第八講：船舶制冷裝置一

課題四：船舶制冷裝置第八講

第一節(jié)：船用制冷裝置概述

第二節(jié)：蒸汽壓縮式制冷裝置的工作原理任務(wù)：

1、要求掌握：“制冷”的定義；

2、蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)組成，制冷循環(huán)及制冷機(jī)特性的理論分析；

3、專業(yè)術(shù)語（制冷量、單位質(zhì)量制冷量、單位體積制冷量）；

4、單級(jí)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的特點(diǎn)及工作過程，壓焓圖，理論制冷循環(huán)的定義和熱力計(jì)算，影響實(shí)際制冷循環(huán)的因素，蒸發(fā)溫度和冷凝溫度的變化對(duì)單級(jí)蒸氣壓縮式制冷機(jī)性能的影響，制冷劑和載冷劑的定義、性質(zhì)和使用的溫度范圍；

5、雙級(jí)壓縮制冷循環(huán)中最常見的兩種循環(huán)方式的流程和熱力計(jì)算，中間壓力的確定；復(fù)疊式制冷循環(huán)的流程和熱力計(jì)算。

制冷技術(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。

制冷作為一門科學(xué)是指用人工的方法在一定時(shí)間和一定空間內(nèi)將某物體或流體冷卻,使其溫度降到環(huán)境溫度以下，并保持這個(gè)低溫。

這里所說的“冷”是相對(duì)于環(huán)境而言的。灼熱的鐵放在空氣中，通過輻射和對(duì)流向環(huán)境傳熱，逐漸冷卻到環(huán)境溫度。它是自發(fā)的傳熱降溫，屬于自然冷卻，不是制冷。制冷就是從物體或流體中取出熱量，并將熱量排放到環(huán)境介質(zhì)中去，以產(chǎn)生低于環(huán)境溫度的過程。

制冷技術(shù)制冷技術(shù)研究內(nèi)容有三方面：①研究獲得低溫的方法和有關(guān)的機(jī)理以及與此相應(yīng)的制冷循環(huán)，并對(duì)制冷循環(huán)進(jìn)行熱力學(xué)的分析和計(jì)算。

②研究制冷劑的性質(zhì)，從而為制冷機(jī)提供性能滿意的工作介質(zhì)。

③研究實(shí)現(xiàn)制冷循環(huán)所必須的各種機(jī)械和技術(shù)設(shè)備，包括它們的工作原理、性能分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以及制冷裝置的流程組織、系統(tǒng)配套設(shè)計(jì)。此外，還有熱絕緣問題，制冷裝置的自動(dòng)化問題，等等。

第一節(jié)：概述一、

制冷在船舶上的應(yīng)用1．伙食冷藏：主要作用；①抑制微生物在動(dòng)物性食品中的繁殖。②延緩蔬菜、水果的生長成熟。2．空氣調(diào)節(jié)：制冷裝置為空氣調(diào)節(jié)提供了必需的冷源。3．冷藏運(yùn)輸：專用冷藏船,冷藏集裝箱船必須裝設(shè)專門的制冷裝置。

1、冷庫內(nèi)氣體成分會(huì)影響食品保存時(shí)間的是________庫。

A．魚B．肉C．蛋、奶D．菜、果2、二氧化碳濃度對(duì)_________庫食物保質(zhì)時(shí)間有影響。

A．魚B．肉C．菜D．A和B和C3、下列各庫中對(duì)通風(fēng)要求較高的是_________。

A．魚庫B．肉庫C．菜庫D．干貨庫提出任務(wù)二、食品的冷藏條件（冷卻和凍結(jié)）1．果蔬及蛋乳類食品的冷卻及其冷藏條件食品的冷卻：使食品的溫度降低到接近于冰點(diǎn)，以抑制微生物的活動(dòng)，并抑制水果、蔬菜的呼吸，延緩其成熟，以便延長新鮮食品的儲(chǔ)存期。冷卻貯藏的條件

合適的溫度、濕度、CO2、臭氧、氧氣等。合適的溫度

保持在0～5℃之間。過高會(huì)使食品早熟或腐爛，過低會(huì)使食品凍傷。

合適的濕度

相對(duì)濕度85％～90％。過小會(huì)使食品干縮，過大容易使食品發(fā)霉腐爛變質(zhì)。

合適的二氧化碳

一般CO2濃度控制在2～8％之間，O2濃度控制2～5％之間。合適的二氧化碳會(huì)抑制蔬菜和水果的生長，延長儲(chǔ)藏期。解釋：高溫庫

船舶伙食的菜庫和乳品庫等習(xí)慣稱為高溫庫。低溫庫

船舶儲(chǔ)藏凍結(jié)后的肉、魚類食品的冷庫稱為低溫庫。

艙室的換氣次數(shù)

更換了多少個(gè)艙室容積的新鮮空氣來表示的換氣量，稱為艙室的換氣次（果、蔬類冷藏艙或冷藏集裝箱的換氣次數(shù)為每晝夜2～4次）?！皻庹{(diào)儲(chǔ)藏”法

是指在冷藏的同時(shí)將冷庫內(nèi)O2和CO2含量控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。2．肉類食品的凍結(jié)和冷藏條件

食品的凍結(jié)；使食品溫度降低到大部分汁液凍結(jié)的程度。凍結(jié)的目的是更有效地抑制微生物的活動(dòng)。

凍結(jié)的食品其儲(chǔ)藏期比冷卻食品要長得多。肉類食品的凍結(jié)一般分為；緩慢凍結(jié)和快速凍結(jié)。凍結(jié)貯藏的條件（合適的溫度、濕度及凍結(jié)速度）合適的溫度：對(duì)長航線船舶，其儲(chǔ)藏溫度以-18～-20℃為宜。對(duì)短航線船舶，庫溫以控制在-10～-12℃較為經(jīng)濟(jì)。合適的濕度：相對(duì)濕度一般保持在90％～95％為宜。合適的凍結(jié)速度：對(duì)大多數(shù)肉類食品，保持凍結(jié)過程溫度為-23～-30℃，凍結(jié)速度為2～5cm/h，其凍結(jié)后品質(zhì)與新鮮時(shí)相近。

食品在冷卻或凍結(jié)的冷藏期間會(huì)發(fā)生干縮現(xiàn)象。食品干縮程度主要與庫內(nèi)溫度、濕度有關(guān)，也與庫內(nèi)空氣流速、食品的性質(zhì)和外形、以及進(jìn)入庫內(nèi)的熱量有關(guān)。

跟食品冷藏的條件比較比較3．臭氧在冷藏中的應(yīng)用

臭氧的產(chǎn)生

臭氧發(fā)生器臭氧的作用

對(duì)冷庫殺菌和消毒，還可抑制水果的呼吸作用，防止其過快地成熟，臭氧對(duì)魚類等還具有除臭的作用。臭氧不能用于奶制品和油脂類食物的原因因?yàn)檫@些食物易被氧化并產(chǎn)生脂肪酸，從而使食物變質(zhì)。對(duì)含葉綠素較多的蔬菜，如菠菜、青菜等，也不宜使用臭氧的原因

臭氧會(huì)使綠色的菜葉出現(xiàn)深色的斑點(diǎn)和凹陷，當(dāng)臭氧濃度較高對(duì)，還會(huì)使蔬菜中維生素C的含量減少，但對(duì)水果影響不大。總結(jié)：冷庫保存食品的條件主要有以下方面：

（1）溫度。低溫可以抑制（不能殺滅）微生物的活動(dòng)，并抑制水果、蔬菜的呼吸，延緩其成熟。長航線船低溫庫庫溫以-18～-20℃為宜；短航線船控制在－10～－12℃較為經(jīng)濟(jì)。高溫庫中菜庫溫度多保持在0～5℃，糧庫可選15℃左右。

（2）濕度。相對(duì)濕度過低會(huì)使食品干縮，過高又使冷藏食物容易繁殖霉菌（對(duì)冷凍食物影響不大）。因此，高溫庫適宜的相對(duì)濕度為85%～90%，低溫庫可保持在90%～95%。一般冷庫在降溫過程中能保持適宜的濕度，不需專門調(diào)節(jié)。（3）二氧化碳和氧氣的濃度。適當(dāng)減少O2和增加CO2的濃度，能抑制水果、蔬菜呼吸，減少水分的散失。菜、果庫一般控制在CO2濃度5%～8%、O2濃度2%～5%為宜。果蔬類冷藏艙或冷藏集裝箱的換氣次數(shù)（指更換相當(dāng)多少個(gè)艙室容積的新鮮空氣量）以每晝夜2～4次為宜。船上菜庫每天開門存取食品，一般無需特意換氣，但庫內(nèi)應(yīng)通風(fēng)良好。（4）臭氧濃度。臭氧（O3）氣體除能殺菌外，還可抑制水果的呼吸，防止其過快成熟，此外還有除臭作用。但會(huì)使奶制品和油脂類食物的脂肪氧化，故在船上多用于菜庫。臭氧發(fā)生器是利用金屬電極間高壓放電，使空氣的氧氣轉(zhuǎn)變成臭氧。臭氧在空氣中比重較大，故臭氧發(fā)生器宜裝設(shè)在冷庫高處，有利臭氧散播。臭氧濃度超過1.5ppm時(shí)會(huì)刺激人的呼吸道黏膜并使人頭疼，進(jìn)冷庫前應(yīng)停止臭氧發(fā)生器的工作。1、關(guān)于冷庫冷藏的下列說法中錯(cuò)誤的是_________。

A．高溫庫的相對(duì)濕度應(yīng)比低溫庫大

B．菜、果庫需要通風(fēng)良好

C．即使－18～－20℃低溫，食品中的液體也未全部凍結(jié)

D．漏入庫內(nèi)熱量多，會(huì)導(dǎo)致冷藏食物損失水分多2、冷庫的“換氣次數(shù)”是指_________。

A．開門次數(shù)B．風(fēng)機(jī)啟動(dòng)次數(shù)

C．風(fēng)機(jī)通風(fēng)量/冷庫容積

D．進(jìn)庫新鮮空氣風(fēng)量/冷庫容積3、長航線船舶魚、肉庫庫溫以_________為宜。

A．0℃以下B．－8～－10℃C．－10～－12℃D．－18～－20℃4、短航線船舶魚、肉庫庫溫以_________為宜。

A．0℃以下B．－8～－10℃C．－10～－12℃D．－18～－20℃5、在下列冷庫中：Ⅰ.菜庫、Ⅱ.魚庫、Ⅲ.肉庫、Ⅳ.干貨庫，_________屬“低溫庫”。

A．ⅡB．ⅢC．ⅣD．Ⅱ、Ⅲ6、關(guān)于食物冷藏，下列說法中不正確的是_________。

A．臭氧不適于油脂類食品

B．低溫冷藏不能殺滅細(xì)菌

C．濕度過高對(duì)0℃以上食品保存不利

D．對(duì)冷庫濕度的要求與空調(diào)相似7、臭氧的殺菌消毒作用是因其_________。

A．毒性大B．有強(qiáng)堿性

C．有強(qiáng)酸性D．易分解出有強(qiáng)氧化作用的單原子氧8、臭氧是一種_________。

A．氧化物B．氧的同位素

C．分子為O3的氣體D．帶臭味的氧氣9、冷庫在需要時(shí)靠_________產(chǎn)生臭氧。

A．化學(xué)反應(yīng)B．高壓氣瓶

C．高壓放電設(shè)備D．常壓放電設(shè)備10、臭氧不具有_________作用。

A．殺菌消毒B．減緩水果成熟

C．除臭D．防止脂類食物氧化變質(zhì)11、關(guān)于臭氧發(fā)生器的以下說法中錯(cuò)誤的是_________。

A．宜裝在冷庫高處B．一般多用于菜庫

C．人進(jìn)庫前應(yīng)停止其工作D．臭氧是無色、無嗅的氣體三、機(jī)械制冷方法

機(jī)械制冷主要有；蒸發(fā)制冷、氣體膨脹制冷和半導(dǎo)體制冷等。

蒸發(fā)制冷分為；蒸氣壓縮式制冷、吸收式制冷和蒸氣噴射式制冷三種。

介紹蒸發(fā)制冷、吸收式制冷、蒸汽噴射式制冷的基本方法。冷凝器節(jié)流閥蒸發(fā)器冷卻加熱泵溶液節(jié)流閥發(fā)生器吸收器吸收式制冷裝置工作原理圖蒸發(fā)器冷凝器噴射泵鍋爐泵節(jié)流閥制冷放熱蒸汽噴射式制冷裝置工作原理四、相關(guān)熱力參數(shù)及P－－H圖1、溫度2、溫度3、比容4、熱量5、比熱7、蒸發(fā)溫度8、蒸發(fā)壓力9、過熱度10、顯熱11、汽化潛熱12、冷凝溫度12、過冷度12、壓焓圖P－H一點(diǎn)：臨界點(diǎn)二軸：兩條坐標(biāo)軸三區(qū)：過冷液體區(qū)、濕蒸汽區(qū)、過熱蒸汽區(qū)八線：等溫線、等壓線、等焓線、等熵線、等容線、等干度線、飽和液體線、干飽和蒸汽線第二節(jié)蒸氣壓縮式制冷裝置的工作原理

研究蒸氣壓縮制冷裝置的工作情況常用工質(zhì)的壓焓圖和溫熵圖來表示（壓焓圖的應(yīng)用更為廣泛）。制冷劑劃分為：

標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)to＞0℃的稱為高溫制冷劑

標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)0℃＞to＞-70℃稱為中溫制冷劑

標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)to＜–70℃稱為低溫制冷劑

一般船舶的制冷裝置多采用單級(jí)壓縮，中、高溫制冷劑。1．單級(jí)蒸氣壓縮式制冷的理論循環(huán)假設(shè)：

（l）壓縮機(jī)的壓縮過程不存在換熱和流阻等不可逆損失，即假設(shè)是等熵過程。（2）制冷劑在流過熱交換器和管路時(shí)沒有阻力損失，即認(rèn)為是等壓過程。因此，冷凝壓力即等于排氣壓力，蒸發(fā)壓力即等于吸氣壓力，在制冷劑流動(dòng)過程中冷凝溫度和蒸發(fā)溫度不變。（3）制冷系統(tǒng)中除熱交換器外，與外界無任何熱交換，流過膨脹閥時(shí)未作功，又無熱交換，因此是等焓過程。冷庫蒸發(fā)器膨脹閥壓縮式制冷裝置原理圖冷凝器冷卻水高溫高壓過熱制冷劑高溫高壓過冷制冷劑低溫低壓濕蒸汽冷劑低溫低壓過熱制冷劑壓縮機(jī)制冷劑壓縮機(jī)起著壓縮和輸送制冷劑蒸氣并造成蒸發(fā)器中低壓力、冷凝器中高壓力的作用，是整個(gè)系統(tǒng)的心臟；節(jié)流閥對(duì)制冷劑起節(jié)流降壓作用并調(diào)節(jié)進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑流量；蒸發(fā)器是輸出冷量的設(shè)備，制冷劑在蒸發(fā)器中吸收被冷卻物體的熱量，從而達(dá)到制取冷量的目的；冷凝器是輸出熱量的設(shè)備，從蒸發(fā)器中吸取的熱量連同壓縮機(jī)消耗的功所轉(zhuǎn)化的熱量的冷凝器中被冷卻介質(zhì)帶走。－30℃大氣+30℃+40℃－16℃－30℃低溫飽和氣體低溫過熱氣體蒸發(fā)器膨脹閥電磁閥視鏡過濾器冷凝器過熱（過冷）器過程線1-2表示制冷劑蒸氣在壓縮機(jī)中的等熵壓縮過程，壓力由蒸發(fā)壓力升高到冷凝壓力。因此該點(diǎn)可通過1點(diǎn)的等熵線和壓力為冷凝壓力的等壓線的交點(diǎn)來確定。由于壓縮過程中外界對(duì)制冷劑作功，制冷劑溫度升高，因此點(diǎn)2表示過熱蒸氣狀態(tài)。點(diǎn)2表示制冷劑出壓縮機(jī)時(shí)的狀態(tài)，也就是進(jìn)冷凝器時(shí)的狀態(tài)。點(diǎn)1表示制冷劑進(jìn)入壓縮機(jī)的狀態(tài)。壓焓圖中各狀態(tài)點(diǎn)及各個(gè)過程敘述如下：過程線2-2'-3表示制冷劑在冷凝器內(nèi)的冷卻（2-2'）和冷凝（2'-3）的過程。由于這個(gè)過程是在冷凝壓力不變的情況下進(jìn)行的，進(jìn)入冷凝器的過熱蒸氣首先將部分熱量放給外界冷卻介質(zhì)，在等壓下冷卻成飽和蒸氣（點(diǎn)2'），然后再在等壓、等溫下繼續(xù)放出熱量，直至最后冷凝成飽和液體（點(diǎn)3）。因此，冷凝壓力的等壓線和x＝0的飽和液體線的交點(diǎn)即為點(diǎn)3的狀態(tài)。點(diǎn)3表示制冷劑出冷凝器時(shí)的狀態(tài)點(diǎn)4表示制冷劑出節(jié)流閥時(shí)的狀態(tài)，也就是進(jìn)入蒸發(fā)器時(shí)的狀態(tài)過程線3-4表示制冷劑在通過節(jié)流閥時(shí)的節(jié)流過程。在這一過程中，制冷劑的壓力由冷凝壓力降到蒸發(fā)壓力，溫度由冷凝溫度降到蒸發(fā)溫度，并進(jìn)入兩相區(qū)。由于節(jié)流前后制冷劑的焓值不變，因此由點(diǎn)3作等焓線與蒸發(fā)壓力的等壓線的交點(diǎn)即為點(diǎn)4的狀態(tài)。由于節(jié)流過程是一個(gè)不可逆過程，所以用一虛線表示3-4過程。在壓縮制冷循環(huán)中，從膨脹閥至壓縮機(jī)吸口為系統(tǒng)的低壓部分，制冷劑在蒸發(fā)器中流動(dòng)因流阻而蒸發(fā)壓力和溫度略有降低，干度和焓值因吸熱而不斷增加，在出口略有過熱。在蒸發(fā)器至壓縮機(jī)的吸氣管中制冷劑壓力略降，管外要包隔熱層，減少制冷劑溫度和過熱度因吸熱而有害增高。從壓縮機(jī)排出口到膨脹閥進(jìn)口為系統(tǒng)的高壓部分。壓縮機(jī)至冷凝器的排氣管無須隔熱，冷凝器一般無明顯壓降，但制冷劑在冷凝器至膨脹閥的液管中卻要避免吸熱降壓過多，防止過冷度提前消失閃發(fā)汽化。在此循環(huán)中，冷劑在蒸發(fā)器中所吸收的熱量加上壓縮冷劑氣體耗功所轉(zhuǎn)換成的熱量，經(jīng)冷凝器傳給冷卻介質(zhì)帶走。

1、蒸氣壓縮式制冷是利用_________吸熱。

A．氣體膨脹B．液體膨脹

C．液體氣化D．化學(xué)變化2、完成蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的基本元件及其按制冷劑流動(dòng)順序排列是_________。

A．壓縮機(jī)、冷卻器、干燥器、蒸發(fā)器

B．壓縮機(jī)、冷卻器、節(jié)流元件、回?zé)崞?/p>

C．冷凝器、節(jié)流元件、蒸發(fā)器、壓縮機(jī)

D．冷凝器、蒸發(fā)器、回?zé)崞?、壓縮機(jī)3、壓縮制冷裝置中制冷劑由高壓變?yōu)榈蛪菏且訽________元件為分界點(diǎn)。

A．電磁閥B．回?zé)崞?/p>

C．膨脹閥D．蒸發(fā)壓力調(diào)節(jié)閥4、壓縮制冷裝置中制冷劑由低壓變?yōu)楦邏菏且訽________元件為分界點(diǎn)。

A．電磁閥B．壓縮機(jī)C．膨脹閥D．蒸發(fā)壓力調(diào)節(jié)閥5、制冷劑在壓縮