船舶伙食冷藏库的设计

船舶伙食冷藏库的设计

来源：船舶工程作者：刘恩海1，蔡友周发表时间：2010-07-17 09:02:34 摘要：简述浙江某船业公司16500t货轮伙食冷藏库工程设计的过程，介绍船用冷库工作特性和常规的工艺设计方案，以及设计技术参数和冷量的选定等，供有关设计、使用人员参考.

0引言

船舶伙食冷库作为重要的船舶辅助机械，其能否正常运行，影响到全体船员的正常生产生活，因此在船舶配套设备中，船舶伙食冷藏库是不可缺少的重要装备[1].鉴于造船业的发展现状，考虑船舶运行于世界各个航区的环境保护以及船舶航行对船舶冷库运行的要求提高，本文以R404a作为货轮冷库制冷系统的制冷剂，并对冷库库容进行计算和全面设计.

1设计技术数据

1.1设计参数

浙江某船业公司16 500 t货轮的伙食冷藏库库房由鱼库、肉库、蔬菜库、粮食库等组成.

库房设计温度：鱼库-18℃、肉库-18℃、蔬菜库+4℃、粮食库+15℃，见表1.

库房外周围环境温度：货轮厨房下部40℃，外围壁40℃，空调舱室27℃，库底非空调舱室35℃，缓冲间21℃，冷冻机室、空调机室35℃，冷却海水温度t≤32℃.

主电源：380V,3P,50Hz.

控制电源：220V,3P,50Hz.

船员配备：25人

航行天数：45天

1.2储备食品容积的计算[2]

C=P×D×S×f×r

式中，C为储备食品的容积；P为船员人数；D为航运天数；S为配食标准，kg/人·天；f为容积系数，m3/t；r为裕度，因意外因素考虑实际储备量需增加15%，r为1.15.

按照船舶设计规范，为了减少船用冷库门开启的耗冷量和防火分隔等要求[2,3]，冷库设置一间冷藏缓冲间（+21℃）.根据计算数据及货轮走道布置，船用冷库容积分配如下：肉库11.15 m3；鱼库10.79 m3；蔬菜库19.28m3；粮食库16.93m3.冷藏缓冲间及冷藏库房平面布置见图1.

1.3制冷剂的选用

考虑制冷剂使用年限、温室效应以及对大气臭氧层的破坏等因素，本系统设计采用近共沸混合制冷剂R404a，其ODP值为0，沸点为-46.5℃，具有相变温度滑移小（0.5℃）、分馏现象不明显和与多元醇酯（POE）润滑油相溶等特点，适用于各种中温或低温制冷装置以及配备满液式蒸发器的制冷系统.

2设计计算

2.1负荷计算

根据船舶冷藏库设计规范，通过库容、负荷计算确定其冷加工能力，使用中对进入的新鲜食品量要进行限制.冷库容量包括冷藏量及冷加工量，食品冷藏量及冷加工量决定了冷库的设计规模.船舶冷藏系统在总体冷库方案初定后，为确定制冷机组的能量需要进行负荷的计算.船用冷藏库制冷负荷包括渗入热流量计算、货物热流量计算、通风换气热流量计算、风机动力热流量计算、操作热流量计算等五部分内容，其计算目的在于合理确定各库房的冷分配设备和冷间机械负荷，以便在设计中正确选择制冷设备.

通过对本货轮冷藏库房负荷计算得到：肉库1412.5 W；鱼库1 380.5 W；蔬菜库1 424.5 W；粮库983.5W；冷藏缓冲间415.2 W.负荷合计为5.62 kW.

2.2冷凝温度、蒸发温度的确定。

1）冷凝温度的确定

为保证制冷力能满足船舶在恶劣条件下运行的需要，船舶冷库设计需考虑船体的颠簸对机组稳定性和机组抗震性的影响.由于轮船上的淡水资源有限，用淡水冷却机组要增加轮船运输其他货物的能力，海水资源丰富，采取海水冷却机组水资源丰富，但海水盐份较高，腐蚀性较强，海水中藻类、细菌等较多对冷凝器的使用有一定的影响.为了使冷库制冷性能满足造船工业发展的要求，综合考虑，设计时采用海水型卧式冷凝器，冷却水通过过滤后直接引用.冷却水进冷凝器温度根据冷却水的使用情况来定，即一般海水进水温度≤32℃，出水温度约为36℃，通过计算，系统冷凝温度为40℃

2）蒸发温度的确定

蒸发温度主要取决于被冷却环境或介质所要求的温度.根据各库的库温数据和蒸发温度一般比库房设定温度低5℃~7℃的原则，确定各库房蒸发温度为：

鱼库-25℃、肉库-25℃、蔬菜库-2℃、粮食库8℃.

3设备选取及设计方案

3.1设备选取

考虑到轮船维修不如陆地上那么及时、方便，再加上船的颠簸对机组的稳定性和抗震影响等因素，根据制冷负荷计算和所需制冷量的要求，结合实际工程中轮船的等级、本设计船舶空间的限制及工程最初投资的费用，选择BITZER（比泽尔）的半封闭活塞式4EC-4.2Y制冷压缩机，制冷系统选用直接膨胀供液.

1）压缩机：德国比泽尔4EC-4.2Y制冷压缩机2台，制冷量为6.07kW，输入功率3.64kW，质量流量165.8 kg/h；

2）海水组MS20冷凝器：进水温度32℃、出水温度36.5℃，2流程的容积流量为1.53m3/h；

3）冷风机：选用意大利康达托冷风机.各库房冷风机选型见表2.

3.2设计方案

3.2.1库温稳定的设计

船舶冷藏系统由冷藏装置提供压缩冷凝后的制冷剂液体，通过热力膨胀阀向冷风机提供低温、低压的制冷剂液体，再由冷风机吸收冷库的热量使冷库的库温降到所设定的温度.其制冷装置大都采用一机多效布置（2个以上不同温度的冷库共用1台专用制冷装置），这种方式不但减少了机电设备的台数，以利机舱的布置，而且还减少了船舶电站的容量[4].本设计系统为一台压缩机带多个不同温度的船用冷藏库，如何保证每个库房的蒸发温度及库房温度的恒定是关键.

因此，为了保证各个库房的设定温度，在设计时采用了单向阀和蒸发压力调节阀[5]：在鱼肉库的回气管分别装两个单向阀，在蔬菜库及粮食库回气管分别安装两个蒸发压力调节阀，通过调节蒸发压力调节阀来保证蔬菜库及粮食库的蒸发温度从而保证库温的稳定.货轮伙食冷藏库制冷系统见图2.

3.2.2外平衡式自动膨胀的制冷装置

系统采用外平衡式自动膨胀的制冷装置，以制冷剂液体的冷凝压力和蒸发压力之间的压力差为动力，将高压制冷剂液体经节流阀节流降压后，向冷却设备供液.为了防止液滴与气体一起进入压缩机，在压缩机的吸气管道上装设气液分离器.为了保证回油，在压缩机的出气口安装有AYF-200型号的油分离器.