船舶制冷及過熱度分析實(shí)驗(yàn)

1、大連海事大學(xué)畢 業(yè) 論 文二 O O 九 年 六 月船舶制冷系統(tǒng)制冷量及過熱度的實(shí)驗(yàn)研究 專業(yè)班級(jí)：輪機(jī)工程05-10姓 名：林家聲指導(dǎo)教師：張興彪輪機(jī)工程學(xué)院船舶制冷及過熱度分析實(shí)驗(yàn)摘要船舶制冷系統(tǒng)是現(xiàn)代船舶不可缺少的系統(tǒng)之一，在船舶運(yùn)輸效率方面發(fā)揮著重大的作用。本文首先對(duì)船舶制冷系統(tǒng)做了整體地概述，先后介紹了制冷方式，船舶制冷系統(tǒng)的主要元件，船舶常用的制冷劑和船舶上常用的壓縮式制冷工作原理。在介紹過程中采用結(jié)構(gòu)圖和原理圖的方式說明，使內(nèi)容更加簡單直觀。列出了各種制冷劑的優(yōu)缺點(diǎn)。其次是分析了制冷劑壓焓圖的各個(gè)參數(shù)并說明該圖的使用。列出了實(shí)驗(yàn)所在“育鯤”輪的制冷系統(tǒng)圖、實(shí)驗(yàn)說用的各種測(cè)量儀器及

2、系統(tǒng)所用的制冷劑R404的相關(guān)參數(shù)。用表格記錄了所測(cè)對(duì)象（流量、壓力及溫度）的數(shù)據(jù)并對(duì)數(shù)據(jù)做了相應(yīng)處理，根據(jù)流量的數(shù)據(jù)和過熱度的數(shù)據(jù)制得了流量變化圖和過熱變化圖。最后對(duì)本次實(shí)驗(yàn)做了總結(jié)，并提出了優(yōu)化建議。 AbstractThe ships refrigeration system is one of modern ships essential systems, it is playing the significant role in the ships transportation efficiency aspect.This article first has outlined the

3、 ships refrigeration system overall, introduced the refrigeration way successively, the ships refrigeration system key elements, the refrigerant commonly used on the ships and the principle of work of the compression type refrigeration commonly used on ships . the structure drawing and the schematic

4、 diagram way has be Used in the introduction process to explain, so the content to be simpler intuitively. the good and bad points of each kind of refrigerant has be listed. Next it analyzes the each parameter of refrigerant pressure-enthalpy diagram and explains the use of this diagram. It lists th

5、e refrigeration diagram of the experiment which is made at “yukun”， each kind of metering equipment which is used in the experiment and the related parameter of the refrigerant R404 which is used in the system. The data of current capacity, pressure and temperature is recorded with the form and has

6、been transacted relatively, according to the current capacity data and the data of degree of superheat，the current capacity change chart and superheat change chart is chalked up. Finally it has made the summary to this experiment, and proposed the optimization plan and the suggestion.目 錄一、 前言1 1.1制冷

7、發(fā)展歷史 11.2 制冷的定義2二、制冷方式 22.1、液體汽化制冷22.2、氣體膨脹制冷32.3、渦流管制冷32.4、熱電制冷4三、 船舶制冷系統(tǒng)的主要元件43.1壓縮機(jī)53.2冷凝器63.3膨脹閥73.4蒸發(fā)器8四、 船舶常用的制冷劑8五 、船舶制冷系統(tǒng)工作原理 10六、過熱度116.1制冷劑的壓焓圖116.2過熱度分析實(shí)驗(yàn)12七、 小結(jié) 20八、致謝21參考文獻(xiàn)21附圖（一）21附圖（二）23一、前言制冷和低溫技術(shù)是為適應(yīng)人們對(duì)低溫條件的需要而產(chǎn)生和發(fā)展起來的。 在長期的生產(chǎn)實(shí)踐和日常生活中，人們發(fā)現(xiàn)許多現(xiàn)象與溫度有密切關(guān)系。在現(xiàn)代國際貿(mào)易的運(yùn)輸行業(yè)中，主要依靠船舶運(yùn)輸，而船舶的航次往往

8、要經(jīng)歷一段較長的時(shí)間，為了保證船員的生活質(zhì)量和產(chǎn)品的需要人工創(chuàng)造低溫環(huán)境。通過降低溫度，可以減緩生物的化學(xué)反應(yīng)，從而抑制食品發(fā)酵、霉菌的增殖，對(duì)食品保鮮起重要作用。從而提高船舶營運(yùn)效率。1.1 發(fā)展歷史 現(xiàn)代的制冷技術(shù)，是 18世紀(jì)后期發(fā)展起來的。在此之前，人們很早已懂得冷的利用。我國古代就有人用天然冰冷藏食品和防暑降溫。 馬可波羅在他的著作馬可波羅游記 中，對(duì)中國制冷和造冰窖的方法有詳細(xì)的記述。 1755 年愛丁堡的化學(xué)教師庫侖利用乙醚蒸發(fā)使水結(jié)冰。他的學(xué)生布拉克從本質(zhì)上解釋了融化和氣化現(xiàn)象，提出了潛熱的概念，并發(fā)明了冰量熱器，標(biāo)志著現(xiàn)代制冷技術(shù)的開始。 在普冷方面，1834 年發(fā)明家波爾金

9、斯造出了第一臺(tái)以乙醚為工質(zhì)的蒸氣壓縮式制冷機(jī)，并正式申請(qǐng)了英國第 6662 號(hào)專利。這是后來所有蒸氣壓縮式制冷機(jī)的雛型，但使用的工質(zhì)是乙醚，容易燃燒。到 1875 年卡利和林德用氨作制冷劑，從此蒸氣壓縮式制冷機(jī)開始占有統(tǒng)治地位。在此期間，空氣絕熱膨脹會(huì)顯著降低空氣溫度的現(xiàn)象開始用于制冷。1844 年，醫(yī)生高里用封閉循環(huán)的空氣制冷機(jī)為患者建立了一座空調(diào)站，空氣制冷機(jī)使他一舉成名。威廉西門斯在空氣制冷機(jī)中引入了回?zé)崞?，提高了制冷機(jī)的性能。 1859 年，卡列發(fā)明了氨水吸收式制冷系統(tǒng)，申請(qǐng)了原理專利。 1910 年左右，馬利斯萊蘭克發(fā)明了蒸氣噴射式制冷系統(tǒng)。 到 20 世紀(jì)，制冷技術(shù)有了更大發(fā)展。全

10、封閉制冷壓縮機(jī)的研制成功（美國通用電器公司）；米里杰發(fā)現(xiàn)氟里昂制冷劑并用于蒸氣壓縮式制冷循環(huán)以及混合制冷劑的應(yīng)用；伯寧頓發(fā)明回?zé)崾匠凉衿餮h(huán)以及熱泵的出現(xiàn)，均推動(dòng)了制冷技術(shù)的發(fā)展。 在低溫方面，1877 年卡里捷液化了氧氣；1895 年林德液化了空氣，建立了空氣分離設(shè)備；1898 年杜瓦用液態(tài)空氣預(yù)冷氫氣，然后用絕熱節(jié)流使氫氣成為液體，溫度降至 20.4K；1908 年卡末林昂納斯用液態(tài)空氣和液態(tài)氫預(yù)冷氦氣，再用絕熱節(jié)流將氦液化，獲得 4.2K的低溫。杜瓦于 1892 年發(fā)明的杜瓦瓶，用于貯存低溫液體，為低溫領(lǐng)域的研究提供了重要條件。 1934 年，卡皮查發(fā)明了先用膨脹機(jī)將氦氣降溫，再用絕熱節(jié)

11、流使其液化的氦液化器；1947 年柯林斯采用雙膨脹機(jī)于氦的預(yù)冷。大部分的氦液化器現(xiàn)已采用膨脹機(jī)，在制冷技術(shù)的開發(fā)和實(shí)際使用中獲得廣泛的應(yīng)用。 新的降低溫度方法的發(fā)明，擴(kuò)大了低溫的范圍，并進(jìn)入了超低溫領(lǐng)域。德拜和焦克分別在 1926 年和1927 年提出了用順磁鹽絕熱退磁的方法獲取低溫，應(yīng)用此方法獲得的低溫現(xiàn)已達(dá)到（11035103） K；由庫提和西蒙等提出的核子絕熱去磁的方法可將溫度降至更低，庫提用此法于 1956 年獲得了 20103K。1951 年倫敦提出并于 1965 年研制出的 3He-4He混合液稀釋制冷法，可達(dá)到 4103K；1950 年泡墨朗切克提出的方法，利用壓縮液態(tài) 3He的

12、絕熱固化，達(dá)到 1103K【1】。1.2 制冷的定義 制冷是指用人工的方法在一定時(shí)間和一定空間內(nèi)將物體冷卻，使其溫度降低到環(huán)境溫度以下，保持并利用這個(gè)溫度。 按照所獲得的溫度，通常將制冷的溫度范圍劃分為以下幾個(gè)領(lǐng)域： 120K以上，普冷； （1200.3）K，深冷（又稱低溫）； 0.3K以下，極低溫。 由于溫度范圍不同，所采用的降溫方式，使用的工質(zhì)、機(jī)器設(shè)備以及依據(jù)的具體原理有很大差別。二、制冷方式1.壓縮機(jī) 2.冷凝器 3.節(jié)流閥 4.蒸發(fā)器圖2-1 壓縮式制冷系統(tǒng)示意圖制冷的方法很多，根據(jù)制冷的原理不同可以分為液體汽化制冷、熱電制冷、氣體膨脹制冷、渦流管制冷、磁制冷、絕熱放氣制冷和電化學(xué)制

13、冷等12。常見的有以下四種：2.1、液體汽化制冷液體汽化制冷是利用液體汽化時(shí)的吸熱效應(yīng)而實(shí)現(xiàn)制冷的。在一定壓力下液體汽化時(shí)，需要吸收熱量，該熱量稱為液體的汽化潛熱。液體所吸收的熱量來自被冷卻對(duì)象，使被冷卻對(duì)象溫度降低，或者使它維持低于環(huán)境溫度的某一溫度。2.2、氣體膨脹制冷高壓氣體絕熱膨脹時(shí)，對(duì)膨脹機(jī)作功，同時(shí)氣體的溫度降低。用這種方法可以獲得低溫。標(biāo)明圖2-2 空氣膨脹制冷原理圖2.3、渦流管制冷經(jīng)過壓縮并冷卻到常溫的氣體(通常是空氣，也可以是C02，N2等其他氣體)進(jìn)入噴嘴，在噴嘴中膨脹并加速到音速，從切線方向射入渦流室，形成自由渦流。 標(biāo)明圖2-3 渦流管制冷裝置自由渦流的旋轉(zhuǎn)角速度離中

14、心越近就越大。由于角速度不同，在環(huán)形氣流的層與層之間產(chǎn)生摩擦，內(nèi)層氣體失去能量，從孔板流出時(shí)具有較低的溫度；外層氣體吸收能量，動(dòng)能增加，又因?yàn)榕c管壁摩擦，將部分動(dòng)能變成熱能，使得從控制閥流出的氣體具有較高的溫度。2. 4、熱電制冷熱電制冷又稱溫差電制冷或半導(dǎo)體制冷。在銅絲的兩頭各接一根鉍絲，再將兩根鉍絲分別接到直流電源的正、負(fù)極上，通電后，發(fā)現(xiàn)一個(gè)接頭變熱，另一個(gè)接頭變冷，這個(gè)現(xiàn)象稱為帕爾帖效應(yīng)緦是熱電制冷的依據(jù)。 船舶常用的制冷方式是斲體汽化制冷。三、船舶制冗系統(tǒng)的主要元件船舶制冷系統(tǒng)主要有四大元件：壓縮機(jī)，冷凝器，膨脹閥和蒸發(fā)器。3.1壓縮機(jī)制冷壓縮機(jī)是制冷系統(tǒng)的核心部件，通常稱為制冷機(jī)的

15、主機(jī)?？茖W(xué)技術(shù)的進(jìn)歡，新式制冷系統(tǒng)不斷出現(xiàn)，推動(dòng)了制冷壓縮機(jī)制造技術(shù)的不斷進(jìn)步。從目前制冷壓縮機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)來看，結(jié)構(gòu)緊湊、高效節(jié)能以及振低噪等特點(diǎn)是制冷壓縮機(jī)制造技術(shù)不斷追求的目標(biāo)3。 制冷壓縮機(jī)的作用： l、從蒸發(fā)器中吸m蒸氣，以保證蒸發(fā)器內(nèi)一定的蒸發(fā)壓力；2、提高壓力(壓縮)，以創(chuàng)造在較高溫度下冷凝的條件；3、輸送制冷劑，使制冷劑完成制冷循環(huán)。制冷壓縮機(jī)的種類很多，船舶上通常使用的是容積型壓縮機(jī)，它是靠工作腔容積的改變來實(shí)現(xiàn)吸汽、壓縮、排汽等過程。屬于這類壓縮機(jī)的有往復(fù)式壓縮機(jī)和回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)。 1、往復(fù)式壓縮機(jī)的工作原理（a）壓縮 （b）排氣 （c）膨脹 （d）吸氣 圖3-1 往復(fù)式壓縮機(jī)

16、的示意圖及工作過程1、氣缸 2、活塞 3、連桿 4、曲軸 5、排氣閥 6、吸氣閥 7、曲軸箱往復(fù)式壓縮機(jī)又稱活塞式壓縮機(jī)。壓縮機(jī)的工作腔是汽缸?；钊谄變?nèi)作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而完成了壓縮、排汽、膨脹、吸汽等過程。圖1中的四個(gè)過程分別表示了壓縮機(jī)1二作中的四個(gè)過程。到最低位置(稱活塞的下止點(diǎn))時(shí)，汽缸吸滿蒸氣。而活塞轉(zhuǎn)而向上，這時(shí)吸、排汽門都關(guān)閉，汽缸容積縮小，蒸氣被壓縮，一直壓縮到排汽壓力為止。圖中(b)為排汽過程：當(dāng)壓力達(dá)到一定值(大于排汽管內(nèi)壓力)時(shí)，排汽閥開啟，活塞繼續(xù)上移，蒸氣排出，一直到活塞上移到最高位置(這位置稱活塞的上止點(diǎn))時(shí)，排汽結(jié)束。圖中(c)是余隙膨脹過程：為了防止活塞與吸

17、排汽閥碰撞，活塞上移到上止點(diǎn)時(shí)，活塞與汽缸頂部之間留有一定間隙，稱余隙。當(dāng)活塞轉(zhuǎn)而向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，排汽結(jié)束時(shí)留在余隙內(nèi)的高壓蒸氣阻止吸汽閥開啟，吸汽不能開始。這時(shí)余隙內(nèi)的蒸氣隨著活塞下移而進(jìn)行膨脹，一直膨脹到吸汽壓力以下時(shí)才結(jié)束。圖中之(d)是吸汽過程：吸汽閥開啟，隨著活塞往下運(yùn)動(dòng)而吸汽，一直進(jìn)行到活塞下移到活塞下止點(diǎn)為止。 ( 2)優(yōu)點(diǎn)：它應(yīng)用比較廣泛，制造技術(shù)成熟，結(jié)構(gòu)簡單，而且對(duì)加工材料和加工lT藝要求較低，造價(jià)比較低，適應(yīng)性強(qiáng)，能適應(yīng)廣闊的壓力范圍和制冷量要求，可維修性強(qiáng)。(3)缺點(diǎn)：無法實(shí)現(xiàn)較高轉(zhuǎn)速，機(jī)器大而重，不容易實(shí)現(xiàn)輕量化，排氣不連續(xù)，氣流容易出現(xiàn)波動(dòng)，而且工作時(shí)有較大的振動(dòng)。由于

18、曲軸連桿式壓縮機(jī)的上述特點(diǎn)，已經(jīng)很少有小排量壓縮機(jī)采用這種結(jié)構(gòu)形式，曲軸連桿式壓縮機(jī)目前大多應(yīng)用在客車和卡車的大排量空調(diào)系統(tǒng)中。圖3-2噴油式螺桿壓縮機(jī) 1、陽轉(zhuǎn)子 2、陰轉(zhuǎn)子3、機(jī)體 4、滑動(dòng)軸承 5、止推軸承 6、軸封 7、平衡活塞 （a） （b） （c）圖3-3 螺桿式壓縮機(jī)工作過程2、螺桿式壓縮機(jī)的構(gòu)造與工作過程螺桿式壓縮機(jī)是一種回轉(zhuǎn)式容積式壓縮機(jī)。它利用螺桿的齒槽容積和位置的變化來完成蒸氣的吸人、壓縮和排出過程。無油螺桿壓縮機(jī)在本世紀(jì)三十年代問世，主要用于壓縮空氣。后來汽缸內(nèi)噴油的螺桿式壓縮機(jī)出現(xiàn)，性能得到提高，目前，噴油式螺桿壓縮機(jī)已是制冷壓縮機(jī)中主要機(jī)種之一。螺桿式壓縮機(jī)分為雙螺

19、桿和單螺桿兩大類，雙螺桿壓縮機(jī)習(xí)慣上稱為螺桿式壓縮機(jī)。(1)圖3-2為噴油式螺桿式壓縮機(jī)的構(gòu)造。在斷面為雙圓相交的汽缸內(nèi)，裝有一對(duì)轉(zhuǎn)子 陽轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子。陽轉(zhuǎn)子有四個(gè)齒，陰轉(zhuǎn)子有六個(gè)齒，兩根轉(zhuǎn)子相互嚙合。當(dāng)陽轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，隱轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)23周，或者說，陽子的轉(zhuǎn)速比陰轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速快50。圖3是螺桿式壓縮機(jī)從吸汽靠排汽的工作過程，在汽缸的吸汽端座上開有吸汽口，當(dāng)齒槽與吸汽口相通時(shí)，吸汽就開始，隨著螺桿的旋轉(zhuǎn)，齒槽脫離吸汽口，一對(duì)齒槽空間吸滿蒸氣，如圖(a)。螺桿繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，兩螺桿的齒與齒槽相互嚙合，有汽缸體、嚙合的螺桿和排汽端座組成的齒槽容積變小，而且位置向排汽端移動(dòng)，完成了對(duì)蒸氣壓縮和輸送的作用，如圖(b

20、)。當(dāng)這對(duì)齒槽空間與端座的排汽口相通時(shí)，壓縮終了，蒸氣被排出，如圖(c)。每對(duì)齒槽空間都存在著吸汽、壓縮、排汽三個(gè)過程。在同一時(shí)刻存在著吸汽、壓縮、排汽三個(gè)過程，不過它們發(fā)生在不同的齒槽空間。(2)螺桿式壓縮機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：螺桿式壓縮機(jī)只有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，沒有往復(fù)運(yùn)動(dòng)，因此壓縮機(jī)的平衡性好，振動(dòng)小，可以提高壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速。螺桿式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，重量輕，無吸、排汽閥，易損件少，可靠性高，檢修周期長。在低蒸發(fā)溫度或高壓縮比工況下，用單級(jí)壓縮仍然可正常工作，且有良好的性能。這是由于螺桿式壓縮機(jī)沒有余隙，沒有吸、排汽閥，故在這種不利工況下仍然有較高的容積效率。螺桿式壓縮機(jī)對(duì)濕壓縮不敏感。螺桿式壓縮機(jī)的制冷量

21、可以在10一100范圍內(nèi)無級(jí)調(diào)節(jié)，但在40以上負(fù)荷時(shí)的調(diào)節(jié)比較經(jīng)濟(jì)。(3)缺點(diǎn)：噪聲較大，以及需要設(shè)置一套潤滑油分離、冷卻、過濾和加壓的輔助設(shè)備，造成機(jī)組體積大。3.2冷凝器冷凝器是制冷系統(tǒng)中的一種熱交換器，使制冷劑過熱蒸汽受冷卻凝結(jié)為液體。冷凝器的種類很多，大中型制冷設(shè)備常用的有臥式殼管式、立式殼管式、淋水式、蒸發(fā)式、空氣冷卻式和板式冷凝器4。船舶上的冷卻源是海水或者河水，因其船上常用殼管式和板式冷凝器。 1.臥式殼管式冷凝器、臥式冷凝器的結(jié)構(gòu)和組成，如圖3-4所示。鋼制圓柱殼體的兩端焊有端蓋，在殼內(nèi)裝有一組橫臥的直管管簇。冷凝器中冷卻水的流速一般為 0.81.2m/s時(shí)傳熱系數(shù) K 2.5

22、l3.34MJ/（m2 h），單位面積熱負(fù)荷qF12.5414.63MJ（m2.h)。這種冷凝器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、占空間高度小、傳熱系數(shù)高。缺點(diǎn)是清除水垢困難。 圖3-4 臥式殼管式冷凝器1、放空氣旋塞 2、放空氣 3、制冷劑進(jìn)口 4、均壓管 5、壓力表 6、安全閥 7、水出口 8、水進(jìn)口 9、制冷劑出口 10、放水旋塞2板式冷凝器一種結(jié)構(gòu)簡單、冷凝傳熱系數(shù)高、占地面積小、污垢系數(shù)低、清洗方便的板式冷凝器。技術(shù)方案是：包括傳冷板片、密封墊片、壓緊板、導(dǎo)杠和夾緊螺栓，其特征是所述的傳冷板片設(shè)置有汽孔、水孔，汽孔、水孔位于板片的四角，汽孔、水孔的外側(cè)設(shè)置有邊槽，邊槽相互連接，在邊槽包圍的區(qū)域內(nèi)設(shè)置

23、傳冷區(qū)，傳冷區(qū)內(nèi)設(shè)置傳冷溝槽，在傳冷板片的兩端設(shè)置有掛架孔。3.3膨脹閥目前船上多數(shù)使用熱力膨脹閥，它的結(jié)構(gòu)原理圖如下： 圖3-5 熱力膨脹閥結(jié)構(gòu)原理圖1、感溫包 2、毛細(xì)管 3、氣箱蓋 4、薄膜 5、制冷劑出口 6、制冷劑進(jìn)口它是利用蒸發(fā)器出口處蒸汽的過熱度來調(diào)節(jié)制冷劑的。如圖11-8所示，由感應(yīng)元件（感溫包）、膜片、閥體、閥座等組成。在制冷機(jī)組正常運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，感應(yīng)元件灌注劑壓力等于膜片下氣體壓力與彈簧壓力之和，處于平衡狀態(tài)。如供制冷劑不足，引起蒸發(fā)器出口處回汽，過熱度增大，感溫包溫度升高，使膜片下移，閥口的開啟度增大，直至供液量與蒸發(fā)量相當(dāng)時(shí)，再得到平衡。故熱力膨脹闊能自動(dòng)調(diào)節(jié)間的開啟度，

24、供液量隨負(fù)荷大小自動(dòng)增減，可保證蒸發(fā)器的傳熱面積得到充分利用，使壓縮機(jī)正常安全地運(yùn)行。3.4蒸發(fā)器蒸發(fā)器是制冷劑吸收被冷卻介質(zhì)的熱量的熱交換器。為了更有效的進(jìn)行熱交換，船上冷庫常用的蒸發(fā)器是冷風(fēng)機(jī)。結(jié)構(gòu)簡圖如下： 圖3-6 1、蒸發(fā)管組 2、電動(dòng)機(jī) 3、離心式風(fēng)機(jī)的出口四、船舶常用的制冷劑R12簡介R12的標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度為-29.8，與氨和R22相比，在相同使用溫度下它的壓力較低、排氣溫度較低。它在空氣中的體積含量達(dá)到20%時(shí)，人才開始有感覺；容積濃度超過30%時(shí)，會(huì)使人窒息。但R12遇明火或溫度達(dá)到400以上時(shí)會(huì)分解出劇毒的光氣。R12在水中溶解度很小，在系統(tǒng)中易產(chǎn)生泳堵5。R12能與礦物冷凍

25、機(jī)油以任何比例溶解，因此R12制冷系統(tǒng)的換熱器不會(huì)產(chǎn)生油膜；在容器內(nèi)也不出現(xiàn)分層，因而不可能從容器中把油分離出來。如果安裝不當(dāng)，油會(huì)積存在蒸發(fā)器里，影響傳熱效率，也影響壓縮機(jī)的冷凍機(jī)油量，因此R12的蒸發(fā)器為了使油順利回到壓縮機(jī)，往往采用上進(jìn)下出的連接方法。另外，在壓縮機(jī)曲軸箱里，停機(jī)時(shí)因壓力升高，油中的R12溶解量增多；當(dāng)啟動(dòng)時(shí)，壓力降低，油中的R12大量蒸發(fā)出來，使油起泡，會(huì)影響油泵工作，所以較大容量的R12制冷機(jī)在啟動(dòng)前先對(duì)曲軸箱內(nèi)的油加熱，讓R12先蒸發(fā)出去。R12的滲透性很強(qiáng)，甚至鑄件的極細(xì)縫隙，螺紋接合處等都可能泄漏，因此要求機(jī)器的密封性要良好。R12對(duì)一般金屬不腐蝕，但能腐蝕鎂及

26、含鎂超過2%的鋁鎂合金。R12對(duì)天然橡膠和塑料有膨潤作用，因此R12系統(tǒng)的密封材料采用耐腐的丁腈橡膠或氯醇橡膠。R12是出現(xiàn)早，使用量大、現(xiàn)在因?yàn)槠淦茐沫h(huán)境而禁用。介紹R22 R134aR134a被認(rèn)為是代替R12的新制冷劑。它的ODP值為0；GWP值為0.240.29。標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度為-26.2；凝固點(diǎn)為-101。它的制冷循環(huán)特性不如R12（單位容積制冷量和COP值都小于R12）；R134a分子量大，流動(dòng)阻力損失比R12大，但傳熱性能比R12好。R134a與R12在溶油的種類和溶油特性上都有很大差異。R134a的分子極性大，在非極性油（例如礦物油和烷基苯油）中的溶解度極小。R134a制冷壓縮機(jī)

27、主要使用合成油，如PAGs(聚烯醇類油)、酯基油和氨基油。R134a雖與它們互溶，但在高溫區(qū)溶解度隨溫度升高反而減小。這種特性使系統(tǒng)在較寬廣的溫度、壓力范圍運(yùn)行有困難。PAGs用作R134a系統(tǒng)冷凍機(jī)油對(duì)金屬有輕微腐蝕。腐蝕程度取決于金屬的微觀結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的含水量。R134a自身不具備潤滑性。機(jī)器中的運(yùn)動(dòng)部件供油不足時(shí)，會(huì)加劇磨損甚至產(chǎn)生燒結(jié)。為此，在合成油中需要增加添加劑以提高潤滑性。R134a對(duì)非金屬材料的膨潤作用比R12略強(qiáng)。但R134a的熱分解溫度遠(yuǎn)高于壓縮機(jī)和系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的溫度，在一般的制冷應(yīng)用范圍，其化學(xué)穩(wěn)定性是良好的。R134a的分子直徑比R12小，更容易泄漏。而穩(wěn)定性高又使電子

28、鹵素檢漏儀不易檢測(cè)到，傳統(tǒng)的CFC電子檢漏儀對(duì)R134a的反應(yīng)不敏感。這給制造和維修帶來很大麻煩。R134a價(jià)格昂貴。R134a的溫室效應(yīng)指標(biāo)比較高。R22 R22的標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度為-40.8，凝固溫度為-160。它的飽和壓力特性與氨相近，單位容積制冷量也與氨差不多。壓縮終溫雖不如氨高，但在氟里昂類中屬于高的，如果在高壓比下工作，壓縮機(jī)要采取冷卻措施。R22毒性比R12略大，但仍屬安全的制冷劑。R22仍屬于不溶于水的物質(zhì)，系統(tǒng)中含水量超標(biāo)則有可能引起冰堵和“鍍銅”現(xiàn)象。R22與冷凍機(jī)油有限溶解。在系統(tǒng)高溫側(cè)部分(冷凝器、貯液器中)R22與油完全溶解；在低溫側(cè)，R22與油的混合物處于溶解臨界溫度以

29、下時(shí)，蒸發(fā)器或低壓貯液器中液體將出現(xiàn)分層。上層主要是油、下層主要是R22，所以要有專門的回油措施。干式蒸發(fā)器為了保證順利回油，一般采用 “上進(jìn)下出”的進(jìn)液方式；管內(nèi)制冷劑要有足夠的流速；特別是上升回氣立管，在管徑設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮滿足最小帶油速度。另外，壓縮機(jī)排氣管上應(yīng)設(shè)油分離器，以便將運(yùn)行中有可能從壓縮機(jī)帶入系統(tǒng)的冷凍機(jī)油減到最少。R22對(duì)有機(jī)物的膨潤作用很強(qiáng)。系統(tǒng)的密封件應(yīng)采用耐氟材料。R22屬HCFC類物質(zhì)。環(huán)境指標(biāo)ODP為0.05左右，GWP為0.35左右。R22在近期內(nèi)也將采取禁用措施。R404A（SUVA 404A）制冷劑是一款由HFC類物質(zhì)組成混配制冷劑，不含任何破壞臭氧層的物質(zhì)，

30、其ODP值為零，是R502制冷劑的最主要的中長期替代品。 R404A適用于中低溫的新型商用制冷設(shè)備（超市冷凍冷藏柜、冷庫、陳列展示柜、運(yùn)輸）、制冰設(shè)備、交通運(yùn)輸制冷設(shè)備、船用制冷設(shè)備或更新設(shè)備，適用于所有R502可正常運(yùn)作的環(huán)境，得到全球絕大多數(shù)的制冷設(shè)備制造商所認(rèn)可，并在其生產(chǎn)的低溫制冷設(shè)備初裝及維修中廣泛使用。五、船舶制冷系統(tǒng)工作原理單級(jí)蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)如下圖1所示。它由壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器組成。其工作過程如下：制冷劑在蒸發(fā)壓力下沸騰， 蒸發(fā)溫度低于被冷卻物體或流體的溫度。壓縮機(jī)不斷地抽吸蒸發(fā)器中產(chǎn)生的蒸氣，并將它壓縮到冷凝壓力， 然后送往冷凝器，在冷凝壓力下等壓冷卻和冷凝成液

31、體，制冷劑冷卻和冷凝時(shí)放出的熱量傳給冷卻介質(zhì)（通常是水或空氣） 與冷凝壓力相對(duì)應(yīng)的冷凝溫度一定要高于冷卻介質(zhì)的溫度，冷凝后的液體通過膨脹閥或其它節(jié)流元件進(jìn)入蒸發(fā)器。 當(dāng)制冷劑通過膨脹閥時(shí)，壓力從冷凝壓力降到蒸發(fā)壓力，部分液體氣化，剩余液體的溫度降至蒸發(fā)溫度，于是離開膨脹閥的制冷劑變成溫度為蒸發(fā)溫度的兩相混合物。 混合物中的液體在蒸發(fā)器中蒸發(fā)，從被冷卻物體中吸取它所需要的氣化潛熱?；旌衔镏械恼魵馔ǔ７Q為閃發(fā)蒸氣，在它被壓縮機(jī)重新吸入之前幾乎不再起吸熱作用。 圖5-1 單級(jí)蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)圖 1-壓縮機(jī) 2-冷凝器 3-膨脹閥 4-蒸發(fā)器六、過熱度過熱度是指蒸發(fā)器出口制冷劑溫度與蒸發(fā)器出口制冷劑

32、壓力對(duì)應(yīng)的飽和溫度之差。6.1制冷劑的壓焓圖壓焓圖的構(gòu)成在進(jìn)行制冷安全分析和制冷循環(huán)的計(jì)算時(shí)，經(jīng)常需要確定制冷劑的狀態(tài)及其變化過程。為此人們?yōu)楦鞣N制冷劑制定了熱力性質(zhì)圖，這種圖就是制冷劑的壓焓圖。壓焓圖實(shí)際為壓力-比焓圖，簡稱壓焓圖，也稱lgp-i圖。它是以制冷劑的比焓h作為橫坐標(biāo)，以壓力p作為縱坐標(biāo)繪制而成的6，見圖 6-1。圖6-1 制冷劑的壓焓圖lgP制冷劑的壓焓圖中共有八種線條，六個(gè)參數(shù)：（1）飽和液體線（X=0）；（2）干飽和蒸氣線（X=1）；（3）等干度線，參數(shù)為X（X=定值）；（4）等壓線，參數(shù)為p（p=定值）；（5）等溫線，參數(shù)為t（t=定值）；（6）等比焓線，參數(shù)為i（i=定

33、值）；（7）等比熵線，參數(shù)為s（s=定值）（8）等比體積線，參數(shù)為v（v=定值）。飽和液體線與干飽和蒸氣線將lgp-h圖分成三個(gè)區(qū)域： 飽和液體線的左邊：過冷液體區(qū)域； 飽和液體線與干飽和線之間：濕飽和蒸氣區(qū)域； 干飽和線的右邊：過熱區(qū)域。壓焓圖的應(yīng)用制冷劑的參數(shù)中飽和壓力和飽和溫度，是互相不獨(dú)立的狀態(tài)參數(shù)，知道其中一個(gè)參數(shù)的值，就可以從制冷劑的飽和熱力性質(zhì)表中查得另一個(gè)參數(shù)的值。在壓焓圖飽和區(qū)中，這一段的等壓線與等溫線重合。除此以外，一般只要知道制冷劑的任何兩個(gè)獨(dú)立的狀態(tài)參數(shù)，即可在壓焓圖上找出代表這個(gè)狀態(tài)的一個(gè)點(diǎn)，在這個(gè)點(diǎn)上可以找出其他有關(guān)參數(shù)的數(shù)值。在制冷劑的壓焓圖上，可以做出制冷系統(tǒng)運(yùn)

34、行工況圖，從中看出制冷劑的狀態(tài)變化及其變化過程。6.2過熱度分析實(shí)驗(yàn)本實(shí)驗(yàn)是在大連海事大學(xué)校船“育鯤”輪上完成的。分析肉庫從-15（壓縮機(jī)啟起溫度）到-18（壓縮機(jī)停止溫度）的流量的變化、過熱的變化過程及兩者之間的關(guān)系。“育鯤”輪是我國第一艘自行設(shè)計(jì)、建造的專用航海教學(xué)實(shí)習(xí)船于2008年4月正式投入使用，目前世界上最先進(jìn)的專用遠(yuǎn)洋實(shí)習(xí)船之一，船上可容納船員和教師40人，學(xué)員196人。因其船上配備了較大的伙食冷藏系統(tǒng)。“育鯤”輪制冷系統(tǒng)圖如下:系統(tǒng)所用的制冷劑是R404.混合制冷劑R404A及相關(guān)參數(shù)產(chǎn)品名稱:混合制冷劑R404A產(chǎn)品物理性質(zhì):分子量97.60沸點(diǎn)，-46.4冰點(diǎn)-臨界溫度，72

35、.1臨界壓力，Mpa3.74飽和液體密度30，(g/cm3)1.045液體比熱30，KJ/(Kg)0.38等壓蒸氣比熱(Cp)，30及101.3kPaKJ/(Kg)0.21破壞臭氧潛能值（ODP）0全球變暖系數(shù)值（GWP）-臨界密度，g/cm3-沸點(diǎn)下蒸發(fā)潛能，KJ/Kg200.1實(shí)驗(yàn)所用的測(cè)量儀器：1、壓力表2、流量計(jì)所采用的流量測(cè)量計(jì)MASS 6000 擁有最先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的高性能設(shè)計(jì)，快速的流體階躍響應(yīng)，快速的批處理應(yīng)用，抗過程噪聲。3、傳感器冷庫進(jìn)口壓力和溫度傳感器實(shí)物肉庫出口壓力和溫度傳感器實(shí)物圖4、控制面板所用的是西門子控制面板，它整體的PC設(shè)計(jì)針對(duì)抗振動(dòng)、抗沖擊的高防護(hù)等

36、級(jí)。例如特殊的吸收振動(dòng)的懸浮式硬盤提供絕對(duì)的安全操作，即使在受到高強(qiáng)度的機(jī)械撞擊的情況下。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)：從啟動(dòng)到停止的流量記錄 制冷劑流量記錄表 單位（kg/h）次序12345678910流量153176150156162169167176186184次序11121314151617181920流量193198203245282299307313319322次序21222324252627282930流量322312304297279267270280283293次序31323334353637383940流量305307305298280258243229222222次序414243444546

37、47484950流量228231197167152149150148149146次序51525354555657585960流量142154163168166161158139133128次序61626364656667686970流量123126126131154167180187192200次序71727374757677787880流量206203197185167154146144155163次序81828384858687888990流量177181177181191199186170164158次序919293949596979899100流量1621681661681811911

38、93188186162次序101102103104105106107108109110流量157153152160172175186157156153次序111112113114115116117118119120流量171178188196202195177171176166次序121122123124125126127128129130流量163160164174178192196197191180次序131132133134135136137138139140流量171167168175143109543118平均流量計(jì)算: 其中是平均流量；是每秒所記的流量值；t是記錄過程所用的時(shí)間。算得平均流量為187.03kg/h?！坝H”輪 肉庫制冷數(shù)