船舶制冷装置

§1 制冷概述
§2、单级蒸汽压缩式制冷循环 §3、制冷剂 §4、载冷剂
§5 活塞式制冷压缩机 §6、船舶制冷装置的自动化元件
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§1 制冷概述
制冷就是创造一个人工冷却工况，在一定时间和空间内将物体 或流体冷却，使其温度降到环境温度以下，并保持恒定低温状 态。制冷的温度范围如下：
1．120K以上，普通制冷。 2．120-20K，深度制冷。
2 2’ 1 1’
h
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主讲 赵伟
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实际循环与理论循环的比较图
中回
p
降热 压器
经排气阀的压降过程
冷凝器中压降冷却
3
2
多变压
4
1
缩过程
有压力损失和传热温差
经吸气阀的压降 和加热过程
吸气管与回热器中有压降及过h热
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§3、制冷剂
液体蒸发式制冷机中，制冷剂在要求的低温下蒸发，从被冷却 对象中吸取热量； 再在较高的温度下凝结，向外界排放热量。所 以，只有在工作温度范围能够汽化和 凝结的物质才有可能作为制 冷剂使用。多数制冷剂在常温和常压下呈气态。
3．通风因素
对于冷藏温度在冰点以上的食品，特别是新鲜的蔬菜和水果，
它们在贮运中不断散发水分和二氧化碳等气体，为保持库内合适
的湿度和气体成分，并使库内各处温度和湿度分布均匀， 则需
要通风换气。（气调储存）增加ＣＯ２ ２～８% 减少Ｏ２ ２～５%，
菜、果库每天换气2～4次，（换气一个舱容为一次），通风机使空气浓度均
当制冷剂通过膨胀阀时，压力从冷凝压力降到 蒸发压力，部分液体气化，剩余液体的温度降 至蒸发温度，于是离开膨胀阀的制冷剂变成温 度为蒸发温度的两相混合物。
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混合物中的液体在蒸发器中蒸发，从被冷却物体中吸取它所需要 的气化潜热。混合物中的蒸气通常称为闪发蒸气，在它被压缩机 重新吸入之前几乎不再起吸热作用 。
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30R1140 R22
△tn
“有效”过热。
R717
图为一些制冷剂在过热区内单容积制冷量的变化情况。从图中 可以看出，氨过热对容积制冷量是不利的，它将使装置的制冷 量减少。（过热度增大对系统的制冷量的增减与制冷剂的性质 有关）
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（3）回热循环
回热器regenerator Tk, pk
（2）蒸发器 evaporator 低压液态冷剂（湿蒸汽）在冷库中吸收大量的热量,使 库温降低,达到制冷的目的.
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（3）压缩机 compressor 抽吸蒸发器内的气态冷剂,维持 蒸发器内的低压, 同时提高冷剂 压力,即提高其饱和温度, （提 高冷剂的热能）,便于在冷凝器内 放热.
4）冷凝器 condenser利用舷外海 水或离心轴流风扇对高压气态冷剂进 行冷却,重新液化,便于节流降压实现 连续制冷.
然因后此再由在点等3压作、等等焓温线下与继蒸续发放压出
h
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采用一定的过冷度通常情况下，假定冷凝器出水温度比
冷凝温度低3-5K，冷却水在冷凝器中的温升为3－8K，
因而冷却水的进口温度比出口温度低5－13K，这就足以
使制冷剂出口温度达到一定的过冷度。
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1-2-3-4-1为理论循环，1-2-3'-4'-1表 P 示过冷循环。
3’3
两个循环的比功相同（h2-h1），过冷循
3．20～0.3K，低温制冷。 4．0.3K以下，超低温制冷。
在现代船舶上，制冷技术同样获得了广泛的应用，归结起来， 主要有如下几个方面：
1)实现各类货物及食品的冷藏运输。
2)为船员和旅客冷藏必要的食品、制造冷饮，满足他们生活和 工作之需。
3)建立船舶舱室的空气调节。
4)为水上作业船舶设置必备的制冷装置或空调装置。
态。
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2、单级蒸气压缩制冷的实际循环
各种实际因素对循环的影响
（1）液体过冷对循环的影响
液体制冷剂节流后进入湿蒸汽区，节流后制冷剂的干度 愈小，它在蒸发器中气化时的吸热量愈大，循环的制冷 系数愈高。在一定的冷凝温度和蒸发温度下，采用使节 流前制冷剂液体过冷的方法可以达到减少节流后干度的 目的。
冷凝器 condenser 压缩机 compressor
膨胀阀 expansion porator
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在系统中增加一个气-液热交P 换器，结果使得制冷剂液体过 冷，低温蒸气有效过热。这样， 3’3 不但可增加单位制冷量，而且 可以减少蒸气与环境空气之间 4‘4 的传热温差，减少甚至消除吸 气管道中的有害过热。
价值。为消除上述的缺陷，则需采用“速冻”方法。
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“速冻’’就是在很短的时间内使食品冻结。要将食品内的溶液 全部冻结，就需冷冻到大约-60℃。但因食品在冷冻到-20℃时， 其内部仅有10%左右未冻结的汁水，所以一般情况下, 食品的冷 冻温度多不低于-20℃。
2．湿度因素
空气中的湿度对食品的贮藏有直接影响。湿度过高将使食品受潮 而适合微生物的繁殖, 湿度过低，将使食品失去水分而干缩、重 量减轻、维生素破坏而导致食品质量下降。高温库85～90%， 低温库90～95% .湿度与贮藏食品的温度也有密切关系。当库温 低时，可保持较高的湿度，以减少食品干 缩：库温高时，应保持 较低湿度，以抑制微生物的繁殖。
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过热循环与理论循环相比较
1) 过热循环中压缩机的排汽温度比理论循环高;
2)过热循环比功比理论循环比功大。这由通过点l'的等熵线比 通过点1的等熵线平坦而得以证实；
3)过热循环中制冷剂多吸收了一部分热量，加之循环比功稍有 增加，因此每公斤制冷剂在冷凝器中排出的热量比理论循环大；
4)过热蒸汽比同压下的饱和蒸汽比容大。对既定压缩机来说，过 热循环中压缩机的制冷剂质量流量始终小于理论循环的流量。
在整个循环过程中，压缩机起着压缩和输送制冷剂蒸气并造成蒸 发器中低压力、冷凝器中高压力的作用，是整个系统的心脏；
节流阀对制冷剂起节流降压作用并调节进入蒸发器的制冷剂流量；
冷凝器是输出热量的设备，从蒸发器中吸取的热量连同压缩机消 耗的功所转化的热量的冷凝器中被冷却介质带走。根据热力学第 二定律， 压缩机所消耗的功（电能）起了补偿作用，使制冷剂不 断从低温物体中吸热，并向高温物体放热，从而完整个制冷循环.
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§1-1影响船舶食品冷藏的因素
1．温度因素
食品贮存在低温的场所，微生物的侵入繁殖受到抑制或停止， 从而使食品可长时存放而仍有营养价值。不同的食品，应分别用 “冷却”、“冷冻”或“速冻”等方法作不同的冷处理。
“冷却’’就是把食品的温度降低到细胞膜不致结冰的程度， 通常是0～+5C之间。冷却不影响食品的组织，但因有些微生物 均在这种条件下仍具有一定的繁殖能力，故食品不能过久贮存----高温库（菜库、乳品库）：0 OC ～5 OC
匀，冷冻货应少换或不换气.
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4、臭氧
用臭氧发生器（多设在冷藏舱室内），制出臭氧，由于它的不稳定性，分 解出具有强氧化性的单个原子氧，使微生物的细胞膜氧化而死亡。还可以 抑制水果的呼吸作用，防止过快的成熟，对鱼类也有除臭的作用。但浓度 过高会造成蔬菜有斑点，破坏其营养价值。
臭氧的浓度可用浸过水的淀粉碘化钾受臭氧作用而改变颜色的方法测定。 当浓度超过2毫克/立方米时，人感到头疼并刺激鼻咽损害健康。所以进入 舱室时应提前1-2小时关发生器，适当通风。
T0,P0
蒸发器 evaporator
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目前船舶上最为广泛应用的是液体汽化制冷。 利用液体在蒸发汽化时，吸收大量的汽化潜热，带走 舱室的热量。
（1）膨胀阀 expansion valve 将高压的液态冷 剂节流降压，形成低压下易汽化的液态冷剂，（如一 个标准大气压下汽化温度为-29.8℃的氟利昂12）
过热循环对制冷量和制冷系数的影响取决于过热的吸热过程是 否产生有用制冷效果以及过热度的大小。可分分两种情况分析。
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1）过热没有产生有用的制冷效果
由蒸发器出来的低温制冷剂蒸气，在通过吸 入管道进入压缩机之前，从周围环境中吸取热 量而过热，但它并没有对被冷却物质产生任何 制冷效应，这种过热称为“无效”过热。由于 循环的单位制冷量和运行在相同冷凝温度和蒸 发温度下的理论循环的单位制冷量是相等的， 但蒸气比容的增加使单位容积制冷量减少，对 给定压缩机而言它将导致循环制冷量的降低,制 冷系数降低。
食品名称 臭氧浓度 臭氧发生器的使用方式
鱼类 肉类 蛋类
1-2 毫克/立方
米
2-4
1-1.5
2-3.5 0.8-2
连续使用 间断使用 连续使用
间断使用 连续使用
蔬菜
3-5
5
间断使用
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§1-2蒸汽压缩制冷（ 四大件）