《船舶冷库节能优化问题研究》13000字（论文）

船舶冷库节能优化问题研究摘要关于能源的话题是目前为止我国乃至全世界最热门的话题，伴随着全球经济的快速发展、科技进步，人们生活的方方面面均对能源的需求量巨大，能源短缺将影响经济发展。就航运业来说，船舶使用能源的消耗量巨大，本文名为新节能技术在船舶冷库制冷系统中的应用研究，旨在对船舶制冷系统中的冷库进行详细分析，进而提高船舶能源的使用率，对后续学者的研究有所启发。本文将通过四部分进行展开：第一，指出现在制冷系统冷库的现状和节能的必要性；第二，对制冷系统进行概述，主要介绍制冷技术的应用、船舶的冷藏运输技术、船舶常用的制冷方法；第三，再次对船舶冷库进行详细的介绍，其中包括冷库的热负荷、制冷装置的制冷容量、冷库的隔热。第四，对船舶冷库的节能方式进行展开，其中包括选择节能效果好、保温性能优良的材质、使用红外线技术对其进行温度的监控、对冷库库门进行节能的优化以及开发能耗管理软件对其进行系统的管理，进而科学的降低能耗；第五，对本文进行总结，指出本文研究中的不足之处，为后续的研究有所启发。关键词：船舶制冷系统；冷库；节能方法目录1977880012摘要 11988544317目录 3176337558第一章绪论 11779044461.1研究背景2研究意义 1780406591第二章船舶制冷概述 216109427082.1制冷技术在船舶的应用 217877556272.2船舶的冷藏运输 213651178122.3制冷方法 3366014528第三章船舶冷库 512130070883.1船舶冷库简述 520084964843.2冷库热负荷和制冷装置的制冷容量 519765684283.3冷库的隔热 919765684283.4冷库的冷却方式 10285046539第四章冷库库门节能优化 1218886481634.1冷库库门存在的问题 125538892344.2冷库库门气流流动特性 1220222297404.3冷库库门流场分析 1420222297404.4某冷库空气幕运行下能耗分析 16285046539第四章其他船舶冷库的节能方法 1718886481635.1选择节能效果好、保温性能优良材料 175538892345.2使用红外线技术展开温度监控 1720222297405.3开发能耗管理软件六章总结与不足 205263015826.1本文的总结 20655466816.2本文的不足 21942456914致谢 222131440303参考文献 23PAGE5第一章绪论1.1选题背景目前全世界范围内，能源紧张和环境破坏都成为新时代全球人类共同面对的考验。根据相关资料显示，现在全球二氧化碳排放量的增长率在百分之二左右，中国由于经济的高速发展，二氧化碳年均排放量增长率达到百分之六。在2010年全球二氧化碳排放量已经增加至4000亿吨，而中国的排放量为70亿吨居全世界之首。今日的中国二氧化碳排放量依旧大幅度的提高，我国近年来不断提出节能减排的相关政策，希望我国的能源消耗和排放可以快速下降。中国航运业在过去的几十年中，相较公路系统、航空系统来说运输体量小，1978年改革开放后，大宗货物出口交易量大幅度增加，对于航运的需求也随之提高，使用的船舶也不断开始向空气中排放大量温室气体、污染物，消耗大量的化石燃料。近年来，船舶节能减排的热度不减，主要有船舶主机能量效率的提升、船舶电力化进程的加快等。目前为止，节能减排工作依旧处在初期阶段，虽然目前国内已经对船舶的节能减排有大量的投入，有了一定成效，但依旧存在着很大的进步空间。1.2选题意义船舶制冷装置能量的消耗将缩短设备使用的时间，减少此次航运的经济性，这显然难以符合我国对于绿色船舶要求发展，需要一种有效的手段提高船舶制冷系统冷库的能源利用率。本文主要立足于船舶制冷系统冷库的节能方法展开，目前，船舶制冷系统中的冷库对于船员食物和生活环境的保障相当重要，对提高该系统能源使用率的研究近年来却很少。本文将从制冷系统的原理出发，详细分析冷库的节能的几种主要节能方式，进而给予冷库制定一套科学、合理的船舶运输节能减排的改进指标，减少冷库的能量排放。

第二章船舶制冷概述2.1制冷技术在船舶上的应用制冷技术出现已经上百年，制冷最早是用于保存食物和改变环境当中的温度，但该技术不断发展到现在，其使用已经逐渐扩展到工业、农业、医药业等多方面，特别是对于工业和科学研究部门，更是举足轻重。就目前的船舶来说，制冷技术逐渐获得广泛的使用，就现在的情况去看，主要使用在以下几个方向：第一，对于多种商品和食物，可以起到冷链运输的效果；第二，给予船舶工作人员和船上的其他人员保存必须的食物，进而使得他们有充足的食物；第三，设立船舶各种空间的空气调节装置；第四，给予水上作业的船只必要的制冷以及空调装置。就目前的制冷技术去看，制冷装置属于船舶辅机的主要内容，但在科技高度发展的今天，起到了相当重要的作用，成为了现代船舶难以或缺的部分之一。2.2船舶的冷藏运输就目前来说，航运对于内河、外海上的运输都起到了举足轻重的作用。船舶长时间运输食物或者保存商品但是不影响其质量，需要改变如下几个要点：第一，温度因素。食物的主要构成是碳水、蛋白质和纤维等，在室温或者高温之下，短时间放置将会出现腐败的情况。食物腐败之后就不会被人体摄取进而造成不必要的浪费。然而，一旦将食物放置在低温的环境当中，细菌等微生物的入侵以及繁殖就会大幅度的被抑制，从而延长食物的存放时间。就降低微生物的活性来说，温度越低效果越好，但由于食品在长时间冷冻放置之后，细胞膜会被破坏，将难以变回原有状态，同时，食物的构成不同，保存的手段也分为冷藏和冷冻两种方式。第二，湿度因素。目前，空气中的湿度也对食物的保存有着负面作用，湿度的提高将使得食物受潮进而导致微生物的大规模繁殖，湿度过低则会使得食物脱水而干瘪、维生素被大肆破坏进而使得食物的质量降低。第三，通风因素。就目前来说，尤其是刚摘下的蔬果，这些将在运输的过程中不断产生水分，为保障存储空间中有正常的水分和气体组成，同时控制空间中的各个区域内温度分布较为平均，则需要不断的展开通风，通风的具体情况则取决于需要根据船舶舱室的情况考量。2.3制冷方法当前，除去内河小型船舶以及近海少量渔船外，目前最新的船舶均使用机械降温的手段。一般来说，机械制冷主要有四种方式：液体汽化制冷、气体膨胀制冷、热电制冷以及涡流管道制冷。目前为止主要使用的手段是，借助液体汽化阶段吸收热量效应展现制冷的，例如：蒸汽式喷射、吸收式喷射均属于液体汽化制冷。第一，吸收式喷射。在对液体汽化后，需要不间断的吸取蒸汽装置中的由于汽化产生的蒸汽，进而保持蒸发装置当中压力不变。压缩式制冷使用压缩装置吸收蒸汽，然而吸收式制冷则借助物质展开吸收热量。所以在吸收制冷装置的过程中，最少需要使用两种物质当做工质，二元溶液中蒸发温度低下为降温化学液剂，然而相同压力下蒸发温度高同时拥有很强的吸热能力的另外一种液体为吸热化学液剂。所以，吸收式制冷是借助溶液的特点去完成制冷循环的一种汽化制冷方式。当前使用在吸收式制冷设备中的液体，以氨—水溶液为主，吸收式则是以热能为动力源，同时对热量的要求较小，可以运用低位热量，比如低压热水等。第二，蒸汽喷射式制冷。蒸汽喷射式制冷也为液体汽化制冷的一种，顾名思义，该装置的制冷液体主要为水，由于水的冰点为0摄氏度，所以蒸发式喷射制冷只可以被用在空调制冷上。图2-1蒸汽喷射式制冷系统如上图2-1，主辅喷射器的与发生器相连接，在高温、高压的气体最先进入喷射装置后，在喷嘴进口处导致高压真空。比如蒸发的温度为5摄氏度，对应的压力为0.87kPa，以上过程为水在蒸发装置内低压环境下的汽化增加了条件。液态水汽化后吸收汽化的热量，使其未汽化的水温度减少。蒸汽喷射式制冷借助低位能源视为动力，借此为能源的整体使用开展了途径，对废热、废汽使用的场合特别合适。第三章船舶冷库3.1船舶冷库简述船舶的冷库包含着船舶伙食冷库和船舶运输冷藏货物的冷藏空间。通常来说，船舶为解决船员生活的需求，几乎所有都会设有伙食冷库，该冷库需要设置在厨房边上，便于船上大厨进行加工再处理，同时尽可能远离主机舱室减少热量的进入。对于伙食冷库当中，船员由于靠离港时间长，消耗食物量巨大，所以对于不同食物间储存方式其冷藏的温度和湿度均不相同使用分别储存。目前来说，大、中型海船使用水产、肉类、蔬菜、蛋白和饮料分为五个冷库，对沿海或者内河船舶续航力较小，基本根据温度的不同分为高温和低温两个大库。伙食冷库的实际库存是依照每人每天的膳食标准和航行天数所计算的储存量后进行确定的，基本上都为略高于该数字以防止船舶突发事件发生导致的不足。船舶的冷藏空间，可以视作使用运送容易腐败食品的水上活动冷库。船舶冷藏空间的技术标准是船舶冷藏货物储蓄、运输的关键标准。基于以上理论，对于船舶冷藏空间的实际结构，布局、制冷空间的配置及装配好的装置均有大量的规定。3.2冷库热负荷和制冷装置的制冷容量为了使得船舶制冷系统保障冷库的运作和保持冷库需要的低温，必须从冷库中将热量排出，但在规定时间内排出的热量，研究人员将其称为冷库的热负荷。但是，船舶冷库的热负荷与周遭环境的实际温度、冷库导热性以及货物的导热性间存在的诸多关系，这是选择装置以及其他设备的主要理由。目前为止，冷库的热负荷包括以下几个种类的热量：渗入热量全部隔热结构进入冷藏货柜热量的数量和，就称作冷藏柜的渗入热量。该热量是因为温度差异导致的，该计算公式为：Q在上等式中：QF表示的是表面进入的热量数据，WK表示的是隔热结构传热的参数，WmΔt表示的是隔热结构内外表面的温度差值，°C；F表示的是隔热结构外表面积，m2就现在而言，对中间有隔间的冷藏的舱室，存在着空隙，属于线性热量传导，计算公式如下：Q在上等式中：L表示的是隔热片结构外端长度，m;Kl表示的是线路的传热数据，WΔt表示的是隔热结构内外表面的温度差值，°C。就目前的船舶冷库，建议使用;Q在上等式中：Q1表示的是进入的热量，W1.2表示的是裕度系数，不含有因次;物品热对于物品来说，主要包含着食物和其外包装，物品热的主要表达形式如下;Q在上等式中：G表示的是进入货舱的物品重量，kg;c1表示的是物品冻结之前的比热容，kJc2表示的是物品冻结之后的比热容，kJΔt1表示的是货物进入舱室内的温度和冰点温度之间的差，Δt2表示的是货物冰点和舱室温度的差值，z表示的是船舶需要降低温度所消耗的时间，ℎ；t表示的是货物凝固潜热，kJkg对于上述的几个元素来说，降温时间对货物热的影响最明显，一般需要根据船舶制造阶段提出，同时没有硬性标准，通常的时间都是4天上下。在船舶之上，多数阶段装载船舶的冷冻货物已经在岸上的冷库展开冻结，在装置船舶之前进行运输、拆卸的阶段，只是船舶的温度有明显的提高，在船舶上将不会有冻结的阶段，那么，Q2Q在上等式中：t1表示的是进入货舱阶段的温度，°Ct2表示的是冷库内部的温度，z表示的是减少温度的时间，ℎ。换气热换气热，顾名思义就是气体置换到外部所产生的的热量，具体的计算公式如下：Q在上等式中：γa表示的是正常情况下的空气的平均重量，γa=1.3V1表示的是船舶舱室内的换气量，mℎ1表示的是冷舱外部的空气焓值，kJℎ2表示的是冷舱内部的空气焓值，kJ对于运输货物的低温舱室而言，以上热负荷并未完全存在，但伙食冷库由于打开阀门由外部进入气体量，可以根据舱室的具体容量和开门的瞬间展开计算。换气热量很难精准的去计算，一般使用冷库全部热量的十分之一上下。呼吸热由于各种食物在搬上船舶之后依旧存在着活性，特别是船上的蔬菜和水果，呼吸热不相同，所以每种货物之间保存的温度也不相同，通常来说，随着温度的提升，呼吸作用将会逐渐提高，所能释放出的热量也不断提高，其计算的公式如下：Q在上等式中：G表示的是仓库内新鲜货物的重量，kg;e表示的是新鲜货物每天每吨产生的呼吸热，kJ(t∙day)操作热操作热通常包含着照明产生的热量，循环风力发动机的动力产生的热量和进入冷库当中的船员产生的热量。一般来说，操作热在冷库总热负荷当中所占的比例较小，所以对于该热量的研究较少。然而，在展开执行运输工作的冷藏船舶，在货物装载完毕之后，对冷舱进行闭合，同时不能打开灯，所以照明热可以忽略。在不是搬运蔬果的阶段，检查人员可以直接进入冷库检查，运输阶段中没有工作人员进入货舱，因此，船员发出的热量也可以视作为零。风力降温的循环风机的动力热可以在冷舱中展开拓展，所以属于冷舱热负荷，所以，根据上述分析可以知道，操作热只是单一的风机动力热量，如下：Q在上等式中：U表示的是电机正常运作下的电压，V;I表示的是电机正常工作情况下的电流，A。根据以上五个算式，我们可以得知，冷库的总热负荷如下：Q=Q根据本节的讨论，在这里需要表明的是，目前就多种使用途径去看，装置的热量负荷并非均为上述热量进行构成。我们已经知道冷库的总热负荷为Q，则制冷设备的制冷产量与之相同。但是由于工作情况的变化，制冷设备的制冷量产生数量不同，因此，需要按照工况去确立制冷设备当中的制冷量。保持制冷装置的工作情况，以上是船舶冷库大多数时间下船舶运行的情况，在该种情况之下，物品以及舱室的温度已经到达规定的范围当中，冷库的热负荷是渗入热量Q1、换气热Q3、呼吸热Q4Q在上等式中：Q3+τ表示的是制冷装置运行的时间，h，一般取值为18上下。回冷工况，这是因为货物进舱后的很长时间所需要的工作情况，在上述情况之下，主要运用入库货物的温度减少到保持工作情之下的库房温度，所以在保持工作情况下的各种热量之外，还需要增加货物热量Q2。Q回冷工作情况比维持工作情况所需要需要消耗的能量更大，因此，制冷设备的总制冷量需要按照回冷工况来进行展开。此外，还需要将维修时间和蒸发装置容霜时间计入考虑，所以，目前为止，制冷装置的总制冷量如下：Q0=1.2∙在上等式中：QA表示的是回冷工况需要的制冷量，kJ3.3冷库的隔热冷库可以建设和保持指定的温度，不但需要制冷设备不间断的从冷库吸取热量，同时还需要使用有效的手段才能最大概率的防护有可能导致的外部热量进入冷库中。从四周环境中向着低温冷库进入的热量，在制冷阶段被叫做冷消耗，温差将会导致热量的传输。所以，完全避免热量损失是不可能存在的。然而借助冷库进行隔热，能够有效的减少热量损失，就好像我们日常生活中使用的热水瓶、暖水杯。优良的隔热可以降低船舶的实际能耗，增加冷藏运输的实际经济性，通常隔热需有的构造为：最小的价格、选取合适的隔热材料，可以长期保持隔热效果的隔热结构。1.隔热材料冷库理想的隔热材料需要有以下的特点：第一，导热系数较小，密度也小，吸水能力差，低温时性能保持良好，耐火性强，难以自燃，不容易腐败、耐用、机械强度较高，不含毒性且价格低廉。但是需要指出的是能完全满足以上特性的材料，以目前为止科学手段尚未存在，所以需要根据不同船型的现实情况进行综合考虑，船舶冷库可以使用的隔热材料有很多，当前使用的隔热材料主要有泡沫塑料、特质的木材和纤维等。隔热结构因为船舶船体的结构有很多，且纵横交错，均为金属材质，所以热导性良好，该结构很容易导致短路传热，所以在隔热结构的实际形态是取决于船舶隔热性能好坏的主要原因。目前为止，船舶冷库的隔热结构需要满足以下几点条件：第一，最大可能的减少结构中的热桥，进而防止外部热量快速的进入冷库中，继而降低舱内渗入的热量；第二，隔热结构中必须要有满足的强度，进而防护船舶受到风浪波动、所产生的横摇和纵摇，货物拆卸时的碰撞进而导致隔热层的断裂。第三，隔热装置在隔热层中需要长期填满。干燥、不变的空气热阻将巨大，然而一旦隔断层当中有很大的空间，空气将产生对热热量转换，进而使得隔热性能减少。所以，隔热材质需要连续装填在隔热层当中。第四，隔热结构必须装设有放水防潮的隔板。材料的隔热能力主要借助将空气分隔在材料中的进而造成热阻的扩大，但因为材料中将会有很多小型孔洞的存在，隔热材料容易吸水进而受潮，材料受潮后将会容易腐蚀，同时导热系数也会不断增加，一旦温度低于0℃时，材料当中的水分逐渐结冰，热阻不断降低，所以结冰膨胀将使隔热结构受到大规模的破损。所以，隔热材料表面需要设定不透气的防潮层，进而保证隔热性能的长期耐久使用。3.4冷库的冷却方式目前来说，制冷装置有很多，船舶上冷库的冷却方式也是泾渭分明，目前船舶的冷却方式有：直接冷却式、间接冷却式和冷风冷却式。第一，直接冷却式是制冷剂展开节流后，直接导入分布在冷库中的蒸发盘管内进行蒸发，从冷库当中吸收热量使得库温降低。目前来说，直接冷却式装置构造简单容易管理，能量损失较小，装置效率高，但因为对冷库的冷却是依靠库当中的空气自然对流展开换热的，所以蒸发管道的热传导较差，对于大型、中型冷库来说，需要布置很多蒸发管道，这样管路长、消耗的材料多、冲冷剂量多，管路容易受到损害。一旦管路损害后，检测较为困难，同时冷剂将会污染货物。因为存在着以上的不足，所以直接冷却式一般被使用在船舶上的食品冷库，但就舱容大的冷藏舱室中却使用的很少。第二，间接冷却式，该装置使用是盐水作为吸收热量的实际介质，首先制冷剂在蒸发装置中逐渐蒸发，使得盐水降低为低温液体，接着油泵将其传送到冷库中的各个盐水冷却管道，该液体从冷库当中吸取热量，再次返回蒸发装置中进行二次降温，如此反复使得冷库的温度切实的下降。间接冷却有着蓄冷能力大的优点，即使在压缩装置停止工作后，盐水泵依旧会继续完成工作，冷库可以持久保持温度低下，间接冷却可以使用一套完整的制冷装置，适合使用在多种冷库温度的要求下，借助盐水温度或者流量的管控可以改变库当中的湿度；间接冷却制冷剂循环管路当中，因为操作和管理较为便利，充冷剂量较小，可以使用价格更低的氨气作为制冷剂，进而保证不污染船舶上的货物。虽然有着优点，但该装置同时也存在着复杂而笨重这一缺点，间接冷却式可对此我们通常使用双级压缩制冷替代，但又使得初期建设的成本提高，系统更加复杂，这就限制了其在船舶上的使用，所以在后续的研究当中将会被冷风冷却时进行取代。第三，冷风冷却式。目前，冷风冷却或是借助循环风机使冷库中的空气强制途径空气冷却装置，对冷库产生降温的手段。以上冷却手段因使用制冷装置系统的区别可分为直接时冷风冷却装置和间接式冷风冷却装置两种。对于现在空气的冷却:直接式使用的是直接蒸发空气冷却装置，也被称作冷风机，第二个设备使用的是间接空气冷却装置，就是使用冷却装置内借助低温盐水，所以将其称为空气盘管。冷风冷却，因为拥有着换热效率高、冷库降温速度快、冷库中温度分布匀称、装置自重小、便于安装和管理、自动化程度搞等多种有点，所以目前新型船舶使用的均为冷风冷却式。

第四章船舶冷库库门节能优化通过前三章的分析，我们主要知道船舶制冷技术的实际应用、船舶冷藏的实际方法以及船舶冷库的具体制冷方式，在本章当中，我们将从冷库库门的角度出发，对其进行数据分析，旨在探讨提高冷库的能源使用率。4.1冷库库门存在的问题因为冷库内外存在很大的温差，所以在库门处将会产生很强的冷热、湿度交换，使得冷库库门上端以及周边出现不同强度的结霜、露珠，类似于日常生活当中使用的冰箱中的霜块。需要及时的进行清理，一旦墙体因长期的霜冻受到腐蚀，会有大片的墙面发生脱落，较为严重的地方甚至将破坏墙体实际保温功能，此外因为湿度过大还会损坏库门，使得运作环境较为恶劣，最重要的是提高冷库热负荷，增加了制冷装置的实际负载，公司的成本将进一步提高。虽然部分库房门口设置了空气幕布，但截止目前效果依旧不是特别满意。在目前使用的冷库制造标准中，尚未对空气幕流量、流速等方面的严格规定，所以一般设计人员或随便选型，或使用普通的空气幕的计算方式。但是因为冷库库门的温差巨大，库房当中均为封闭性空间，借助通常空气幕的计算方式，则会出现很大的误差。4.2冷库库门气流流动特性当前在没有空气幕布进行运作阶段，在门口气流流动主要受到两个原因影响：第一是空气库内外由于温度差导致的热压差造成的空气对流，二是由于库内外风力所造成的热量交换。因为库房内外温度差较大，所以库房内外必然存在很大的热压差。目前使用的库房均为封闭性库房，那就是除库门外，没有其他的空气流动通道，哪怕在使用空气流动通道，也通常处于闭合的阶段，因为库房内外气压差很小，所以空气可以被视作不可压流体，将会导致库房口气体的快速流动。因为是封闭环境，所以中和面将位于库房门的一半出，热压差值的分布如下图4-1。图4.1热压分布图在中和面上，室外热空气从外部向内部产生对流，中和面之下，冷空气向着室内逐渐向室外运动。目前按照室外最高部以及外墙壁为x，y两轴开始建立直角坐标系，例如上图所表示的，假设目前中和面的压力为P0P在上等式中：P1表示的是x断面的室外压力，Pag表示的重力加速度;ρw表示的是温度为tw的室外空气密度，H表示的是库门高度，m。P在上等式中：P2表示的是x断面的室内压力，Pag表示的重力加速度;ρN表示的是温度为tw的室外空气密度，目前为止，在x断面为止的室内外外压差为：Δ==g(借助流体力学的相关原理，根据压强差将会发生的流动速度为：ΔP=在上等式中：ρ表示的是流动空气的密度，中和面以上为ρw，中和面以下为ρξ表示的是门洞阻力参数;vy表示的是x断面y联合以上等式之后，得出以下结论：g那么v4.3冷库库门流场分析目前，因为z方向上的流动变动微小，对于其的影响可以忽略，在这里主要讨论库门二维流场，借助流函数相关的概念，在本模型中将对于空气流动的影响进行忽略。借助函数的相关概念，如下：φ因为在冷库出口的位置的x方向流动速度为vx将与0保持相等，所以上等式可以逐渐简化为φ基于以上等式，可以计算出平面射流在基本段的流函数为：φ2=在上等式当中：v0表示的是空气幕的出口速度，a表示的是吹风口流体参数;b0α表示的是空气幕出口轴线和x轴两者之间的夹角。由于在该区域，气体难以压缩，因此，可以将平面射流视为势流，借助流场增加的相关原理，以上两股气流相加之后的流函数见下等式：φ=φ1就以上等式而言，在二维平面流场当中，流体被视作难以压缩的，所以需要添加流函数存在的必要等式：∂因此需要首先确定φ的存在，为了简便计算，假设：A=C=cosD=tgF=3以上等式可以变为以下：φ=A对以上等式展开求导可得以下：∂∂按照以上的计算结果可得：∂2φ所以流函数φ存在。图4.2库门流场设计图为了安装和使用方便，为避免库房管理人员被低温状态的风吹，大多数冷库都采用外墙上吹式空气幕，由于将室内外空气看作不可压缩流体，则室内进入了多少体积的热空气，就会流出多少体积的冷空气，故只要将热空气挡在室外，即可达到不让室内冷空气流出的目的，从而改善库门内外冷热空气交换的程度。所以在x=0时，y=0;x=H2时，y=04.4某冷库空气幕运行下能耗分析在本文选取一个具体冷库运行阶段展开能耗分析，目前选取的是库内温度为-15摄氏度的低温库，相对的湿度为φ=80%，所获取的环境温度为35摄氏度，相对湿度为75%，目前冷库库门的宽度为2.5米，高度则为3米。在没有空气幕时：在室内温度为35摄氏度，相对湿度为75%时:ρ在室外温度为-15摄氏度，相对湿度为80%时：ρ无空气幕时可得：Q对空气幕进行改进之后：Q计算后可得，目前热空气渗透量明显降低，因为改进之后空气幕功率虽然增加，但幅度不大，所以每天消耗的电能可以被忽略，所以最后获取的空气幕相对比没有优化的情况可以节能约40%上下。一般的冷库因为空气幕设置不当或者不合理，进而致使冷库库房吊顶结霜或者墙体被大规模破坏，对其进行分析主要包含库门的流动因素，对其建设空气幕存在情况下的空气渗透量方程，通过大量的运算计算出空气幕的空气渗透量，对进行的空气幕展开了结构数据和运行条件的改良，

第五章其他船舶冷库的节能方法前面详细研究冷库库门改进对于降低能源消耗的具体数据，同时还有着其他多种船舶冷库节能方法，如下：5.1选择节能效果好、保温性能优良材料对于冷库来说，需要借鉴陆上冷库的保存方式，进而提高船舶冷库能源使用率，降低能源消耗。一般情况下，冷库在使用过程中的跑冷量和单位热流量间形成正比。但在有效减少冷库围构造中的单位热流量的方法主要有两种：一种是选择和使用热导率较低的保温材质，第二是促进保温层厚度的大幅度增加。在船上是难以兼顾的，首先如果保温层厚度不断提高，将会占用船舶过多空间或压缩食物放置空间，这对船舶来说，并非一种很好的解决方式，而使用非常热导率低下的保温材料，将会提高船舶制造成本，船厂造船预算有限，未必可以接受制造成本大幅度增加，所以有关人员需要选取适当厚度、节能效果良好，保温性能高的优良材料，如聚苯乙烯。5.2使用红外线技术展开温度监控船舶上的冷库中还能使用红外线技术，对冷库中的温度和相对湿度进行实时监控，进而保障冷库在能源方面的损耗可以被随时监控，该方式将有效减少冷库在能源方面的损耗，除此以外，要使用全球最新的制冷技术，对具体的设计方案进行不断改进。在一些高端的船舶或新建的船舶可对于目前为止的五种冷库分布方式再次进行细分，在改进后，冷库的在能源方面将会明显降低，所以可以有效满足国家对于节能减排的需求，同时提高公司的盈利能力。现在，国家已经对国内贸易行业提出冷库节能运行技术规范的标准，该标准主要对冷库能源管理装置、冷库建筑节能要求、制冷装置和制冷装备运行的节能操作等角度增加更具体的规范。5.3开发能耗管理软件冷库耗电量大，而一般规模的冷库都是由不同的制冷机组同时供冷，以满足冷库冷量的需求，这就造成了能耗管理的混乱，很难统计出单个机组的能耗现状及运行状况，本软件选取自王贵强设计的能耗管理软件开发系统，该系统是为冷库能耗管理开发的在线监测和能耗分析软件，软件采用模块化设计，其主要功能模块有:数据采集模块、数据存储模块、报表打印模块、用户管理模块、历史记录查询模块等。通常一个整套的工业流程测控应用软件需要包含人机界面、图形界面、控制策略报表输出、实时数据库、历史数据库、通讯功能、报警功能和在线帮助等多个功能模块。在本文中使用的冷库系统节能控制软件也是如此，对于该软件开发有着相当重要作用，首先需要对报警功能进行测试，一旦出现能耗过大、高于平均值的情况需要显示不同报警信息，而在线帮助需要和船舶内网相连接。进而在冷库故障时可尽快的获取岸站人员的快速帮助。人机界面是工业工程当中测控使用装置的重要组成元素，借助CRT以及键盘、鼠标和其他装置，进而完成人机对话的相关功能，实现操纵对象对测控装置的整体操纵和干预。借助运用菜单和带有标识的按键，供给简洁同时易于使用的用户操纵。如果预算充足可以使用触控屏替代键盘等多种输入装置，供给最便捷的用户操纵方式。目前图形界面是工业阶段中使用软件的主要阶段，该阶段内容大量，通常包含测控软件整体显示、工艺流程图绘制、分组画面展现、实时趋势图显示、过程监控数据显示及警报等。全部的画面均按照视频的形式体现，画面显示的数据样式将模拟显示游标盘进而符合操纵人员的具体习惯。例如在CRT装置模拟仪表的具体数据、画面和声音警报等。控制策略可以解释为对收集信息的加工阶段，其中包括数据的输入输出、计算数据的控制、数据的再处理等。通常来说，组态软件可被供给为PID、模糊控制算法等多种模式可以被用户完全使用。截止目前，工业流程控制运用的软件额外功能是报表输出，工业阶段中的测试阶段需要供给相当丰富的报表，其中包含着表格的设计。报表可以从现实数据或以前收集的数据中获取需要的相关数据，再展开统计整理，借助格式进行存储和打印。数据库的部分则是装置运行阶段测控装置使用的前提。装置运行的有关数据、展现被控制的特点和控制装置阶段等阶段的数据等同时被放置在数据库当中。所以，实时数据库是工业阶段中控制软件的主要组成部分。该装置的安全性关系到装置的可靠性，需要将其放在十分重要的位置。对于一个长期运转的工业阶段测控使用软件去看，难以将全部的时间获取的数据存放在设实时的数据库中，这样是没有必要的，同样也是不可能实现的。这样就需要将内存中的数据转储到外存的历史数据库中。历史数据库的每一项值实际上是设备在预定时间内(比如一秒钟)采集值的平均，或者是采集的最新值。在事后数据处理中，处理程序从历史数据库中取出相应时间段的变量数据，再通过设定各项参数进行各种统计处理。伴随着控制装置的日渐复杂和集散控制装置的快速发展，通信装置的功能将会越来越关键，现场单元和控制层大多使用现场总线网为主要的方式，如PROFIBUS、CAN、FF总线等。目前软件开发平台有很多，例如在王贺的文章中就使用了VB开发的手段，介绍软件的功能，数据采集等手段。目前，很多船舶的硬件已经无法变化，对于软件的改进也会有效提高冷库的能源使用率。现在已经有不少船舶使用该手段。

第六章总结与不足6.1本文的总结近年来，随着改革开放进程的不断加快与深入扩大，我国的社会经济发展获得了更加广阔的空间，同时能源方面的消耗每年都在以直线速度上升，发展与能源之间的矛盾越来越明显。冷库作为船舶上的一种必备空间，在全船总能源的消耗中所占的比例都非常高，降低船舶制冷装置冷库实际能耗可以有效降低船舶的能源消耗。因此，必须对冷库进行一定的节能设计与改进，提高能源使用效率不仅要从硬件的角度出发，也要从软件的角度出发。通过采用各种有效的措施以来此最大限度的节省能源方面的消耗，如使用红外线技术展开温度监控、对冷库库门展开节能优化、开发能耗管理软件以及多选择一些节能效果好、保温性能高的优质材料等。目前，选取节能效果效果好的材料以及使用红外线技术展开温度控制难以给出准确的节能效果数据，但几乎所有船舶都适用，希望接下来的研究中可以有所突破。对于剩下两种方法则有很多学者展开建模和仿真试验，当前有不少投入使用，对于冷库库门来说，所有船舶均可有效使用，借助相关文献的计算，其节能效果应该是40%上下，而能耗管理软件则在大型现代船舶上应用前景较好，由于近海船舶消耗能量少，该系统开发需要一定的成本，所以目前尚未铺开使用，但借助该软件，即使在硬件不优化的情况下依旧可以获取20%的节能效果。基于本文的研究，目前为止，需要不断优化冷库库门，这是目前来说效果最为明显的一种方式。表6.1几种冷库节能方式对比节能方式主要手段节能效果适用环境选择节能效果好的材料选择和使用热导率较低的保温材质和增加保温层厚度—所有船舶使用红外线技术展开温度监控对冷库使用红外线技术，对温湿度进行实时监控—所有船舶冷库库门优化使用空气幕进行运用条件改良40%所有船舶开发能耗管理软件适用计算机进行软件开发，借助收集的数据统计结果进行优化20%大型现代船舶，小型船舶难实现6.2本文的不足目前冷库制冷装置在实际运行过程中较为复杂，节能手段和措施也需要根据实际情况进行判断，所以不同船舶间节能手段和措施也不尽相同，目前全球学者对于冷库的研究较少，通用性也不高，虽然笔者阅读大量资料，但本文依旧存在着以下不足：第一，由于笔者能力不足，无法进行仿真实验展开数据对比，只能借助文献进行粗略判断，未对具体情况进行理论分析和优化，希望在下一步过程中增加试验，并对有关数据进行建模；第二，由于新冠肺炎的影响，笔者未能到船舶上实习，不能实际观察制冷系统冷库的现状，只能借助网上的视频进行观察，对冷库的了解不足，所以本文较为理论化，缺乏与实际的结合，希望疫情解封后可以现场观察冷库库房结霜的情况进而完善本文的论述。参考文献[1]刘继海,肖金超,魏三喜,等.绿色船舶的现状和发展趋势分析[D].船舶工程,2016,38(S2):33-37.[2]王绩宏,俞国春.关于推进绿色造船技术的建设与思考[J].技术与市场，2018,25(12):177.[3]富贵根、费千类.船舶辅机.大连海事大学出版社.152-186.[4]卢士勋.船舶冷库、冷舱制冷系统的蒸发温度调节及其蒸发压力调节阀的应用[J].上海海运学院学报,1983(04):23-32.[5]单海校.船舶冷库技术的发展探讨[J].工程技术，2011(22):22-58.[6]陈立军.船舶辅机(轮机管理专业).人民交通出版社.2005.08.[7]TOMASEKM.AnalysisofDomesticRefrigeratorCyclewithanEjector[J].ASHRAETransactions,1994(45):1431-1438.[8]WANGX.ExperimentalInvestigationonTwo-PhaseDriveEjectorPe