輪機(jī)概論教案(第八章)

1、第八章第八章 船舶制冷和空氣調(diào)節(jié)船舶制冷和空氣調(diào)節(jié) 樓海軍第一節(jié) 制冷的一般知識(shí)n一、制冷方法、制冷裝置的種類及制冷量：一、制冷方法、制冷裝置的種類及制冷量：1.所謂制冷，就是指從被冷對(duì)象中移出熱量，以使其建立一種相對(duì)的低溫狀態(tài)。2.在船上，目前主要采用機(jī)械制冷。根據(jù)其工作原理，可分為壓縮制冷、吸收制冷、真空制冷和半導(dǎo)體制冷，其中以壓縮制冷應(yīng)用最為廣泛。3熱負(fù)荷：.為了達(dá)到降溫或保溫的目的，每小時(shí)必須從冷藏室中移出的熱量稱為冷藏室的“熱負(fù)荷”。4. 制冷量：一臺(tái)制冷裝置每小時(shí)能從冷藏室中移出的熱量，稱為該裝置的“制冷量”。n制冷量是衡量一臺(tái)制冷裝置工作能力大小的指標(biāo)，以每小時(shí)能移出多少熱量來麥

2、示，其單位為kJh，也有用“制冷噸”的，制冷噸簡(jiǎn)稱冷噸。1冷噸的制冷量約為13900kJh，其含義是：在24 h內(nèi)，將1t 0的水全部?jī)鼋Y(jié)為0的冰，其中每小時(shí)所需制冷量的平均值，稱為1冷噸n二、作用：二、作用：1)冷藏運(yùn)輸：防止易腐食物變質(zhì)變味，防止某些化工原料等在常溫下的蒸發(fā)、自燃或爆炸。凡專門用來運(yùn)送冷藏貨物的船舶就稱為冷藏船。2)儲(chǔ)藏食物：一般的客船和貨船皆須本身儲(chǔ)藏相當(dāng)數(shù)量的食品，以滿足船上人員生活上的需要，因此必須設(shè)有適當(dāng)容積的食品冷庫(kù)和制冷裝置。3)改善航行中的生活條件：例如制造冷飲和開放冷氣等。第二節(jié) 壓縮蒸發(fā)制冷裝置n一，壓縮蒸發(fā)制冷的原理：一，壓縮蒸發(fā)制冷的原理：任何液態(tài)物質(zhì)

3、在蒸發(fā)氣化時(shí)，都要吸收大量的氣化潛熱。例如1kg水要使溫度升高l，約需吸收4.186 kJ的熱量。在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，若將l kg l00的水全部汽化，別需供入2256.7 kJ的汽化潛熱。如果利用這一自然規(guī)律，選擇氣化溫度很低的液體，例如將一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下氣化溫度為29.3的氟利昂12作為制冷劑，讓它在節(jié)流閥的控制下進(jìn)入冷庫(kù)的蒸發(fā)器中，由于節(jié)流降壓的結(jié)果，冷劑就會(huì)在較低的壓力下蒸發(fā)氣化。 n它的蒸發(fā)溫度比冷庫(kù)所要達(dá)到的溫度低，可從冷庫(kù)中吸收熱量；使庫(kù)溫相應(yīng)降低，達(dá)到制冷的目的。為使蒸發(fā)器中的壓力不致因冷劑的不斷流入并發(fā)生氣化而升高，需用壓縮機(jī)將其及時(shí)抽出，并回收冷劑，使氣態(tài)的冷劑重新液化循環(huán)

4、使用。用壓縮機(jī)首先將吸自蒸發(fā)器的冷劑蒸氣壓縮到較高的壓力，氣態(tài)冷劑通過冷凝器利用外界海水來冷卻它，使氣態(tài)冷劑重新液化。n二、壓縮蒸發(fā)制冷循環(huán)：二、壓縮蒸發(fā)制冷循環(huán)： 設(shè)要求某冷庫(kù)溫度為10，R12在冷庫(kù)蒸發(fā)管中的蒸發(fā)溫度應(yīng)比10低，設(shè)為15。R12的液體在15下吸熱氣化時(shí)的壓力即為對(duì)應(yīng)于此溫度時(shí)的飽和壓力，由R12的飽和蒸氣表查得此壓力為P10.186MPa(絕對(duì))。設(shè)R12離開蒸發(fā)器時(shí)全部變?yōu)楦娠柡驼魵鈩t在R12的p-h圖中可找到點(diǎn)1，從蒸發(fā)器出來就進(jìn)入壓縮機(jī)進(jìn)行絕熱壓縮。為了能用海水使之液化，設(shè)海水溫度為25，R12的蒸氣要把熱量傳給海水，它的溫度應(yīng)比海水溫度為高，設(shè)為30。R12的蒸氣在

5、30下凝結(jié)時(shí)的壓力即為對(duì)應(yīng)于這一溫度下的飽和壓力，由表可查出此壓力P20.758MPa(絕對(duì))。 n因此在p-h圖上沿絕熱壓縮線即等熵線可找到點(diǎn)2 (與P20.758MFa(絕對(duì))相交的一點(diǎn)。)1-2即是在壓縮機(jī)中的絕熱壓縮過程，點(diǎn)2也是冷凝器的進(jìn)口狀態(tài)。2-3為R12在冷凝器中的冷凝過程；到點(diǎn)3時(shí)全部冷凝為液體，此后再經(jīng)節(jié)流閥使壓力由P3P20.758MPa(絕對(duì))降到蒸發(fā)器中的壓力P4P10.186MPa (絕對(duì))，而溫度也由30下降為對(duì)應(yīng)于P4=0.186MPa(絕對(duì))下的飽和溫度t415。因?yàn)楣?jié)流前后焓值不變，由點(diǎn)3平行于壓力坐標(biāo)畫直線與壓力p4p10.186MPa(絕對(duì))的直線交于點(diǎn)

6、4，3-4即是在節(jié)流閥中進(jìn)行的節(jié)流降壓降溫過程。在點(diǎn)4狀態(tài)下的冷劑進(jìn)入蒸發(fā)器盤管吸收冷庫(kù)中的熱量進(jìn)一步蒸發(fā)氣化，到點(diǎn)1時(shí)變?yōu)楦娠柡驼魵猓?-l便是在蒸發(fā)器中的吸熱過程。點(diǎn)1狀態(tài)下的干飽和蒸氣便進(jìn)入壓縮機(jī)。這樣冷劑就完成了一個(gè)制冷循環(huán)。n三、制冷劑：三、制冷劑：凡能在蒸發(fā)器中蒸發(fā)吸熱，并在冷蔡器中按化而放出所吸取熱量的流動(dòng)工質(zhì)都可作為制冷劑，尚稱冷劑。但是到目前為止,工程上實(shí)際應(yīng)用的冷劑卻并不多。1) 蒸發(fā)壓力以稍大于1atm為佳。2)冷凝壓力要低。3)臨界溫度要高。此外，4）單位容積氣化潛熱r/v愈大愈好、化學(xué)穩(wěn)定性要好，應(yīng)不溶解于滑油，或者便于滑油從冷劑中分寓出來，以保證滑油應(yīng)有的品質(zhì)；對(duì)金

7、屬?zèng)]有腐蝕：不易燃燒，不爆炸：對(duì)人體的漾性盡可能?。粌r(jià)格便宜，易于購(gòu)置。 所以，目前船上應(yīng)用最廣的還是氟利昂，其次是氨、因?yàn)樗鼈冚^好地滿足了上述要求。 n1）R12(又名二氯二氟甲烷)：是一種無色透明沒有氣味的冷劑。它無毒，不燃饒，不爆炸，使用時(shí)十分安全。在惡劣的工作條件下，R12的性質(zhì)仍然穩(wěn)定，但與明火接觸會(huì)產(chǎn)生少量有毒的光氣。它的工作壓力適中，正常蒸發(fā)溫度為29.8，一般食物冷庫(kù)所要求的溫度都比這一溫度高，所以它的蒸發(fā)壓力都大于大氣壓力，常為0.2MPa(絕對(duì))左右，冷凝壓力一般也不超過0.8MPa(絕對(duì))。R12對(duì)所有金屬幾乎都無腐蝕阼用，這與氨比起來，對(duì)實(shí)現(xiàn)裝置自動(dòng)化更為有利。R12不

8、溶于水，當(dāng)系統(tǒng)中有水分存在時(shí)，就可能形成“冰塞”，破壞膨脹閥或系統(tǒng)的工作。R12在最小的家用冰箱直到大型的活塞式壓縮機(jī)中都獲得了廣泛的應(yīng)用，特別是在那些不容許有刺激性臭味的裝置(如空氣調(diào)節(jié)、公共飲食等)中，就更是如此。 n2）R22(又名一氯二氟甲烷)。許多性質(zhì)與R12相似，它在一個(gè)大氣壓下的正常蒸發(fā)溫度更低，是40.8，比R12更能滿足低溫冷庫(kù)的需要，而低壓部分的壓力仍高于大氣壓力。一般冷凝壓力也不超過1.3MPa(絕對(duì))。在制冷量相同時(shí)，R22制冷裝置冷劑循環(huán)體積比R12小得多，因而壓縮機(jī)的尺寸也可以做得較小，不過R22的價(jià)格比R12更貴一些，同時(shí)具有更強(qiáng)的滲漏性和對(duì)有機(jī)物的腐蝕性。第三節(jié)

9、 船舶空氣調(diào)節(jié)n 船舶在營(yíng)運(yùn)過程中，為了改善船上人員的生活和工作條件，以及貨運(yùn)的需要，皆需對(duì)船艙的空氣進(jìn)行人為的調(diào)節(jié)，以創(chuàng)造一種所謂的“人工氣候”。 它包括：(1)自然風(fēng)通風(fēng)系統(tǒng)：是最簡(jiǎn)單的空氣狀態(tài)的改善設(shè)施。它可以用風(fēng)筒將室外新鮮空氣引入艙室，也可用通風(fēng)機(jī)將新鮮空氣打入艙室或?qū)⑽蹪峥諝鈴呐撌页槌龅膹?qiáng)力辦法。(2)空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)：這是指空氣預(yù)先經(jīng)過處理，使其成為溫度和濕度合適的清潔空氣，然后再送人艙室，以建立一種冬暖夏涼的生活環(huán)境。廣義而言，冷藏運(yùn)輸和貨艙干燥，亦都屬于船舶空調(diào)技術(shù)的具體應(yīng)用。n 現(xiàn)代船舶為改善船員和旅客生活和工作條件，在生活和工作艙室設(shè)置空氣調(diào)節(jié)裝置，以保持艙室空氣具有適宜人們

10、生活和工作的溫度、濕度和清新度。船舶空氣調(diào)節(jié)裝置主要是由空氣調(diào)節(jié)器、供風(fēng)管和布風(fēng)器組成。 空氣調(diào)節(jié)器是對(duì)空氣進(jìn)行集中處理的設(shè)備。室外的新鮮空氣和室內(nèi)的回風(fēng)經(jīng)過空氣調(diào)節(jié)器集中加溫或降溫，通過濕度處理和凈化后送入需要進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)的艙室。 n1.組成：如單風(fēng)管空氣調(diào)節(jié)器，它由空氣混合室、風(fēng)機(jī)、空氣過濾器、冷卻器、加熱器、加濕器、消音室、空氣分配室等組成。n2.任務(wù)：1）空氣的凈化和消音：外界新風(fēng)和回風(fēng)由風(fēng)機(jī)吸入，在混合室中混合之后，從風(fēng)機(jī)出口排入消音室，由于通道截面增大使氣流速度降低，消除了低頻噪音；內(nèi)壁貼附的多孔吸音材料，吸收高頻噪音。在消音室后部裝設(shè)由四塊濾板組成的濾器，用于濾除空氣中灰塵，凈化

11、艙室的供風(fēng)，保持換熱器表面清潔。 n2）空氣的冷卻和除濕：空氣冷卻是由冷卻器完成。直接冷卻式冷卻器的制冷劑直接在管內(nèi)蒸發(fā)吸熱，冷卻管外空氣；間接冷卻式是用低溫的冷媒水在管內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，冷卻管外空氣。空氣冷卻時(shí)，當(dāng)冷卻器管壁溫度低于被冷卻空氣的露點(diǎn)時(shí)，空氣中一部分水蒸氣就會(huì)在冷卻器管壁上凝結(jié)，使冷卻后的空氣含濕量降低，達(dá)到除濕目的。附著在冷卻器管上的凝水沿肋片下流，聚集在冷卻器底部集水盤中，并通過泄水管流出空調(diào)器。 n3）空氣加熱和加濕器：空氣的加熱由加熱器完成，加熱工質(zhì)可用低壓蒸汽或熱水。當(dāng)空氣由低溫加熱到高溫時(shí)，相對(duì)濕度變得很低，使人們感到干燥。因此，空氣加熱的同時(shí)還必須加濕。最簡(jiǎn)單的加濕器就

12、是一根鋼管，沿管長(zhǎng)迎著氣流方向開一排小孔，使蒸汽從孔噴出加濕空氣 第四節(jié) 貨艙干燥系統(tǒng)n 在遠(yuǎn)洋運(yùn)輸中，無論是運(yùn)輸冷藏貨物，還是運(yùn)輸一般貨物，對(duì)貨艙中空氣的濕度都有一定的要求。1）船舶在熱帶裝貨駛?cè)牒畮r(shí)，船舷會(huì)被外界空氣冷卻，若溫度低于貨艙中空氣的露點(diǎn)，舷壁就會(huì)結(jié)霜。2）船在寒帶裝貨而駛?cè)霟釒Ш^(qū)時(shí)，貨艙中因通風(fēng)進(jìn)入了溫度較高的外界空氣，空氣中的水蒸氣就會(huì)在較冷的貨物表面上緒露。結(jié)露不但會(huì)使某些貨物遭到濕損，而且還會(huì)加速船體的腐蝕。n如貨艙具有良好的通風(fēng)系統(tǒng)，而船舶駕駛員又能根據(jù)外界氣象條件正確地掌握貨艙的通風(fēng)換氣時(shí)刻，那么貨艙空氣結(jié)露這一問題是能夠在很大程度得到解決的。對(duì)運(yùn)輸某些要求較高的

13、貨物(茶葉、煙草、紡織品、谷物、皮革等)，在貨艙中裝設(shè)空氣干燥系統(tǒng)，則可更好地保證運(yùn)輸質(zhì)量。貨艙干燥系統(tǒng)(也稱貨艙空氣調(diào)節(jié))的任務(wù)是降低貨艙中空氣的相對(duì)濕度，使之在與貨艙中的低溫表面接觸時(shí)，不致發(fā)生結(jié)露。 n貨艙干燥系統(tǒng)由三部分組成：1) 貨艙空氣循環(huán)泵統(tǒng)，2) 空氣干燥站，3) 貨艙空氣的溫、濕度自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。空氣干燥站是整個(gè)系統(tǒng)的核心。對(duì)空氣的干燥，目前使用降溫去濕和化學(xué)吸附兩種方法。下面對(duì)降溫去濕的空氣干燥站作簡(jiǎn)要介紹。降溫去濕的原理就是當(dāng)空氣流經(jīng)冷卻囂和擋水板之后，便能將其中的部分水分除去。在空氣去濕之后再通過加熱器提高空氣的溫度，使貨艙中空氣的相對(duì)濕度減小。 n空氣的加熱可利用制冷壓縮機(jī)排出的高溫高