[科普中國]-船舶制冷裝置

簡介

蒸氣壓縮式制冷是現(xiàn)今應用最廣泛的一種機械制冷,也是船舶所采用的主要制冷方式。蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)由壓縮機、冷凝器、膨脹閥、蒸發(fā)器組成,用管道將其連成一個封閉的系統(tǒng),制冷劑在制冷系統(tǒng)中循環(huán)流動,與外界進行能量交換,從而實現(xiàn)制冷。實際的制冷裝置,除了壓縮機、冷凝器、熱力膨脹閥和蒸發(fā)器四個基本部件外,為了完善工作,常常還設有一些輔助設備,諸如滑油分離器、貯液器、干燥器、過濾器及回熱器等。

工作原理船用制冷系統(tǒng)的工作原理側是當?shù)蛪豪鋭┝鹘?jīng)蒸發(fā)器時便從冷庫中吸熱使庫溫降低,而冷劑本身汽化成蒸氣,在蒸發(fā)器出口處即可成為過熱蒸氣為了使蒸發(fā)器中氣壓能保持較低數(shù)值,并能回收冷劑循環(huán)使用。壓縮機不斷地將產(chǎn)生的蒸氣從蒸發(fā)器中抽走,將它壓縮后,在高壓下排出。經(jīng)壓縮后的高溫、高壓過熱蒸氣被壓送到冷凝器內(nèi)。在此,將冷劑過熱蒸氣冷卻到飽和溫度此時稱冷凝溫度,并凝結成高壓液體冷凝器底部的冷劑液體還可能有一定的過冷度。利用膨脹閥使高壓液體節(jié)流,節(jié)流后的低壓、低溫濕蒸氣進入蒸發(fā)器,再次從冷庫中吸熱汽化,使冷庫溫度不斷降低,如此周而復始。

其中膨脹閥、蒸發(fā)器、壓縮機、冷凝器是組成壓縮制冷循環(huán)的基本元件。它們的功用是：

膨脹閥——控制冷劑的流量,并使流過的冷劑節(jié)流降壓

蒸發(fā)器——使流經(jīng)其中的冷劑吸熱氣化

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

冷凝器——使送來的冷劑氣體降溫并冷凝。1

船帕制冷系統(tǒng)制冷劑制冷劑是制冷裝置中的工作介質,又稱制冷工質。制冷劑在制冷系統(tǒng)中循環(huán)流動,與外界進行能量交換,從而實現(xiàn)制冷。對船用制冷裝置來說,冷劑的安全性往往是考慮的首要因素,同時一般船用制冷裝置多屬于單級壓縮和中、高溫制冷,并多處于中、小制冷量的范圍。R22是船舶制冷裝置中廣泛使用的一種制冷劑特別是某些氛氟烴被禁止使用的今天,在尚未確定更適合于船舶制冷裝置使用的新型制冷劑之前,就成為主要的過渡性制冷劑。12

船舶制冷系統(tǒng)的要求船舶伙食冷庫通常都設在廚房附近,并盡可能遠離機艙和鍋爐艙,以減少熱壁的滲入。考慮到不同類別的食品具有各自不同的最佳冷藏溫度和最佳空氣相對濕度,而某些散發(fā)腥味的食品又必須與其它食品隔開,故對不同的食品就分庫貯藏一般續(xù)航力較大的大、中型海船大多分設魚、肉、蔬菜、糧食、飲料等五個庫,即使在續(xù)航力較小的海船上,至少也要設高溫庫庫溫高于0℃和低溫庫庫溫低于0℃。通常,在伙食冷庫的總庫門與各分庫門之間都設有走廊,稱為緩沖間。有的緩沖間容積較大,并裝有冷卻盤管。這種綏沖間也可兼作干貨庫使用。

蒸發(fā)溫度的調整對于庫內(nèi)空氣為自然對流的制冷設備,蒸發(fā)溫度與庫溫的溫差一般為10-15℃用泵強制使水或鹽水流動的制冷設備,溫差一般為5-10℃。蒸發(fā)溫度的調整是靠調整膨脹閥的開度實現(xiàn)的。開度增大,制冷劑流量增加,蒸發(fā)壓力和蒸發(fā)溫度升高反之,蒸發(fā)溫度降低。因此,運行中可以根據(jù)壓縮機吸氣壓力的變化來判斷膨脹閥的開度是否適中。

冷凝溫度的調節(jié)一般情況下,水冷式冷凝溫度比進水溫度高5-9℃。規(guī)定冷凝溫度為,R22制冷裝置宜在40℃以下。因此,水作冷卻介質時,正常的冷凝壓力一般為R22,0.9-1.3MPa。冷凝溫度是與冷卻水溫和流量、裝置的熱負荷以及冷凝器傳熱的熱阻等有關的一個參數(shù),應保持在允許的范圍內(nèi)。忽略流阻損失,可把壓縮機的排汽壓力近似地視作冷凝壓力。

壓縮機停機和起動溫度的調整壓縮機停機溫度是要求的庫溫下限,起動溫度是庫溫的上限。裝置運行前可先把溫度繼電器溫度指示值指針調至指示要求庫溫的下限,根據(jù)庫溫上下限差值大小,把幅差旋鈕轉至適當位置。裝置正常運行后,把控制箱的轉換開關置于“自控”位置,并在庫內(nèi)裝一標準溫度計,核對壓縮機停機和起動時的庫溫是否符合要求。

實際制冷與理論的區(qū)別壓焓圖是我們研究制冷循環(huán),了解制冷劑在循環(huán)中的熱力狀態(tài)及其變化規(guī)律的有力工具。為了便于研究,我們在實際循環(huán)的基礎上作以下假設,形成壓縮制冷循環(huán)的理論循環(huán)。

①壓縮機的壓縮過程不存在換熱和流阻等不可逆損失,即假設是等嫡過程。

②制冷劑在流過熱交換器和管路時沒有阻力損失,即認為是等壓過程。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。

④流過膨脹閥時未作功,又無熱交換,因此焙值相等。

實際制冷裝置中制冷劑進行的熱力循環(huán)并不是上述簡單循環(huán),其間差別主要有如下幾個方面：

1）實際應用的任何一種壓縮機,吸入、壓縮和排出氣體的全部過程都不可能絕熱地進行,氣體和壓縮機不可避免的要發(fā)生熱量交換,實際循環(huán)的壓縮過程不是等嫡過程而是一個復雜的多變過程,嫡值是增加的。

2）實際制冷裝置中,制冷劑流過冷凝器,蒸發(fā)器及其它連接管路,必將因流阻損失而引起壓力降,所以實際循環(huán)的冷凝過程和蒸發(fā)過程都不是等壓過程。

3）節(jié)流過程膨脹閥有吸熱,怡值也略有增加。1

重要意義現(xiàn)代船舶自動化程度越來越高,作為維持船舶生存條件之一的船舶伙食冷庫的作用也日益為人們所認識、重視。船用冷庫制冷系統(tǒng)大多采用“一機多庫”系統(tǒng),即正常工作過程中,一臺制冷壓縮機同時為幾個冷庫服務,而各庫的庫溫均不相同,高、低溫庫間的庫溫相差很大,相應蒸發(fā)溫度的設定也就相差很大,因而,有關溫度、壓力的設定就很為重要。1