船舶空调制冷系统及节能措施

大连海事大学毕业论文二零一四年十月 ┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊船舶空调制冷系统及节能措施专业班级：轮机管理2010级姓名：李召远指导教师：轮机工程学院内容摘要摘要：为保证船舶安全航行和船员的舒适，目前，远洋船舶均设有集中式中央空调装置。

万吨级以上的远洋船舶空调系统耗电功率约占船舶电网总容量的20%，是现代船舶主要的耗能装置。

目前，随着石油价格的逐渐攀升致使船舶营运成本不断加大，各大远洋公司和造船企业都将如何实现船舶运营的节能增效作为重要课题进行研究，因而如何提高作为船舶主要耗能装置的空调装置的制冷效率实现能耗的降低已成为一个重要研究课题。

本文首先对船舶制冷系统做了整体地概述，先后介绍了制冷方式，船舶制冷系统的主要元件，船舶常用的制冷剂和船舶上常用的压缩式制冷工作原理以及船舶空调装置的一些新技术的跟踪研究，分析总结出船舶空调装置节能的几点措施。

关键词：中央空调节能制冷效率制冷方式ABSTRACT:In order to ensure the safe navigation of ships and crew comfort, at present, ocean going ships are equipped with central air conditioner device. Marine air conditioning power of above of 10 thousand tons of class about the total capacity of ship power system is 20%, the main energy dissipation device of modern ship. At present, with oil prices rising the ship operating costs continue to increase, the major ocean shipping company and shipbuilding enterprises will be how to achieve energy efficiency operation of ships as an important subject for research, so how to improve the refrigerating efficiency of the air conditioner device decreases as the main energy consuming device to realize the ship energy consumption has become an important research topic. This paper first gave an overall overview of marine refrigeration system, has introduced the cooling methods, the main component of marine refrigerating system, tracking of some new technology of ship used refrigerant and ship on the commonly used compression refrigeration principle and ship air conditioning device, analyses and summarizes some measures of energy saving of air conditioning device of ship.Keyword:central air conditioner device energy conservation refrigerating efficiency cooling methods船舶空调制冷系统及节能措施前言船舶空调不仅为船员、旅客的工作和生活创造适宜的人工气候，还为船舶其它器械设备正常运行提供必备的环境。

远洋船舶的空调设备是船舶的主要设备之一，其用电量占全船电网容量的20%以上。

伴随着船舶大型化和高智能化，及时掌握船舶空调运行状态，预测诊断潜在的故障，是船舶安全运行的重要保障和提高船舶经济性能的必要因素。

如何实现船舶空调的安全运行和节能，已经成为航运界关注的重要课题。

1 制冷方式制冷的方法很多，根据制冷的原理不同可以分为液体汽化制冷、热电制冷、气体膨胀制冷、涡流管制冷、磁制冷、绝热放气制冷和电化学制冷等。

船舶上常见的制冷是：液体汽化制冷。

1.压缩机2.冷凝器3.节流阀4.蒸发器图1 压缩式制冷系统示意图2 船舶制冷的主要元件船舶制冷系统主要有四大元件：压缩机，冷凝器，膨胀阀和蒸发器。

2.1压缩机制冷压缩机是制冷系统的核心部件，通常称为制冷机的主机。

科学技术的进步，新式制冷系统不断出现，推动了制冷压缩机制造技术的不断进步。

从目前制冷压缩机的发展趋势来看，结构紧凑、高效节能以及䦮振低噪等特点是制冷压缩机制造技术不断追求的目标。

制冷压缩机的作用：l、从蒸发器中吸收蒸气，以保证蒸发器内一定的蒸发压力；2、提高压力(压缩)，以创造在较高温度下冷凝的条件；3、输送制冷剂，使制冷剂完成制冷循环。

制冷压缩机的种类很多，船舶上通常使用的是容积型压缩机，它是靠工作腔容积的改变来实现吸汽、压缩、排汽等过程。

属于这类压缩机的有往复式压缩机和回转式压缩机。

2.2冷凝器冷凝器是制冷系统中的一种热交换器，使制冷剂过热蒸汽受冷却凝结为液体。

冷凝器的种类很多，大中型制冷设备常用的有卧式壳管式、立式壳管式、淋水式、蒸发式、空气冷却式和板式冷凝器。

船舶上的冷却源是海水或者河水，因其船上常用壳管式和板式冷凝器。

2.2.1卧式壳管式冷凝器钢制圆柱壳体的两端焊有端盖，在壳内装有一组横卧的直管管簇。

这种冷凝器的优点是结构紧凑、占空间高度小、传热系数高。

缺点是清除水垢困难。

图2 卧式壳管式冷凝器1、放空气旋塞2、放空气3、制冷剂进口4、均压管5、压力表6、安全阀7、水出口 8、水进口 9、制冷剂出口 10、放水旋塞2.2.2 板式冷凝器一种结构简单、冷凝传热系数高、占地面积小、污垢系数低、清洗方便的板式冷凝器。

技术方案是：包括传冷板片、密封垫片、压紧板、导杠和夹紧螺栓，其特征是所述的传冷板片设置有汽孔、水孔，汽孔、水孔位于板片的四角，汽孔、水孔的外侧设置有边槽，边槽相互连接，在边槽包围的区域内设置传冷区，传冷区内设置传冷沟槽，在传冷板片的两端设置有挂架孔。

2.3 膨胀阀它的基本作用是作为节流降压原件是高压液态制冷剂实现降压，作为制冷系统的工质流量调节元件调节系统的冷剂流量，以及调节蒸发器出口处冷剂的过热度。

目前船上多数使用热力膨胀阀。

它的结构原理图如下：图3 热力膨胀阀结构原理图1、感温包2、毛细管3、气箱盖4、薄膜5、制冷剂出口6、制冷剂进口它是利用蒸发器出口处蒸汽的过热度来调节制冷剂的。

如图11-8所示，由感应元件（感温包）、膜片、阀体、阀座等组成。

在制冷机组正常运转条件下，感应元件灌注剂压力等于膜片下气体压力与弹簧压力之和，处于平衡状态。

如供制冷剂不足，引起蒸发器出口处回汽，过热度增大，感温包温度升高，使膜片下移，阀口的开启度增大，直至供液量与蒸发量相当时，再得到平衡。

故热力膨胀阔能自动调节间的开启度，供液量随负荷大小自动增减，可保证蒸发器的传热面积得到充分利用，使压缩机正常安全地运行。

2.4蒸发器蒸发器是制冷剂吸收被冷却介质的热量的热交换器。

蒸发器的吸热能力称为蒸发器的制冷量，它反映装置的制冷能力。

蒸发器的吸热能力的大小取决于蒸发器的传热面积、传热系数和传热温差。

蒸发器工作时的制冷量大致有传热温差成正比。

为了增大传热温差，以便在在制冷量一定的情况下尽可能缩小蒸发器的尺寸，就需降低蒸发温度。

然而蒸发温度的下降又会导致制冷装置经济性下降。

因此，在设计和运行中也就要求蒸发器的传热温差在一个合适的温度范围内，即冷风机传热温度5~~10℃；蒸发盘管传热温差5~~10℃；冷却液体蒸发器传热温差氨5℃，而氟利昂6~~10℃。

3 制冷剂凡是在制冷循环利用相变过程来吸取热量并在外功或补偿功的作用下将热量传递给周围介质的物质就称为制冷剂。

3.1制冷剂的要求应根据所用制冷机的型式和要求的制冷温度选择制冷剂。

并满足以下要求：（1）用环境温度的水或空气冷却时，冷凝压力不太高（2）标准沸点tb比所需的蒸发温度低(5～10℃ )（3）压缩机的排、吸气压力比不太高,使λ不致过低（4）气化潜热大，气体比容小，qv 大，容积流量小，使装置尺寸小。

（5）压缩终温不太高，保持滑油的性能和使用寿命。

（6）热导率较大，减小换热器尺寸。

（7）粘度较低，管路流动阻力损失小。

（8）临界温度tc（约为标准沸点的1.4～1.6倍）适当高（9）化学稳定性和安全性好，毒性低，与所用材料相容，对大气臭氧层的损耗作用和温室效应比较轻微。

3.2 常用制冷剂的性质（R12禁用，R717船上不用）3.3 常见制冷剂3.3.1 R22（二氟一氯甲烷CHClF2）标准沸点－40.8℃，适用冷库和空调，是船上广泛使用的制冷剂，无毒、不燃、不爆，高温稳定。

R22与冷冻机油有限溶解。

在系统高温侧部分(冷凝器、贮液器中)R22与油完全溶解；在低温侧，R22与油的混合物处于溶解临界温度以下时，蒸发器或低压贮液器中液体将出现分层。

上层主要是油、下层主要是R22，所以要有专门的回油措施。

干式蒸发器为了保证顺利回油，一般采用“上进下出”的进液方式；管内制冷剂要有足够的流速；特别是上升回气立管，在管径设计时，必须考虑满足最小带油速度。

另外，压缩机排气管上应设油分离器，以便将运行中有可能从压缩机带入系统的冷冻机油减到最少。

属HCFCS，今后需由新的制冷剂取代。

3.3.2 R134a（四氟乙烷CH2FCF3）标准沸点－26.5℃，适用于船舶空调制冷装置。

属HFCS，ODP=0，是R12的代用品。

qv 与R12相近，制冷量相同时压缩机的容积流量需比用R22大50%以上，适合螺杆式和离心式压缩机。

R134a与R12在溶油的种类和溶油特性上都有很大差异。

R134a的分子极性大，在非极性油（例如矿物油和烷基苯油）中的溶解度极小。

R134a制冷压缩机主要使用合成油，如PAGs(聚烯醇类油)、酯基油和氨基油。

R134a虽与它们互溶，但在高温区溶解度随温度升高反而减小。

这种特性使系统在较宽广的温度、压力范围运行有困难。

PAGs用作R134a系统冷冻机油对金属有轻微腐蚀。