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1、船舶制冷装置和空气调节装置Marine Refrigeration and Air conditioning船舶制冷装置Marine Refrigeration Plant概述(General Speaking)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4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
2、制果蔬的呼吸，延迟果蔬成熟低温库（肉、鱼库）：18 OC 20 OC，微生物繁殖基本停止高温库（菜库、乳品库）：0 OC 5 OC2、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8590%，低温库9095%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%减少%，菜、果库每天换气24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（O3O2+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
3、前12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Basic Basic PrincoplePrincople of Compression Refrigeration of Compression Refrigeration1、蒸气压缩式制冷制冷“四大件”压缩机冷凝器膨胀阀蒸发器压缩机：抽吸蒸发器产生的冷剂气体并将其压送到冷凝器中冷凝器：使送来的冷剂气体降温并冷凝膨胀阀：控制冷
4、剂的流量，并使流过的冷剂节流降压蒸发器：使流经其中的冷剂吸热气化2、吸收式制冷与压缩式制冷区别：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。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 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：设备简单，占地少，制造管理容易水作冷剂，对人无害，气化潜热大高真空下工作，只能取得00C以上低温蒸汽消耗量大，经济性差适用场合：
5、空调，有废热可利用的场合蒸汽压缩式制冷装置的工作原理Basic Basic PrincoplePrincople of Compression of Compression RefrigerationRefrigeration一、单级蒸汽压缩式制冷循环冷剂分类：标准沸点t000C，高温冷剂。H2O700Ct000C中温冷剂。NH3、R22、R12t0700C低温冷剂1、理论循环假设：等熵压缩等压冷凝，冷凝压力=排气压力；等压蒸发，蒸发压力=吸气压力等焓膨胀12：等熵压缩。压力由P0PK23：冷剂在冷凝器内等压冷却、冷凝、过冷过程34：冷剂等焓通过膨胀阀节流41：冷剂在蒸发器内等压气化和过热过程
6、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问题：制冷剂由高压变为低压以(1 )为分界点。冷剂流经膨胀阀(2 )相等，冷剂由(3 )液体变成(4 )蒸气。冷剂在蒸发器进口是(5 )、出口是(6 )。冷剂在蒸发器中完全气化前是(7 )压(8 )温过程、干度(9 )。冷剂在压缩机吸气管中吸热流动过热度(10 )、压力(11 )，冷剂
7、在压缩机进口是(12 )蒸气、出口是(13 )蒸气；冷剂在液管中流动一般是(14 )压(15 )温过程。膨胀阀比焓过冷湿湿蒸气过热蒸气降增加增加降低过热过热降升降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：冷剂通过压缩机的质量流量 G=VT/1VT：压缩机理论排气量（活塞行程容积），m3/s：压缩机输气系数1：压缩机吸入口冷剂气体的比容，m3/kg单位制冷量q0：每千克冷剂吸热量q0=h1h4 kJ/kg压缩机的制冷量Q0：Q0=G q0=q0 VT/1=VT qv kwb、制冷压缩机的功率等熵压缩单位理论功w0：每压缩1kg冷剂所需
8、理论功w0=h2h1 kJ/kg压缩机理论功率PT：PT=G w0=w0 VT/kw单位指示功wi：wi=h2h1 kJ/kg压缩机指示功率Pi：Pi=G wi=G w0/i=PT/ii：指示效率（考虑压缩机非等熵压缩的能量损失），一般0、8左右压缩机轴功率P：P=PT/=Pi/m=PT/（im）c、制冷系数理论制冷系数=q0/w0=h1h4/h2h1 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。1、工况参数对制冷工作的影响1）冷凝 温度变化：tkq0，（因pk/p0），v1不变Q0（=q0VT/1）w0GP（=G w0/）（=q0/w0）故冷凝 压力 低一些好
9、，但过低使膨胀阀前后压差低，会使系统中的冷剂流量减小问题：下列()会使冷凝温度tk增高。A.冷却水流量减少B.空气进入系统C.制冷装置工作时间长D.冷凝器换热面脏污E.冷却水温度降低F.冷剂量过多换热管浸于液体中切记：使冷凝效果下降或压缩机排气量升高的因素，都会使冷凝温度(压力)升高。反之降低。2）蒸发 温度t0变化t0 q0，v1 Q0pk/p0 3左右时，G w0 P（=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 高一些好，但过高使蒸发器换热温差小，换热差3）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
10、结果：过冷度 Q0 P不变（=q0/w0不变）结论；过冷对制冷有利过热循环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：G Q0 G w0P w0 R22：=G Q0 不变 G w0P 稍 NH3 G Q0 G w0P w0 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）装置采用回热器，使Q0，；装置采用回热器对Q0、影响不大，为防止液击及闪气，也设回热器；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3、制冷压缩机的工况标
11、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制冷剂和冷冻机油Refrigerant and Refrigerant oilRefrigerant and Refrigerant oil一、制冷剂1、制冷剂的种类和编号无机化合物 R7 如NH3编号为R717FreonCFC 不含H的氟氯烃 如R12 二氟二氯甲烷 CCl2F2ODP、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
12、R134a 四氟乙烷 CH2FCF3 ODP为0，GMP小，目前R12的主要替代品碳氢化合物（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）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）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
13、低廉2、常用冷剂及其性质1）R22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）产生有毒光气微溶于水，且气态溶水性小于液态条件性溶油。高于80C与油互溶，低于80C溶油能力下降对天然橡胶有侵蚀作用（采用丁基橡胶或氯丁橡胶）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(控制含水量主要是为了防止腐蚀)渗漏性强，且无色无味。卤素灯检漏电绝缘性较差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：溶
14、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”在使用温度范围内与滑油互溶电绝缘性比R22好液态时密度和粘度比R22大，比NH3更大，在管路中流阻较大放热系数比R22小，比NH3更小，换热器尺寸较大3）R134a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，应注意防潮分子直径小，应采用合成泡沸石作干燥剂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不含Cl元素，电子检漏仪检漏，灵敏度低与脂类油的混合物仅对锌有轻微的化学反应
15、4）R717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与水大量互溶，不会冰塞微溶于油纯NH3不腐蚀铁，但含水时腐蚀锌、铜及铜合金（磷青铜除外）氨水呈碱性，可使酚酞试纸变红色放热系数比Freon大，密度、粘度比Freon小单位容积制冷量比R12大60%左右，价格便宜不破坏臭氧层，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：比热大导热系数大粘度低凝固点与使用温度相适应腐蚀性小无毒、不燃、不爆化学稳定性好价格低廉1 水理想载冷剂。但凝固点高，使用受限2 盐水（NaCI、CaCI2、MgCI2水溶液）凝固点取决于盐水浓度注意问题：合理选择盐水浓度盐水对设备的腐蚀（加缓蚀剂）保持浓度3 乙二醇（CH2OHCH2OH）水溶液无色、无味、不燃、无电解性。可替代对金属腐蚀性很强的盐水。注意因其蒸发导致浓度降低三、冷冻滑油作用：润滑、密封、冷却。多缸机控制卸载机构1、凝固点比最低蒸发温度低2.52、闪点比最高排气温度高15303、适当的粘度（主要考虑密封）4、含水量少（冰塞、腐蚀、镀铜）5、电绝缘性好，化学和热稳定性好6、酸值低，抗腐蚀性好，灰分及机械杂质少