船舶空調系統(tǒng)及設備

1、第三節(jié)第三節(jié) 船舶空調系統(tǒng)及設備船舶空調系統(tǒng)及設備 12-3-1 船舶空調系統(tǒng)的分類 w 1集中式單風管系統(tǒng) n送風由中央空調器統(tǒng)一處理，用單風管送到各艙室 n各艙室送風參數(shù)相同，空氣參數(shù)調節(jié)是改變送風量 n簡單，初置費較低，貨船用得最普遍 12-3-1 船舶空調系統(tǒng)的分類 n因采用變量調節(jié)，調節(jié)幅度不宜過大 n調節(jié)時會對其它艙室送風量產(chǎn)生干擾 12-3-1 船舶空調系統(tǒng)的分類 w 2區(qū)域再熱式單風管系統(tǒng) n將中央空調器統(tǒng)一處理后的空氣 l由分配室或主風管內的二次換熱器對送風再加熱 l再用單風管送至各個艙室 n熱負荷較小艙室可不進行再加熱 n艙室單獨調節(jié)仍靠變量調節(jié) l但調節(jié)幅度明顯減小 n可

2、解決幾部分熱濕比相差較大的艙室不得已 列入同一空調區(qū)所帶來的弊病 12-3-1 船舶空調系統(tǒng)的分類 w 3末端再處理式單風管系統(tǒng) n除中央空調器對送風作統(tǒng)一處理外 n還在各艙室布風器內設末端換熱器 n末端再處理方式通常有兩種 l末端電再熱式（在布風器內設電加熱器） w冬季靠改變加熱電阻的阻值進行變質調節(jié) 空調器將送風只加熱到滿足熱負荷較低艙室要求 一般為2030 w夏季則只能做變量調節(jié) 送風溫度為1115 w所花費用不多，管理也較簡單 w在低溫海域航行的貨船多有使用 12-3-1 船舶空調系統(tǒng)的分類 n末端水換熱式 l布風器內設水換熱器 w冬季通熱水 w夏季通冷水 l冬、夏都可藉調節(jié)水 量實現(xiàn)

3、變質調節(jié) l空調器只承擔艙室的 部分熱、濕負荷 w送風量比其它空調器 減少1213 w有的可采用全新風 l性能較好，造價較高， 管理也較麻煩，實際 應用較少 12-3-1 船舶空調系統(tǒng)的分類 w 4雙風管系統(tǒng) n中央空調器由前、后兩部分組成 l一部分送風經(jīng)空調器預處理后即送至艙室，稱一級送風 l其余部分則經(jīng)再處理后經(jīng)后送至艙室，稱二級送風 n通過調節(jié)布風器兩個風門開度，改變送風混合比， 即可調節(jié)艙室溫度 12-3-1 船舶空調系統(tǒng)的分類 n冬、夏都可變質調節(jié)，調節(jié)靈敏 n空調器和風管系統(tǒng)的重量和尺寸較大 n不需設末端換熱器 n可用較便宜的直布式布風器，故噪聲低，管理簡單 n適合對空調性能要求高

4、的客船 12-3-1 船舶空調系統(tǒng)的分類 w 空調系統(tǒng)按送風管內空氣流速高低分為： n1低速系統(tǒng) l主風管內風速不超過15ms w常用的風速范圍為1015ms l送風支管的風速為48ms l由于風速低，風管阻力小，風機風壓不高 l但低風速則要求風管截面增大 w這使得風管尺寸、重量也隨之增大 l為了減小風管所占的空間高度 w截面需做成扁矩形 w使得制造、安裝和隔熱包扎都較麻煩 12-3-1 船舶空調系統(tǒng)的分類 n 2高速系統(tǒng) l主風管內風速在15ms以上 w常用風速為25ms左右, 有的高達30ms l送風支管風速約為815ms l可用送風溫差較大的誘導式送風 w使送風量減小，風管尺寸和重量都減

5、小 l用標準化圓風管及附件，便于安裝，又降低成本 l缺點： w(1)風管阻力大，風機功率較大, 高風壓使空氣溫度升高, 增加 熱負荷 w(2)噪聲大。 l許多船舶采用主風管風速在15ms的中速系統(tǒng) 12-3-2 中央空調器 w 對空氣進行集中處理的設備 n通常置于上層甲板后部的專門艙室 w 1空氣的吸入、過濾和消音 n新風和回風經(jīng)新風進口1和回風進口被風機3吸入 n在新、回風口處裝有鐵絲濾網(wǎng) n新風量和回風量的比例可用調風門2、4調節(jié) n回風量和總風量之比稱為回風比 n采用離心式通風機 l高速系統(tǒng)用效率較高的后彎葉型風機 l低速系統(tǒng)用前彎葉型風機 12-3-2 中央空調器 12-3-2 中央空

6、調器 n高速系統(tǒng)風機布置在空調器進口（壓出式空調器） l避免風機產(chǎn)生熱量使排出空氣溫度升高 l利于提高空氣冷卻器的蒸發(fā)溫度 n低速系統(tǒng)風機布置在空調器出口（吸入式空調器） l使空氣比較均勻地流過換熱器 w 空氣濾器 n濾除空氣中的灰塵，凈化艙室送風 n保持空氣換熱器表面清潔，避免降低換熱的效果 n常用斜置抽屜式過濾元件（增大面積，降低阻力） w 風機出口設有消音室15 n利用風道截面積突然改變，使氣流低頻噪聲消減 n空調器內壁的多孔性吸聲材料使高頻噪聲消減 12-3-2 中央空調器 w 2空氣的冷卻和除濕 n當外界氣溫高于25時 l空調裝置按降溫工況運行 n空氣的冷卻和除濕由空氣 冷卻器和擋水

7、板來完成 n空氣冷卻器由蛇形肋片管 構成 n圖示為直接蒸發(fā)式空氣冷 卻器 12-3-2 中央空調器 w 空冷器管壁溫度一般都低 于空氣露點 n對空氣冷卻時有除濕作用 n管壁溫度越低，除濕作用越 大 n應避免管壁結霜，以免妨礙 空氣流動 l冷卻器管壁溫度不能低于0 w 空調采用直接蒸發(fā)方式時 n冷劑蒸發(fā)溫度多為07 12-3-2 中央空調器 w 空冷器壁面結露產(chǎn)生的凝水沿管外肋 片下流 n匯集在底部承水盤中 n然后沿泄水管排走 n泄水管出口設有U形水封 l以防非降溫工況時空氣泄漏 w 為防止凝水被攜入風管中 n在空冷器后設有擋水板 n擋水板由許多曲板1組成 l空氣流過時氣流方向不斷改變 l所攜帶

8、水滴碰撞到曲板上 l然后落到承水盤2中泄出 n曲板出口彎成擋水溝4 l用以擋住水滴 12-3-2-2 空氣的冷卻和除濕 w 降溫工況空氣參數(shù)變化過程 n新風狀態(tài)點為1 n回風狀態(tài)點為2 n新風和回風混合后狀態(tài)點3 l在12兩點的連線上 w 點3距新風狀態(tài)點和回風狀態(tài) 點的距離與新風量G1和回風 量G2成反比 n(3-1線段)(3-2線段)G2Gl n3-4為經(jīng)過風機時等濕加熱過程 n點4為空冷器進口狀態(tài)點 12-3-2-2 空氣的冷卻和除濕 w 空冷器出口的空氣狀態(tài)點 n可取=100飽和空氣線上溫度 (冷卻管壁溫)的0點與點4連線上 的某點5 n冷卻越充分，點5越靠近點0 w 4-5為流過空冷

9、器的冷卻減濕 過程 w 送風過程空氣流過風管會有 一定溫升，在圖上由56過 程表示 12-3-2-2 空氣的冷卻和除濕 w 6-7為空氣在艙內按艙室吸 熱、吸濕的過程 w 72為回風在走廊里的等濕 吸熱過程 w 空調器熱負荷包括 n艙室全熱負荷(約占40以上) n送風過程吸熱 n回風過程吸熱 n風機熱 n新風全熱負荷(將進風降溫至 回風狀態(tài)，3050) 12-3-2-2 空氣的冷卻和除濕 w 降溫工況空冷器熱負荷為： QV(h4-h5) w 空調器熱負荷又可分為 n顯熱負荷 l在艙外氣溫高、艙室顯熱負荷較 大時，空調器的顯熱負荷增大 n潛熱負荷 l當艙室濕負荷較大或艙外空氣的 含濕量較大時，空

10、調器潛熱負荷 增加 n增加回風量 l使點3靠近點2 l可相應減小新風的全熱負荷 12-3-2-3 空氣的加熱和加濕 w 當外界氣溫低于15時 n應使空調裝置按取暖工況運行 n加熱和加濕由空氣加熱器和加濕器完成 w 空氣加熱可采用 n電加熱 n蒸氣加熱 l船用集中式空調器多使用蒸氣加熱 l加熱蒸汽用表壓為0.20.5Mp的飽和蒸汽 n熱水加熱 l間接冷卻式空調系統(tǒng)在取暖工況 w 加熱蒸汽的凝水經(jīng)出口阻汽器流回熱水井 n阻汽器只允許凝水流過 12-3-2-3 空氣的加熱和加濕 w 在冬季 n外界空氣相對濕度雖然很高(90以上) n但因溫度低，所以實際含濕量并不高 n因此，還需要加濕 w 加濕可采用

11、 n蒸汽加濕 l船用集中式空調器采用蒸汽加濕的較多 n噴水加濕 n電熱加濕器 12-3-2-3 空氣的加熱和加濕 w 最簡單的加濕器 n一根鍍鋅鋼管 n在迎風方向開有兩排 直徑為12mm的蒸汽 噴孔 w 圖示出一種噴頭式干式 蒸汽加濕器 n蒸汽按圓噴頭切線方向供入， 使蒸汽在噴頭中旋轉 n將其中的凝水甩出，并從泄掉 n使加入空氣中的飽和蒸汽含水減小 12-3-2-3 空氣的加熱和加濕 w 加濕器放在加熱器后較 合適 n此處空氣溫度高，較小， 蒸汽容易被吸收 n應防止加濕過多而造成艙 內壁面的結露 w 空調系統(tǒng)取暖工況空氣 參數(shù)變化過程如圖 w 外界新風(狀態(tài)點1)和回 風(狀態(tài)點2)在混合室內

12、 混合后的狀態(tài)點為3 12-3-2-3 空氣的加熱和加濕 w 3-4為流過風機等濕加熱過程 w 4-5為流過加熱器等濕加熱過 程 w 5-6為流過加濕器等溫加濕過 程(蒸汽加濕) w 6-7為送風管中等濕降溫過程 w 7-8為艙內按艙室熱濕比線降 溫吸濕的過程 w 8-2為走廊回風等濕降溫過程 12-3-2-3 空氣的加熱和加濕 w 取暖工況空調器熱負荷包括 n艙室全熱負荷 n送風熱損失 n回風熱損失 n新風熱負荷(將進風加熱加濕到 回風狀態(tài)) n其中 l空氣加熱器承擔顯熱負荷 l加濕器承擔潛熱負荷 l風機熱可減輕加熱器負荷 l增加回風量可減小全熱負荷 12-3-3 布風器 w 布風器應滿足以

13、下要求： n(1)使送風與室內空氣很好地混合，使室溫均勻 n(2)能保持入的活動區(qū)內風速適宜 n(3)能單獨進行調節(jié) n(4)阻力和噪聲較小 n(5)結構緊湊，外形美觀，價格較低 w 布風器按安裝位置的不同分為 n頂式 l裝在天花板上，不占艙室地面，采用較多 n壁式 l靠艙壁底部垂直安裝使用方便 12-3-3 布風器 w 室內溫度和濕度是否均勻 n與室內空氣的流動狀況有關，而流動狀況取決于 l布風器的型式 l出風口的位置 l艙室回風口的位置 w 圖示為布風器在艙室不同位置的空氣流動狀況 n(a)適用于天花板較平整 的小艙室 n(b)適用于高誘導比的壁 式布風器； 12-3-3 布風器 w 圖(

14、c)適用于空間較大的艙室 w 圖(d)則適用于空氣參數(shù)均勻性要求較高的艙室 12-3-3 布風器 w 布風器出風口以較大風速吹向艙室 n射流不斷擴散并卷吸室內空氣與之混合 n射流流程越長，混合效果越好 n射流最好能達到對面艙壁 n而射流較短(小送風量)，會使死區(qū)(滯流區(qū))擴大 n死區(qū)通常出現(xiàn)在房間角落里 w 在選用和布置布風器與回風口時 n應使回流區(qū)和回旋區(qū)發(fā)生于人們經(jīng)?；顒拥膮^(qū)域 n盡量縮小死區(qū) n同時不使射流區(qū)擴大到人的活動區(qū)，因為射流區(qū)風 速較高，直接吹到人身上會使人感到不舒適 12-3-3-1 直布式布風器 w 將送風直接送入艙室 w 出口形狀利于氣流擴散 n如喇叭形、格柵形等 w 出

15、口風速較低，一般為24ms n送風與室內空氣混合較慢 n所以送風溫差不宜過大，一般在10以下 n價格較低，送風阻力小，噪聲也低 n設有調風門，有末端換熱器時，還有調溫旋 鈕 12-3-3-1 直布式布風器 w 圖為一種單風管直布式布風器，屬錐形擴散式 n進風管1通入處設有容積較大的消音箱5 n有可使風門2升降以調節(jié)風量的調節(jié)旋鈕6 n頸部風速可從2ms直至10ms，有一定誘導作用 n故送風溫差可提高到10左右 n其阻力在直布式布風器中也稍大，約為150300Pa 12-3-3-1 直布式布風器 w 圖為雙風管空調系統(tǒng)采用的一 種頂式直布式布風器 n兩種溫度不同的送風分別由 兩根送風管4、5送入

16、 l在消音室6中混合 l從擋風板周圍的縫隙中吹出 l通過 w調節(jié)旋鈕1 w聯(lián)動操縱風門2、3 w對艙室空氣溫度進行調節(jié) l也可分設兩個調節(jié)旋鈕 w分別調節(jié)兩種送風的風量 w從而使調節(jié)幅度更大 12-3-3-2 誘導式布風器 w 簡稱誘導器 w 圖示為一種帶電加熱器 的壁式誘導器 w 特點： n靜壓箱10中的靜壓較高 n送風(稱一次風)通過許多 小噴嘴9噴出 n噴嘴出風速度較高 n能把很大一部分室內空氣 經(jīng)外罩正面的進風柵4卷 吸進來(稱二次風) n混合后再從頂部出口格柵 6吹出，送入室內 12-3-3-2 誘導式布風器 w 二次風量G2與一次風量G1之比稱為誘導比 w 由于氣溫變化不大，變化可以忽略；因此，誘 導比 w 其誘導的室內空氣越多 n可增大一次風送風溫差，而不影響室溫均勻性 n有利于減小風機的送風量和風管尺