第三篇船舶制冷裝置和空氣調(diào)節(jié)裝置Chapter11船舶制冷裝置§11—1概述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(dòng)與繁殖，使有機(jī)物質(zhì)分解而腐爛。應(yīng)設(shè)法消滅或抑制其活動(dòng)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(zhǎng)成熟2、船舶空調(diào)提供適宜的生活條件和工作環(huán)境3、冷藏運(yùn)輸冷藏船、冷藏集裝箱此外..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(dòng)，抑制果蔬的呼吸，延遲果蔬成熟低溫庫(kù)（肉、魚庫(kù)）：－18OC～－20OC，微生物繁殖基本停止高溫庫(kù)（菜庫(kù)、乳品庫(kù)）：0OC～5OC緩慢凍結(jié)和快速凍結(jié)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(duì)冷凍食品影響不大高溫庫(kù)85～90%，低溫庫(kù)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(chǔ)存）增加ＣＯ２２～８%減少Ｏ２２～５%菜、果庫(kù)每天換氣2～4次，（換氣一個(gè)艙容為一次），通風(fēng)機(jī)使空氣濃度均勻冷凍貨應(yīng)少換或不換氣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(jī)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(guò)2mg/m3刺激人呼吸道粘膜并使人頭疼，進(jìn)庫(kù)前1～2小時(shí)，停止其工作，開庫(kù)通風(fēng)。三制冷方法自然制冷機(jī)械制冷氣體膨脹制冷：用于飛機(jī)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(shí)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壓縮式制冷基本原理圖1、蒸氣壓縮式制冷制冷“四大件”

壓縮機(jī)——冷凝器——膨脹閥——蒸發(fā)器①壓縮機(jī)：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(lái)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(guò)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(duì)：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)③特點(diǎn)：a、廢熱利用b、不需壓縮機(jī)，無(wú)噪音和振動(dòng)c、水作冷劑時(shí)無(wú)污染、爆炸危險(xiǎn)d、冷卻水消耗量大e、使用壽命短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(diǎn)：①設(shè)備簡(jiǎn)單，占地少，制造管理容易②水作冷劑，對(duì)人無(wú)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(jì)性差適用場(chǎng)合：空調(diào)，有廢熱可利用的場(chǎng)合§11—2蒸汽壓縮式制冷裝置的工作原理一、單級(jí)蒸汽壓縮式制冷循環(huán)冷劑分類：標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)t0＞00C，高溫冷劑。H2O－700C＜t0＜00C中溫冷劑。NH3、R22、R12t0＜－700C低溫冷劑1、理論循環(huán)假設(shè)：等熵壓縮（壓縮過(guò)程）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(guò)冷過(guò)程3—4：冷劑等焓通過(guò)膨脹閥節(jié)流4—1：冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)等壓氣化和過(guò)熱過(guò)程點(diǎn)1：冷劑離開蒸發(fā)器及進(jìn)入壓縮機(jī)時(shí)的狀態(tài)，為過(guò)熱蒸氣點(diǎn)2：冷劑出壓縮機(jī)和進(jìn)冷凝器時(shí)的狀態(tài)，過(guò)熱蒸氣點(diǎn)3：冷劑離開冷凝器時(shí)的狀態(tài)，過(guò)冷液體點(diǎn)4：冷劑出膨脹閥時(shí)的狀態(tài)，氣液混合2、實(shí)際循環(huán)及熱力計(jì)算1）實(shí)際循環(huán)：壓縮過(guò)程為熵值增加的過(guò)程節(jié)流過(guò)程有吸熱，焓值略有增加冷劑在管道、熱交換器和壓縮機(jī)中流動(dòng)時(shí)有阻力損失和熱交換2）熱力計(jì)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(guò)壓縮機(jī)的質(zhì)量流量G=λVT/υ1VT：壓縮機(jī)理論排氣量（活塞行程容積），m3/sλ：壓縮機(jī)輸氣系數(shù)υ1：壓縮機(jī)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)5kJ/kg⑶單位容積制冷量qv：壓縮機(jī)每吸入1m3冷劑的制冷量qv=q0/υ1kJ/m3b、制冷壓縮機(jī)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/kg⑺壓縮機(jī)理論功率PT：PT=Gw0=w0λVT/υ1=λVTwvkw⑼壓縮機(jī)指示功率Pi：Pi=Gwi=Gw0/ηi=PT/ηiηi：指示效率（考慮壓縮機(jī)非等熵壓縮的能量損失），一般0、8左右⑽壓縮機(jī)軸功率P：P=PT/η=Pi/ηm=PT/（ηiηm）c、制冷系數(shù)⑾理論制冷系數(shù)εε=q0/w0=h1－h(huán)5/h2’－h(huán)1

⑿單位軸功率制冷量Ke：相當(dāng)于實(shí)際制冷系數(shù)Ke=Q0/P=q0η/w0=εη對(duì)于開啟式壓縮機(jī)：R12：Ke=3.1～4R22：Ke=3.4～4.3蒸發(fā)溫度高時(shí)Ke較大d、冷凝器熱負(fù)荷⒀單位排熱量qk：1kg冷劑在制冷循環(huán)中放出的熱量qk=h2－h(huán)5=（h1－h(huán)5）+（h2－h(huán)1）=q0+wikJ/kg⒁冷凝器熱負(fù)荷Qk：冷凝器單位時(shí)間內(nèi)必須排走的熱量Qk=Gqk=Q0+Pikw一般約為制冷量的1.2～1.3倍單級(jí)制冷壓縮機(jī)的工況與特性工況主要指冷凝溫度、蒸發(fā)溫度、過(guò)冷度、吸氣過(guò)熱度。ph1＇２＇３＇４＇1、工況參數(shù)對(duì)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(guò)低使膨脹閥前后壓差低，會(huì)使系統(tǒng)中的冷劑流量減小ph1＇２＇３＇４＇．2）蒸發(fā)溫度t0變化t0↓→①q0↓，v1↑→Q0↓②pk/p0＞3左右時(shí)，G↓＞w0↑→P↓③ε↓（=q0↓/w0↑）反之、蒸發(fā)溫度增加，可增加制冷系數(shù)。為了加快冷庫(kù)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(guò)高使蒸發(fā)器換熱溫差小，換熱差1342４＇3＇hp3）過(guò)冷循環(huán)過(guò)冷度：冷凝溫度與過(guò)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(guò)冷度↑→①ｑ０↑→Q0↑②P不變③ε↑（=q0↓/w0不變）結(jié)論；過(guò)冷對(duì)制冷有利1342ph1＇２＇３＇４＇過(guò)熱循環(huán)1、過(guò)熱度：過(guò)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(guò)熱對(duì)制冷量影響有害過(guò)熱：冷庫(kù)外吸熱．制冷量不變有效過(guò)熱：冷庫(kù)內(nèi)吸熱．制冷量增加過(guò)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↓1342ph1＇２＇３＇４＇

2、回?zé)嵫h(huán)1）在回?zé)崞髦校蜏乩鋭怏w冷卻常溫液體。使液體過(guò)冷度增加，氣體過(guò)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?duì)Q0、ε影響不大，為防止液擊及閃氣，也設(shè)回?zé)崞鳎唬危龋逞b置不宜采用3）回?zé)嵫h(huán)一可增加制冷量，二適當(dāng)?shù)倪^(guò)熱防止液擊制冷壓縮機(jī)的性能曲線3、制冷壓縮機(jī)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§11—3制冷劑、載冷劑和冷凍機(jī)油一、制冷劑1、制冷劑的種類和編號(hào)①無(wú)機(jī)化合物R7××如NH3編號(hào)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(guó)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(guó)家2020年禁用。HFC含H無(wú)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(diǎn)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(diǎn))3氣化潛熱大、耗功少4常用蒸發(fā)壓力大于1個(gè)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(duì)人體、食品無(wú)害11價(jià)格低廉2、常用冷劑及其性質(zhì)1）R22①無(wú)毒，不燃，不爆，熱穩(wěn)定性好，比空氣重。單獨(dú)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(duì)天然橡膠有侵蝕作用（采用丁基橡膠或氯丁橡膠）⑤含水時(shí)腐蝕鎂及含鎂超過(guò)2%的合金，含水較多時(shí)緩慢腐蝕鐵⑥滲漏性強(qiáng)，且無(wú)色無(wú)味。鹵素?zé)魴z漏⑦電絕緣性較差2）R12與R22相似之處：無(wú)色、無(wú)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(shí)產(chǎn)生有毒光氣。腐蝕鎂及含鎂超過(guò)2%的合金，對(duì)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(shí)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(duì)天然橡膠和某些合成橡膠（如丁晴橡膠）浸潤(rùn)膨脹性強(qiáng)，宜采用氫化丁晴橡膠和氯化橡膠⑤不含CI元素，電子檢漏儀檢漏，靈敏度低⑥與脂類油的混合物僅對(duì)鋅有輕微的化學(xué)反應(yīng)4）R717①有毒、刺激性臭味，與空氣混合可燃、可爆，與食品接觸品味變差②與水大量互溶，不會(huì)冰塞③微溶于油④純NH3不腐蝕鐵，但含水時(shí)腐蝕鋅、銅及銅合金（磷青銅除外）⑤氨水呈堿性，可使酚酞試紙變紅色⑥放熱系數(shù)比Freon大，密度、粘度比Freon小⑦單位容積制冷量比R12大60%左右，價(jià)格便宜⑧不破壞臭氧層，無(wú)溫室效應(yīng)二、載冷劑在間接制冷系統(tǒng)中用以傳遞冷量的中間介質(zhì)要求：①比熱大②導(dǎo)熱系數(shù)大③粘度低④凝固點(diǎn)與使用溫度相適應(yīng)⑤腐蝕性小⑥無(wú)毒、不燃、不爆⑦化學(xué)穩(wěn)定性好⑧價(jià)格低廉1水理想載冷劑。但凝固點(diǎn)高，使用受限2鹽水（