工况（低温工况）：t0=—150C，tk=300C空调工况（高温工况）：t0=50C，tk=400C最大压差工况最大轴功率工况§11—3制冷剂、载冷剂和冷冻机油一、制冷剂1、制冷剂的种类和编号①无机化合物R7××如NH3编号为R717②FreonCFC不含H的氟氯烃如R12〔二氟二氯甲烷CCl2F2〕ODP、GMP大1996年禁用，发展中国家延迟10年。HCFC含H的氟氯烃

如R22〔二氟一氯甲烷CHClF2〕2040年全面禁用，工业国家2020年禁用。HFC含H无CI的氟化烃

如R134a〔四氟乙烷CH2FCF3〕ODP为0，GMP小，目前R12的主要替代品③碳氢化合物（烃类）烷烃类：与Freon相同。CH4（R50）烯烃类：R后加1，其余同烷烃。C2H4（R1150）④共沸制冷剂R5××由两种或以上特定的冷剂按一定比例混合而成R502（R22/R115）⑤非共沸制冷剂R4××由两种或以上特定的冷剂按一定比例混合而成，但不存在共沸点制冷剂的要求；安全最重要1临界温度高2正常蒸发温度低(标准大气压沸点)3气化潜热大、耗功少4常用蒸发压力大于1个大气压5排气温度低6冷凝压力低7粘度小8放热系数大9化学稳定性、热稳定性好10不易燃爆，对人体、食品无害11价格低廉2、常用冷剂及其性质1）R22①无毒，不燃，不爆，热稳定性好，比空气重。单独存放达5000C仍稳定，遇明火（8000C以上）产生有毒光气②微溶于水，且气态溶水性小于液态③条件性溶油。高于80C与油互溶，低于80C溶油能力下降④对天然橡胶有侵蚀作用（采用丁基橡胶或氯丁橡胶）⑤含水时腐蚀镁及含镁超过2%的合金，含水较多时缓慢腐蚀铁⑥渗漏性强，且无色无味。卤素灯检漏⑦电绝缘性较差2）R12与R22相似之处：无色、无味、不燃、不爆、化学稳定性好。但遇明火或温度达4000C以上时产生有毒光气。腐蚀镁及含镁超过2%的合金，对天然橡胶有侵蚀作用（采用丁晴橡胶或氯丁橡胶）与R22差别：①溶水性更差。气态溶水性大于液态（多数Freon）。限制含水量的首要目的防“冰塞”②在使用温度范围内与滑油互溶③电绝缘性比R22好④液态时密度和粘度比R22大，比NH3更大，在管路中流阻较大⑤放热系数比R22小，比NH3更小，换热器尺寸较大3）R134a①同样t0和tk下，排气压力＞R12，吸气压力＜R12，但排温不高，不需水冷②与目前常用的滑油不相容。适用的有POE等脂类油或PAG（聚稀烃已二醇）。POE易吸湿，应注意防潮③分子直径小，应采用合成泡沸石作干燥剂④对天然橡胶和某些合成橡胶（如丁晴橡胶）浸润膨胀性强，宜采用氢化丁晴橡胶和氯化橡胶⑤不含CI元素，电子检漏仪检漏，灵敏度低⑥与脂类油的混合物仅对锌有轻微的化学反应4）R717①有毒、刺激性臭味，与空气混合可燃、可爆，与食品接触品味变差②与水大量互溶，不会冰塞③微溶于油④纯NH3不腐蚀铁，但含水时腐蚀锌、铜及铜合金（磷青铜除外）⑤氨水呈碱性，可使酚酞试纸变红色⑥放热系数比Freon大，密度、粘度比Freon小⑦单位容积制冷量比R12大60%左右，价格便宜⑧不破坏臭氧层，无温室效应二、载冷剂在间接制冷系统中用以传递冷量的中间介质要求：①比热大②导热系数大③粘度低④凝固点与使用温度相适应⑤腐蚀性小⑥无毒、不燃、不爆⑦化学稳定性好⑧价格低廉1水理想载冷剂。但凝固点高，使用受限2盐水（