船舶制冷裝置

船舶制冷裝置第1頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四船舶制冷裝置

MarineRefrigerationPlant概述(GeneralSpeaking)一船舶制冷裝置作用1、伙食冷藏魚、肉、奶等食品：因微生物活動與繁殖，使有機物質(zhì)分解而腐爛。應(yīng)設(shè)法消滅或抑制其活動與繁殖果蔬類：呼吸作用，因熟爛而變質(zhì)。應(yīng)設(shè)法延緩其生長成熟2、船舶空調(diào)提供適宜的生活條件和工作環(huán)境第2頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四3、冷藏運輸冷藏船、冷藏集裝箱4漁船、海上作業(yè)船、軍艦等為滿足生活、生產(chǎn)和特殊需要均設(shè)有制冷裝置第3頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四二、食品的冷藏條件1、溫度低溫一般不能殺滅微生物，但可抑制微生物的活動，抑制果蔬的呼吸，延遲果蔬成熟低溫庫（肉、魚庫）：－18OC～－20OC，微生物繁殖基本停止高溫庫（菜庫、乳品庫）：0OC～5OC第4頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四2、濕度濕度小，食品干縮；濕度大，冷藏食品微生物繁殖快。但對冷凍食品影響不大高溫庫85～90%，低溫庫90～95%3、CO2和O2濃度適當(dāng)增加CO2的含量，減小O2的含量（氣調(diào)儲存）增加ＣＯ２２～８%減少Ｏ２２～５%，菜、果庫每天換氣2～4次，（換氣一個艙容為一次），通風(fēng)機使空氣濃度均勻冷凍貨應(yīng)少換或不換氣第5頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四4、臭氧濃度作用殺菌、消毒（O3→O2+[O]）、除臭（魚類）、抑制呼吸。由臭氧發(fā)生器制造，風(fēng)機使空氣經(jīng)發(fā)生器循環(huán)不宜用于奶制品和油脂品以及綠葉菜，超過2mg/m3刺激人呼吸道粘膜并使人頭疼，進庫前1～2小時，停止其工作，開庫通風(fēng)。第6頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四三制冷方法自然制冷機械制冷氣體膨脹制冷：用于飛機空調(diào)和氣體的低溫液化半導(dǎo)體制冷：多用于潛艇、醫(yī)療器械和小型空調(diào)蒸發(fā)制冷：最普遍，利用液體蒸發(fā)汽化時吸收氣化潛熱的原理

蒸氣壓縮式制冷吸收式制冷蒸汽噴射式制冷第7頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四壓縮式制冷基本原理

BasicPrincopleofCompressionRefrigeration壓縮機冷凝器膨脹閥蒸發(fā)器第8頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四1、蒸氣壓縮式制冷制冷“四大件”壓縮機——冷凝器——膨脹閥——蒸發(fā)器①壓縮機：抽吸蒸發(fā)器產(chǎn)生的冷劑氣體并將其壓送到冷凝器中②冷凝器：使送來的冷劑氣體降溫并冷凝③膨脹閥：控制冷劑的流量，并使流過的冷劑節(jié)流降壓④蒸發(fā)器：使流經(jīng)其中的冷劑吸熱氣化第9頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四2、吸收式制冷①與壓縮式制冷區(qū)別：吸收劑吸收低壓冷劑→泵送至高壓發(fā)送器→加熱：→高壓冷劑析出→冷凝器→…；吸收劑節(jié)流降壓→吸收冷劑。②工質(zhì)對：a、氨—水溶液：氨為冷劑，水為吸收劑。用于低溫系統(tǒng)b、溴化鋰—水溶液：水為冷劑，溴化鋰為吸收劑。用于空調(diào)系統(tǒng)第10頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四③特點：a、廢熱利用b、不需壓縮機，無噪音和振動c、水作冷劑時無污染、爆炸危險d、冷卻水消耗量大e、使用壽命短第11頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四蒸汽噴射式制冷原理：水在高真空下汽化吸熱，即可獲得00C以上低溫特點：①設(shè)備簡單，占地少，制造管理容易②水作冷劑，對人無害，氣化潛熱大③高真空下工作，只能取得00C以上低溫④蒸汽消耗量大，經(jīng)濟性差適用場合：空調(diào)，有廢熱可利用的場合第12頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四第13頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四蒸汽壓縮式制冷裝置的工作原理BasicPrincopleofCompressionRefrigeration一、單級蒸汽壓縮式制冷循環(huán)冷劑分類：標(biāo)準(zhǔn)沸點t0＞00C，高溫冷劑。H2O－700C＜t0＜00C中溫冷劑。NH3、R22、R12t0＜－700C低溫冷劑第14頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四1、理論循環(huán)假設(shè)：等熵壓縮等壓冷凝，冷凝壓力=排氣壓力；等壓蒸發(fā)，蒸發(fā)壓力=吸氣壓力等焓膨脹第15頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四第16頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四1—2：等熵壓縮。壓力由P0↑→PK2—3：冷劑在冷凝器內(nèi)等壓冷卻、冷凝、過冷過程3—4：冷劑等焓通過膨脹閥節(jié)流4—1：冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)等壓氣化和過熱過程點1：冷劑離開蒸發(fā)器及進入壓縮機時的狀態(tài)，為過熱蒸氣點2：冷劑出壓縮機和進冷凝器時的狀態(tài)，過熱蒸氣點3：冷劑離開冷凝器時的狀態(tài)，過冷液體點4：冷劑出膨脹閥時的狀態(tài)，氣液混合第17頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四2、實際循環(huán)及熱力計算1）實際循環(huán)：壓縮過程為熵值增加的過程節(jié)流過程有吸熱，焓值略有增加冷劑在管道、熱交換器和壓縮機中流動時有阻力損失和熱交換第18頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四問題：制冷劑由高壓變?yōu)榈蛪阂?1)為分界點。冷劑流經(jīng)膨脹閥(2

)相等，冷劑由(

3)液體變成(4

)蒸氣。冷劑在蒸發(fā)器進口是(5

)、出口是(6

)。冷劑在蒸發(fā)器中完全氣化前是(

7

)壓(8

)溫過程、干度(9

)。冷劑在壓縮機吸氣管中吸熱流動過熱度(10

)、壓力(

11

)，冷劑在壓縮機進口是(12

)蒸氣、出口是(

13)蒸氣；冷劑在液管中流動一般是(14

)壓(15

)溫過程。膨脹閥比焓過冷濕濕蒸氣過熱蒸氣降增加增加降低過熱過熱降升降第19頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四2）熱力計算焓：表明單位質(zhì)量工質(zhì)本身含能量多少的狀態(tài)參數(shù)，包括壓力能和內(nèi)能。單位：kJ/kga、制冷量：⑴冷劑通過壓縮機的質(zhì)量流量G=λVT/υ1VT：壓縮機理論排氣量（活塞行程容積），m3/sλ：壓縮機輸氣系數(shù)υ1：壓縮機吸入口冷劑氣體的比容，m3/kg⑵單位制冷量q0：每千克冷劑吸熱量q0=h1－h(huán)4kJ/kg第20頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四⑷壓縮機的制冷量Q0：Q0=Gq0=q0λVT/υ1=λVTqvkwb、制冷壓縮機的功率⑸等熵壓縮單位理論功w0：每壓縮1kg冷劑所需理論功w0=h2－h(huán)1kJ/kg第21頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四⑺壓縮機理論功率PT：PT=Gw0=w0λVT/υkw⑻單位指示功wi：wi=h2－h(huán)1kJ/kg⑼壓縮機指示功率Pi：Pi=Gwi=Gw0/ηi=PT/ηiηi

：指示效率（考慮壓縮機非等熵壓縮的能量損失），一般0、8左右⑽壓縮機軸功率P：P=PT/η=Pi/ηm=PT/（ηiηm

）第22頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四c、制冷系數(shù)⑾理論制冷系數(shù)εε=q0/w0=h1－h(huán)4/h2－h(huán)1

第23頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四單級制冷壓縮機的工況與特性工況主要指冷凝溫度、蒸發(fā)溫度、過冷度、吸氣過熱度。第24頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四1、工況參數(shù)對制冷工作的影響1）冷凝溫度變化：tk↑→①q0↓，λ↓（因pk/p0↑），v1不變→Q0↓（=q0λVT/υ1）②w0↑＞G↓→P↑（=Gw0/η

）③ε↓（=q0↓/w0↑）故冷凝壓力Ｐｋ低一些好，但過低使膨脹閥前后壓差低，會使系統(tǒng)中的冷劑流量減小ph1＇２＇３＇４＇第25頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四問題：下列()會使冷凝溫度tk增高。A.

冷卻水流量減少B.

空氣進入系統(tǒng)C.

制冷裝置工作時間長D.

冷凝器換熱面臟污E.

冷卻水溫度降低F.

冷劑量過多換熱管浸于液體中切記：使冷凝效果下降或壓縮機排氣量升高的因素，都會使冷凝溫度(壓力)升高。反之降低。第26頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四ph1＇２＇３＇４＇．2）蒸發(fā)溫度t0變化t0↓→①q0↓，v1↑→Q0↓②pk/p0＞3左右時，G↓＞w0↑→P↓③ε↓（=q0↓/w0↑）第27頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四反之、蒸發(fā)溫度增加，可增加制冷系數(shù)。為了加快冷庫降溫速度可采用增加蒸發(fā)溫度方法。故蒸發(fā)壓力Ｐ０高一些好，但過高使蒸發(fā)器換熱溫差小，換熱差第28頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四1342４＇3＇hp3）過冷循環(huán)過冷度：冷凝溫度與過冷溫度之差目的：減小閥后蒸汽量，增加制冷系數(shù)結(jié)果：過冷度↑→①ｑ０↑→Q0↑②P不變③ε↑（=q0↓/w0不變）結(jié)論；過冷對制冷有利第29頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四1342ph1＇２＇３＇４＇過熱循環(huán)1、過熱度：過熱溫度與蒸發(fā)溫度之差2、目的：防止液擊，增加制冷量．3、過熱對制冷量影響有害過熱：冷庫外吸熱．制冷量不變有效過熱：冷庫內(nèi)吸熱．制冷量增加第30頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四過熱度↑→R12：①ｑ０↑＞G↓→Q0↑②G↓＞w0↑→P↓③ｑ０↑＞w0↑→ε↑R22：①ｑ０↑=G↓→Q0

不變②G↓＞w0↑→P↓③ε稍↓NH3①０↑＜G↓→Q0↓②G↓＞w0↑→P↓③ｑ０↑＜w0↑→ε↓第31頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四1342ph1＇２＇３＇４＇

2、回?zé)嵫h(huán)1）在回?zé)崞髦?，低溫冷劑氣體冷卻常溫液體。使液體過冷度增加，氣體過熱度增加。2）Ｒ１２裝置采用回?zé)崞鳎筈0↑，ε↑；Ｒ２２裝置采用回?zé)崞鲗0、ε影響不大，為防止液擊及閃氣，也設(shè)回?zé)崞?；ＮＨ３裝置不宜采用3）回?zé)嵫h(huán)一可增加制冷量，二適當(dāng)?shù)倪^熱防止液擊第32頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四3、制冷壓縮機的工況標(biāo)準(zhǔn)工況（低溫工況）：t0=—150C，tk=300C空調(diào)工況（高溫工況）：t0=50C，tk=400C最大壓差工況最大軸功率工況第33頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四制冷劑和冷凍機油

RefrigerantandRefrigerantoil一、制冷劑1、制冷劑的種類和編號①無機化合物R7××如NH3編號為R717②FreonCFC不含H的氟氯烴如R12〔二氟二氯甲烷CCl2F2〕ODP、GMP大1996年禁用，發(fā)展中國家延遲10年。HCFC含H的氟氯烴如R22〔二氟一氯甲烷CHClF2〕2040年全面禁用，工業(yè)國家2020年禁用。HFC含H無CI的氟化烴如R134a〔四氟乙烷CH2FCF3〕ODP為0，GMP小，目前R12的主要替代品第34頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四③碳?xì)浠衔铮N類）烷烴類：與Freon相同。CH4（R50）烯烴類：R后加1，其余同烷烴。C2H4（R1150）④共沸制冷劑R5××由兩種或以上特定的冷劑按一定比例混合而成R502（R22/R115）⑤非共沸制冷劑R4××由兩種或以上特定的冷劑按一定比例混合而成，但不存在共沸點第35頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四制冷劑的要求；安全最重要1臨界溫度高2正常蒸發(fā)溫度低(標(biāo)準(zhǔn)大氣壓沸點)3氣化潛熱大、耗功少4常用蒸發(fā)壓力大于1個大氣壓5排氣溫度低6冷凝壓力低7粘度小8放熱系數(shù)大9化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性好10不易燃爆，對人體、食品無害11價格低廉第36頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四2、常用冷劑及其性質(zhì)1）R22①無毒，不燃，不爆，熱穩(wěn)定性好，比空氣重。單獨存放達(dá)5000C仍穩(wěn)定，遇明火（8000C以上）產(chǎn)生有毒光氣②微溶于水，且氣態(tài)溶水性小于液態(tài)③條件性溶油。高于80C與油互溶，低于80C溶油能力下降④對天然橡膠有侵蝕作用（采用丁基橡膠或氯丁橡膠）⑤含水時腐蝕鎂及含鎂超過2%的合金，含水較多時緩慢腐蝕鐵(控制含水量主要是為了防止腐蝕)⑥滲漏性強，且無色無味。鹵素?zé)魴z漏⑦電絕緣性較差第37頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四2）R12與R22相似之處：無色、無味、不燃、不爆、化學(xué)穩(wěn)定性好。但遇明火或溫度達(dá)4000C以上時產(chǎn)生有毒光氣。腐蝕鎂及含鎂超過2%的合金，對天然橡膠有侵蝕作用（采用丁晴橡膠或氯丁橡膠）與R22差別：①溶水性更差。氣態(tài)溶水性大于液態(tài)（多數(shù)Freon）。限制含水量的首要目的防“冰塞”②在使用溫度范圍內(nèi)與滑油互溶③電絕緣性比R22好④液態(tài)時密度和粘度比R22大，比NH3更大，在管路中流阻較大⑤放熱系數(shù)比R22小，比NH3更小，換熱器尺寸較大第38頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四3）R134a①同樣t0和tk下，排氣壓力＞R12，吸氣壓力＜R12，但排溫不高，不需水冷②與目前常用的滑油不相容。適用的有POE等脂類油或PAG（聚稀烴已二醇）。POE易吸濕，應(yīng)注意防潮③分子直徑小，應(yīng)采用合成泡沸石作干燥劑④對天然橡膠和某些合成橡膠（如丁晴橡膠）浸潤膨脹性強，宜采用氫化丁晴橡膠和氯化橡膠⑤不含Cl元素，電子檢漏儀檢漏，靈敏度低⑥與脂類油的混合物僅對鋅有輕微的化學(xué)反應(yīng)第39頁，共44頁，2023年，