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第八章 船舶制冷与空气调节装置
第一节 船舶制冷装置
所谓制冷，就是用人工方法从被冷却对象中移出热量 1．温度
低温是食品冷藏最重要的条件。低温可以抑制微生物的活动， 3．二氧化碳和氧气的浓度
适当减少O2和增加CO2的浓度，能抑制水果蔬菜呼吸和微生物的活动，可减少水分的散失，储藏期可比普通冷藏库延长0．5～1倍，但如果CO2浓度过高呼吸就会过弱，菜、果反而更快变质腐烂。莱、果库一般以CO2浓度控制在5％～8％(大气中含量约为0．4％)、O2浓度控制在2％～5％为宜。
船舶冷库采用适当的通风换气来保持合适的气体成分。所谓舱室的换气次数是指更换了相当于多少个舱室容积的新鲜空气量。果蔬类冷藏舱或冷藏集装箱的换气次数以每昼夜2～4次为宜。船上菜库由于每天开门存取食品，一般无需特意换气。
4．臭氧浓度
臭氧是分子式为O3的气体，它在一般条件下极易分解，即O3→O2＋[O]，产生的单原子氧其氧化能力很强，能使细菌、霉菌等微生物的蛋白质外壳氧化变性而死亡。臭氧除杀菌作用外，还可抑制水果的呼吸，防止其过快成熟，这是因为水果在呼吸时会放出少量的乙烯，对水果有催熟作用，而臭氧能使乙烯氧化而消除。此外，臭氧还有除臭作用。但臭氧也会使奶制品和油脂类食物的脂肪氧化，产生脂肪酸而变质，故目前在船上臭氧多用于莱库。
臭氧可由臭氧发生器产生，它是利用两个金属电极间的高压放电，使空气中的氧气转变成臭氧，即3O2→2O3，这和夏季雷雨时天空中的闪电能使大气产生臭氧一样。臭氧发生器宜装设在冷库高处，因为臭氧在空气中相对密度较大，放在高处有利臭氧散播。
一、蒸气压缩式制冷的原理和工况
（1）液态与气态互相转换的规律
任何物质当其呈液态时，总有一些动能大的分子能脱离液面蒸发成为气体，液体温度越高，单位时间内汽化的质量就越多，液体汽化时如果不能从外界吸热，则汽化后剩下液体的温度就会降低。另一方面，气体分子在运动总会有一部分返回到液体中去，气体的压力越大，单位时间液化的质量就越多，气体液化时要放热，如不能向外散热，液体的温度就会升高。当液体温度既定时，液面气体压力达到某既定值则汽化和液化会达到动态平衡，液面上气体达到饱和状态，这时的气体压力称为该温度所对应的饱和(蒸气)压力，而这时的温度就称为该压力所对应的饱和温度。
任何液态物质都存在自身固有的饱和温度和饱和压力的对应关系。温度越高，饱和压力也越高，反之亦然。
压缩制冷所用的工质——制冷剂(简称冷剂)通常是常温下饱和压力较高的液体。当液
态冷剂单独贮放在冷剂瓶中时，瓶内压力便是它在该温度所对应的饱和压力。温度升高则瓶内压力也随之升高，两容器相连，使甲容器瓶口向下，并适当加热甲容器(例如浇热水)或冷却乙容器(例如浸冰水)，使两容器保持一定温差(压差)即可。
当液体温度低于其压力所对应的饱和温度时，汽化只在液面上发生。而液体被加热到温度升高到其压力所对应的饱和温度时，内部便会产生许多气泡，因其饱和压力已达到液体所受压力而不至被“压灭”，便会随液体吸热汽化而长大浮起，这种在液体表面和内部同时进行的较剧烈的汽化现象称为沸腾。液体沸腾时被加热温度(沸点)也不变，所吸收的热量用于使液体汽化；反之，气体被冷却到其压力所对应的饱和温度时便开始冷凝成液体，放出潜热。在冷凝过程中气体和液体的温度(冷凝温度)保持不变。在同样压力下冷凝温度和沸点相同。单位质量的某物质在既定压力下全部汽化所吸收的热量与液化所放出的热量相等，称为汽化潜热。在沸腾或冷凝过程中，气体称为饱和蒸气，液体称为饱和液体，二者的混合物称为湿蒸气。饱和蒸气在湿蒸气中所占的质量比例称为干度。液体全部汽化后，干度为1的饱和蒸气称为干饱和蒸气。干饱和蒸气继续吸热而温度升高即成为过热蒸气。过热蒸气的温度与其压力所对应的饱和温度之差称为过热度。另外，湿蒸气在液化过程中干度降为0的饱和液体继续冷却而温度下降即成为过冷液体，其温度称过冷温度。液体所处压力所对应的饱和温度与液体实际温度(过冷温度)之差称为过冷度。
（2）压缩制冷的基本循环
图8-1 蒸气压缩式制冷原理
冷凝器
蒸发器
液管
排气管
压缩机
膨胀阀
压缩制冷的原理可参照图8-1叙述如下：如果将钢瓶中的冷剂经膨胀阀泄放
中，而使盘管内的压力保持比钢瓶中低得多，则冷剂
流经阀后压力便急剧降低。因其原来温度远高于中压力所对应的饱和温度，部分冷剂便迅速闪发成
气，其汽化潜热取自其余未汽化的液体，气、液温度均降为阀后压力所对应的饱和温度。这就像锅炉中温度高于1000C的水被泄放到大气中，其中一部分会闪发成汽，其余水的温度立即降到l000C一样。拿底部的液体还可能有一些过冷度。将冷凝器中的冷剂液体引至膨胀阀，则可再流经阀循环使用。
膨胀阀、蒸发器、压缩机、冷凝器是组成压缩制冷循环的基本元件。它们的功用是：
膨胀阀——使流过的冷剂节流降压，并可控冷剂的流量；
蒸发器——使流经其中的冷剂吸热汽化；
压缩机——抽吸蒸发器产生的冷剂蒸气并将其压送到冷凝器中；
冷凝器——使压缩机送来的冷剂气体冷却并液化。
在压缩制冷循环中，从膨胀阀至压缩机吸口为系统的低压部分；从压缩机排出口到膨胀阀进口为系统的高压部分。在此循环中，冷剂在蒸发器中所吸收的热量加上压缩冷剂气体耗功所转换成的热量，经冷凝器传给冷却介质带走。
2．单级制冷压缩机的工况和性能曲线
制冷压缩机的工况是指其所参加的制冷循环的主要温度条件：冷剂的蒸发温度(或吸人
压力对应的饱和温度)、冷凝温度(或排出压力对应的饱和温度)、吸气过热度和膨胀阀前的液体过冷度。其中影响较的制冷大的是蒸发温度和冷凝温度。
（1）工况参数对制冷装置性能的影响
下面分析各温度条件变化对装置性能——制冷压缩机的制冷量、轴功率和表示制冷循环经济性好坏系数的影响：
制冷量Qo＝压缩机的质量流量G×单位(质量流量的)制冷量qo；
轴功率Pe＝压缩机的质量流量G×单位(质量流量的)理论功wo；
制冷系数ε＝qo/wo。
既定的活塞式制冷压缩机若转速和工作缸数不变，理论容积流量Vt为定值，其质量流量G＝λVt／v1，将随输气系数λ和吸气比容v1而变。
在实际工作中，各温度条件的变化是相互影响的，例如冷凝温度(压力)变化可能使通过膨胀阀的流量变化，多少会影响蒸发温度(压力)；而蒸发温度(压力)和吸气过热度(吸人温度)改变会导致压缩机质量流量改变，也会对冷凝温度(压力)有影响。为了在研究温度条件变化对制冷机工作的影响口寸突出主要矛盾，在下面的分析中假设某温度条件改变时，压缩机的技术状况和其他温度条件不变。
①冷凝温度tk变化的影响
冷凝温度是对应于冷凝压力的饱和温度。压缩机排出压力表所指示的排气压力通常近似地等于冷凝压力，其对应的饱和温度可近似看做是冷凝温度。
冷凝压力的大小是由压缩机的质量流量与冷凝器单位时间冷凝量的动态平衡关系所决定。一方面若冷凝器换热能力差(取决于冷却介质的温度、流量和传热面积、传热系数)，或冷凝器中聚集了不凝性气体，则冷凝压力就高；另一方面压缩机吸气压力高，质量流量增大，则冷凝压力也会升高。调节冷凝压力的办法主要是调节冷却介质的流量。
假设其他条件不变，冷凝温度升高，则膨胀阀的节流压降增大，节流后冷剂湿蒸气的于度增大，单位制冷量减小；另外，输气系数也因压力比增加而减小，吸气比容未变，故冷剂的质量流量会略有减少；所以制冷量会减小。同时，由于单位压缩功增大，其影响超过了略有降低的质量流量，故轴功率将增大。而制冷系数显然会减小。
反之，冷凝器的冷却效果越好，则pk越低，一般会使Qo增大、Pe减小、ε增大，对工作有利。但如果pk太低，会使流过膨胀阀的流量不足，蒸发压力降低，如下面要分析的，反而会使制冷量和制冷系数减小。
②蒸发温度t0变化的影响
蒸发温度是对应于蒸发器中蒸发压力的饱和温度。由于吸气管(从蒸发器到压缩机)阻力引起的压降不大，故可以将压缩机进口压力表指示的吸人压力近似地看做是蒸发压力，氟利昂系统吸人压力所对应的饱和温度通常比蒸发温度低不到10C。
蒸发压力的大小是由蒸发器的蒸发量(单位时间产气量)和压缩机质量流量间的动态平
衡关系所决定。如果被冷却介质温度降低、蒸发器供液不足或传热不良(例如结霜厚、风机风速低)，则蒸发量减少，蒸发压力就降低；反之，若蒸发器蒸发量大，则蒸发压力就高。另一方面压缩机质量流量变化也会影响蒸发压力。容量可调的压缩机可通过调节质量流量(例如增减工作缸数)来调节蒸发压力。
假设其他条件不变，蒸发温度降低，则吸气压力降低，吸气比容增大，冷剂质量流量减小，同时单位制冷量稍有降低，故制冷量减小。另外，因为单位压缩功增大，制冷系数显然会减小：至于轴功率的变化难以直观判断，因为蒸发温度降低时单位压缩功虽然增大，但冷剂的质量流量却减小。由工程热力学可算出，常用冷剂压力比约等于3时轴功率最大。实际工作时压缩机的压力比多大于3，故蒸发温度降低而压力比增大时，轴功率是降低的。
反之，蒸发压力和蒸发温度升高，制冷量和制冷系数会增高。
③供液过冷度的影响
膨胀阀前所供给的冷剂液体的过冷度是该处冷剂的温度低于其压力所对应的饱和温度之差值。假设其他条件不变，膨胀阀前冷剂的供液过冷度增加，则节流降压后闪发成气的比例小，即冷剂干度小，单位制冷量增加，故制冷量会增加；而压缩机轴功率不变，制冷系数提高。
实际装置靠增加冷凝器换热面积来提高过冷度，所能达到的过冷度一般仅为3～5℃，故冷凝器到膨胀阀这段液管因流阻及管路上行导致的压降不宜超过40～70kPa，否则液管中的冷剂可能因过冷度消失而提前闪气，使制冷量降低。为了提高过冷度，常需另外采用设备和措施，详见—下面“和“采用蒸发式过冷器的过冷循环”所述。
④吸气过热度的影响
压缩机进口的冷剂温度高于吸人压力所对应的饱和温度之差值为吸气过热度，显然，它取决于向蒸发器的冷剂供液量和冷剂在蒸发器和吸气管的换热量。
假设其他条件不变，吸气过热度增加，而过热是在蒸发器内完成的，则单位制冷量增加；但是单位压缩功也增加，故对制冷系数的影响要取决于冷剂的性质。
图8-2 采用回热器的制冷装置
冷凝器
压缩机
回热器
膨胀阀
蒸发器
吸气过热度增加虽然使单位制冷量增加，但吸气比容也增大，使质量流量减少，对装置制冷量的影响也要看两者哪个影响大。
上述冷剂当吸气过热度提高时，单位压缩功的增加不如质量流量减少得快，故轴功率是减少的。吸气过热度太高会使排气温度和滑油温度过高。如果压缩机吸气的过热是冷剂离开蒸发器后在吸气管中从周围环境吸热造成，则冷剂的单位制冷量实际并术增加，故装置的制冷量和制冷系数会下降，这称为“有害过热”。
（2）回热循环
让从冷凝器中凝结的冷剂液体与刚离开蒸发器的冷剂蒸气换热，使前者进一步过冷，后者进一步过热，是用来提高冷剂供液过冷度的常用方法之一，这样的制冷循环称为回热循环。由于液体的比熟容比蒸气大，故液体的温降小于蒸气的温升。
回热器是用来实现回热循环的气液换热器。通常做成冷剂液体在盘管内流过，而气体在盘管外的壳体中逆向流过。
图8-2所示为采用回热器的制冷装置简图。也有的装置让吸气管穿过贮液器来实现回热循环；更简单的是使吸气管贴紧液管相互换热，而在它们外面包以隔热材料。
回热循环实现了过冷，单位制冷量增大；但同时
也因过热而使单位压缩功增大，质量流量减少，对制
冷量、轴功率和制冷系数的影响同增加吸气过热度的
影响完全一样，与所用的冷剂有关。
若制冷装置膨胀阀前液管的压降较大，为防止
“闪气”可采用回热循环；这同时还可以减少吸气管
的有害过热和降低压缩机吸人液体的可能性(这些不是主要的，也可用加强吸气管隔热和设
气液分离器的办法解决)。图8-3 采用蒸发式过冷器的制冷装置
4
Gm
Gn
Gn
3′
4′′
蒸发器
膨胀阀
过冷器
Gm
冷凝器
G
G
压缩机
3
2
1
所用工况的排气温度较高，采用回热循环会使吸、排气和滑油的温度更加偏高，会增加吸气预热损失，并降低滑油密封、润滑性能和使用寿命，因而不宜采用回热循环。
有的排气温度不高的冷剂，例如R404A，其放热系数较大，可采用回热循环提高吸气温度，以便减少有害过热和防止吸人管结露引起腐蚀。
和滑油温度过
高，可采用设蒸发式过冷器的过冷循环，其装置简图如图8-3所示。
采用蒸发式过冷器与不用过冷器的活塞式压缩机制冷装置相比，单位制冷量不变，单位压缩功和制冷系数也不变。
二、制冷剂和冷冻机油
1．制冷剂
制冷剂是制冷装置用来完成制冷循环 另外，CO2和大部分冷剂及某些其他气体还有“温室效应”，即能吸收到达地面后又被反射的太阳射线，再辐射加热地面空气，从而使全球变暖，对人类生存环境产生不利影响。“全球变暖潜值”GWP是衡量物质温室效应大小的相对指标，常以CO2(也有用R11的)为比较基准，定其GWP值为1。氟利昂的GWP值是CO2的几千倍，但其耗量少得多，对全球变暖的相对影响不足1％XX，若有组分相同而各组分质量分数不同，则后面加A、B、C……区分。这类冷剂在既定压力下相变时，各组分在气相和液相中的质量分数不同，且一直在变化，相变温度也在改变。汽化开始和结束(即液化结束和开始)的温度分别称泡点和露点，两者温度差称温度漂移。使用非共沸冷剂的系统如果在只有气体(例如吸、排气管)或只有液体(例如液管)处发生漏泄，系统中冷剂组分的质量比不会改变。但在停机期间，或工作时在冷剂同时存在气、液相的地方(冷凝器、蒸发器)，如果发生气体或液体漏泄，则系统中冷剂组分的质量比就会改变，装置的性能(制冷量和效率等)就会有某种程度的变化。
表8-1 制冷剂的主要热力和物理参数
制冷剂
R22
R134a
R404A
R407C
R410A
分子式或组分
CHClF2
CH2FCF3
R125/143a/134a
(44/52/4)
R32/125/134a
(23/25/52)
R32/125
(50/50)
相对分子质量
86.47
102.03
97.60
86.20
72.58
标准沸点 /
温度漂移（℃）
－40.80
－26.070
－46.48/0.78
－43.8/7.08
－51.6/0.05
Pk(30℃) /
P0(－15℃)(MPa)
1.20/0.297
= 4.05
0.771/0.164
= 4.7
1.415/0.363
= 3.9
1.175/0.264
= 4.45
1.897/0.484
= 3.92
等熵压缩排气
温度℃（低温工况）
90
75
70
80
94
临界温度tc(℃)
临界压力pc（MPa）
96.1
4.98
101.1
4.06
72.1
3.74
87.3
4.63
72.5
4.95
密度（24℃）
液 / 气（㎏/m3）
1194.6/43.03
1210.5/31.38
1050/62.21
1140/39.18
1070/63.29
热导率（24℃）
液 / 气（mw/m·k）
84.1/
11.30
81.6/
13.72
67.9/16.0
(1.2 MPa)
89.9/14.90
(1.2 MPa)
107.3/13.92
(1.2 MPa)
黏度（24℃）
液 / 气（μPa·s）
167.7/
12.63
200.4/
11.76
130.0/12.34
(1.2 MPa)
152.1/13.0
(1.2 MPa)
140.3/13.06
(1.2 MPa)
ODP
0.034
0
0
0
0
GWP
1700
1300
3800
1700
2000

如果定压相变过程温度漂移小(＜1℃)，则称为近共沸混合物，其气、液相中各组分的质量分数相近。实验证明，使用近共沸冷剂的装置即使多次漏泄和补充冷剂，性能几乎不变。
下面介绍船舶制冷装置使用的冷剂，它们的主要热力参数和物理参数如表8-1所示。
（1）R22(二氟一氯甲烷CHClF2)
180mg／kg。R22含水时会慢慢发生水解反应生成酸，会腐蚀金属、油位镜和封闭式、半封闭式压缩机的电机绕组，并使滑油变质生成沉淀，为此R22允许的含水量应＜60～80mg／kg。另外，含水较多时若经过膨胀阀后降温至0℃以下，水的溶解度急剧下降，游离出来的水就会结冰，在流道狭窄处形成“冰塞”，严重妨碍制冷工作正常进行。
③条件性溶油。在温度高于8℃的场合(如曲轴箱、冷凝器、液管)R22与冷冻机油互溶性强，温度低于—8℃互溶性则急剧降低。因此，流过膨胀阀降压降温后，溶有少量R22的滑油和溶有微量油的R22液体会形成分层。
滑油因与冷剂互溶可随之被带到压缩机各摩擦部位，有助于润滑；同时不会在冷凝器换热面上形成妨碍换热的油膜。但带来的问题是若长时间停用前未将曲轴箱抽空并关排气阀，则高压侧冷剂漏入曲轴箱会溶入滑油中较多，下次起动时曲轴箱压力迅速降低，油中就会因逸出许多氟利昂气泡而涌起，俗称“奔油”，会使油泵建立不起油压，甚至油被吸入气缸产生“液击”。冷剂溶入滑油还会使油黏度降低，故氟利昂制冷装置应选用黏度较高的滑油。
冷凝器中的氟利昂液体若溶解滑油太多，进入蒸发器后多少会妨碍蒸发，使蒸发压力降低，制冷量减少；而且在膨胀阀后滑油和冷剂会分层。因此在设计、安装蒸发器和吸气管时，应特别考虑保证足够高的流速及吸气管适当向压缩机倾斜，以利于随冷剂进入系统的滑油返回压缩机。
④R22会使天然橡胶浸润膨胀，需要时应选用丁基橡胶或氯丁橡胶。此外，还会腐蚀镁和含镁超过2％的合金。
⑤电绝缘性较差，而且会使聚乙烯纤维变软，引起绝缘电阻下降。R22的封闭、半封闭式压缩机的电机绝缘需用丙烯腈树脂。
⑥渗漏性很强，对装置的气密性要求高。
（2）R134a(四氟乙烷CH2FCF3)
它属于HFCS，ODP＝0，是R12的代用品。其单位容积(流量)制冷量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，较适合螺杆式、离心式压缩机。它的排气温度较低；标准沸点—26．5℃，用于伙食冷库制冷不够低，可用于空调制冷装置。
它在应用方面有以下特点：①分子较小，渗漏性很强，因不含氯而不能用电子检漏灯检漏，可使用电子检漏仪。②溶解水的能力比R22低。所用干燥剂为避免吸附R134a分子，要求孔隙更小，不宜用硅胶，应采用分子筛XH一7、XH一9等。③会使普通橡胶浸润膨胀，应选用氢化丁腈橡胶或氯丁橡胶。④与矿物油不相溶，应采用脂类油POE，某些场合也有用聚二醇类油PAG，这些滑油价格都比较高。前者吸水性约为矿物油的10倍，后者更为100倍，使用和保管时应特别注意防潮。
（3）R404A
是组分为R125／143a／134a(44／52／4)的HFCS近共沸之十几。其装置应采用脂类油POE，并以分子筛XH一10或XH一11为干燥剂。
（4）R407C
是组分为R32／125／134a(23／25／52)的HFCS非共沸混合物，标准大气压的泡／露点是—43．79／—36．71℃。在船上已有用在制冷装置中替换R22的，与R22相比在同温度下工作压力高10％左右，排气温度稍低，制冷量接近，不作优化匹配则COP比R22的装置稍低(降低不超过10％)。因在相变时有约7℃的温度漂移，若采用逆流式换热器制冷量可比用普通换热器提高2％～6％，COP值可提高5％～6％。
R407C是非共沸混合物，其装置设计和管理时应尽量防止冷剂漏泄，补充冷剂时应以液态充注。实践证明漏泄量＜20％时对装置性能影响不大。其装置应采用脂类油POE，并以分子筛XH一10或XH一11为干燥剂。
（5）R410A
是组分方R32／125(50／50)的HFCS近共沸混合物，标准大气压的泡／露点是—51．57／—51．52℃，相变温度漂移可以忽略，能替代R22，相比之下排气温度略高，传热性能较好，液体流动阻力较低，制冷量可为R22的1．4～1．5倍，COP略低(降低不超过8％)；但其工作压力比R22约高60％，压缩机和管路、设备需专做相应的设计，目前尚未用于船舶制冷装置。使用这种冷剂的装置也应采用脂类油POE和分子筛XH一10或XH一11作干燥剂。
2．冷冻机油
合理选用制冷压缩机的润滑油(冷冻机油)是保证压缩机安全、高效运转和延长压缩机使用寿命的重要条件。冷冻机油的作用是：润滑、密封(渗入运动部件密封间隙，阻碍冷剂泄漏)、冷却(带走摩擦热、降低排气温度)，有的还用来控制卸载和容量调节机构。
（1）冷冻机油应满足的主要要求
压缩机的制冷工况和所用冷剂不同，则选用的冷冻机油也不同。冷冻机油应满足的主要要求如下：
①倾点(油能流动的最低温度，比凝固点高2～3℃)应低于最低蒸发温度。冷冻机油会
被冷剂带人蒸发器，为了能被冷剂带回压缩机，在低温下保持良好的流动性很重要。
②闪点应比最高排气温度高15～30℃，以免引起滑油结焦变质。
③应根据蒸发温度和排气温度选用适当的黏度。制冷压缩机轴承负荷不高，黏度容易满是润滑的要求，而主要应满足密封要求。黏度过低则活塞环与缸壁间的油膜容易被气体冲掉。氟利昂在较高温度大多易溶于油，溶人5％就会使油的黏度降低一半，所以氟利昂压缩机所用冷冻机油黏度应适当高些。黏度高的油分子链较长，倾点和闪点相对也会高些。
④含水量要低。这是为了避免在低温通道处引起“冰塞”和防止腐蚀金属。含水的润滑油与氟利昂的混合物还会溶解铜，而与钢铁部件接触时，铜又会析出形成铜膜，称为“镀铜”现象，会妨碍压缩机正常运行。
⑤化学稳定性和与所用材料(如橡胶、分子筛等)的相容性要好。如果油在高温下受金
属材料催化而分解，会产生积炭和酸性腐蚀物质。
⑥用于封闭式和半封闭式压缩机时电绝缘性要好。电击穿强度一般要求在10kV／cm以上。油中有杂质会降低电绝缘性能。
其他对冷冻机油的要求还包括酸值和腐蚀性低、氧化安定性好、机械杂质和灰分少等。
（2）冷冻机油的品种
国标GB/T16632—1996将国产冷冻机油(精制矿物油或合成烃)分为一等品L—DRA／A、L—DRA／B和优等品L—DRB／A、L—DRB／B四类。一等品适用蒸发温度在—40℃以上的开启式和半封闭式压缩机。其中A类适用冷剂是氨，B类适用CFCS和HCFCS。优等品适用于CFCS和HCFCS全封闭式压缩机，最低蒸发温度可至—40℃以下。每类又按40℃的运动黏度等级分为5～9个等级，与国际标准ISO接轨。
换用国外油公司的冷冻机油时，应采用相同的黏度等级，并核查其重要的性能指标。
R134a不溶于矿物油或合成烃油，使用它或含同样性质组分的混合工质冷剂时，应选用脂类油或聚醚油。前者以多元醇酯(POE)综合性能较好；后者以环氧乙炔——环氧丙烷共聚醚(PAG)的综合性能较合适。它们都需要加入抗氧化剂提高热氧化安定性。
三、制冷压缩机
制冷压缩机是制冷装置中的重要组成部分，对装置的制冷量、性能系数和使用寿命有决定 螺杆式压缩机转速高，输气量较大，过去适用制冷量Q0的范围是150～1 500 kW，在船上主要用于冷藏舱制冷装置，近年来经不断改进，Q0已可达50 kW以下。其价格虽比活塞式高，性能系数一般也比活塞式 半封闭式——电动机和压缩机共用一根主轴，装在同一机体内，没有轴封；有可拆卸的缸盖、端盖以便换修气阀、油泵等易损件，采用垫片静密封，使制冷剂泄漏机会显著减少。其电动机可由制冷剂吸气冷却，所用绝缘材料等必须耐油、耐制冷剂。我国国标规定的半封闭压缩机缸径≤70 mm。
全封闭式——采用同一主轴的电动机和压缩机装在一个焊死的薄壁机壳内，没有任何可拆卸的部件。这种压缩机要求可靠性高、使用寿命长，同时也要求系统清洁、密封好，在使用期内一般可免维修。全封闭压缩机主要用于冰箱、小型空调装置等。
GB／T10079-2001规定的我国活塞式制冷压缩机的型号表示方法以810F70G为例说明如下：前面数字表示缸数8和缸径10(cm)，F表示制冷剂用氟利昂(A表示氨)，后面数字表示行程70(mm)，G表示高冷凝压力(低冷凝压力不用文字表示)。
图8-4所示为最简单的单缸立
式活塞式制冷压缩机。
它主要由机体、活塞、曲轴、连
杆、吸排气阀、气缸、气缸盖等组成。
但根据具体结构、气缸位置排列、制
冷剂进出方向、气缸直径、气缸数、压
缩级数及采用的制冷剂等不同，可以
分成许多类型。目前中、小型压缩机
1-曲轴；2-连杆；3-活塞；4-气缸；6-吸气阀；
7-吸气阀弹；8-排气阀；9-排气阀弹簧；10-
排出管；11-吸入管

10
11
9
8
7
6
5
4
3
2
1
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图8-4活塞压缩机简图
多采用小缸径、多缸、V型或扇形布
置。这不但可以改善压缩机的运转平
衡性能．使其结构紧凑，而且可以用
同缸径不同缸数的压缩机来满足对
制冷量的不同要求。比如 图8-5 螺杆压缩机的吸、排气口
双螺杆压缩机的主要运动部件是设在机体气缸内的一对互相啮合的螺旋式转子。其中齿凸起的称阳转子，齿槽凹进的称阴转子，齿数多为4：6、5：6或5：7。一般阳转子是主动转子，工作时阴转子是被所压缩的气体驱动反向旋转，而不是靠阳转子机械接触所驱动。
两转子的每一对相通的齿槽和与转子贴合的缸壁圆柱面及两头端盖之间形成的容积称为基元容积，其容积和位置随转子转动而变化。双螺杆压缩机的吸、排气口通常各包括两部分，如图8-5所示。在吸气端盖上有占据大部分圆弧的轴向吸气口；同时缸壁内侧上部有凹进形成的三角形径向吸气口。转子另一头排气端盖的斜下方有较小的轴向排气口。
图8-6示出螺杆式压缩机的工作原理图。其中(a)、(b)为一对转子从吸气端向下看的
俯视图。在左侧吸气端，两转子的齿分别从对方的齿槽中逐渐退出，刚形成的基元容积与轴向和径向的吸气口相通，随转子转动而容积不断增大，吸人气体。图(c)、(d)、(e)、(f)为一对转子从吸气端向上看的仰视图。其中(c)表示带剖面线的基元容积与吸气口脱离，吸气结束。转子继续转动，则阴、阳转子另外的齿开始挤进彼此的齿槽(图d)，使该基元容积不断缩小，其中气体被压缩。当该基元容积和排气口相通时，压缩结束，排气开始(图f)，直至排尽。
图8-6 螺杆式压缩机的工作原理图
在工作中，相继形成的每个基元容积都要相继经历吸气、压缩、排气三个过程，只是在同一时刻，各基元容积处于不同的阶段而已。
（a）
图8-7 “育鲲”轮伙食冷库系统原理图

01-压缩机；02-曲柄箱加热器；03-电动机；04-联轴器；05-联轴器罩；06-低压表；07-低/高压控制器；08-高压表；09-压力变送器；10-压力变送器；11-截止阀；12-油分离器；13-球阀；14-液流指示镜；15-冷凝器；16-液位指示器；17-安全阀；18-阀；19-止回阀；20-贮液器；21-液位指示器；22-充液阀；23.1-滤器壳；23.2-滤器本体；24-球阀；25-液流指示镜；26-液管膨胀管；27-吸口膨胀管；28-热交换器；29-球阀；30-干燥过滤器；31-止回阀；32.1-电磁阀；32.2-电磁阀线圈；33-能量自动调节机构；34、35、36-球阀；37、38-蒸发器；39-能量调节线圈；40-蒸发器；41.1、42.1、43.1、44.1、67.1-热力膨胀阀；41.2、42.2、43.2、44.2、67.2-孔口本体；45、46-止回阀；47-压力阀，48-隔热材料；49-泄放管加热器；50-温度变送器；51-融霜恒温器；52-温度传感器；53、54-温度指示器；55-球阀；56-温度变送器；60-振动阻尼器；61-框架；62-气液分离器；63-流量开关；64-蒸发器；65-球阀；66-蒸发器；68、69-球阀；70-阀；71-干燥过滤器
图8-7 “育鲲”轮伙食冷库系统原理图
（b）

四、“育鲲”轮伙食冷库制冷装置
“育鲲”轮伙食冷库系统如图8-7所示，共有五个库，即肉库(77 m3、一22℃)、鱼库(39.3 m3、一22℃)、蔬菜库(102.6m3、＋2℃)、干货库(47 m3、＋15℃)、粮食库(41.8m3、＋12℃)。很显然，上述的库温有的在十2℃以上，有的在0℃以下，对于不同的食品，应分别采用冷却和冷冻不同的冷处理方法。
肉库、鱼库和蔬菜库配备融霜装置，肉库、鱼库还配有排水管的加热电缆。鱼库、肉库和菜库冷风机提供自动融霜控制，冷冻库的融霜每天三次，每次三十分钟。菜库的融霜每天三次，每次十分钟。鱼库融霜功率约2700W（3×380V/50Hz），肉库3990W，蔬菜库2400W。各个冷库的库温可以在缓冲间内各库库门边上的温度计上显示，也可通过一个遥控温度显示在厨房显示。各冷库冷却用的是顶式安装的冷风机，冷风机不锈钢外壳，铜管。所有冷风机包括膨胀阀、电磁阀、止回阀和压力调节阀、集水盘等都预装在冷风机机箱内。
另外为了系统的正常运行所需的其他所有必要的设备，如温控器、电磁阀、膨胀阀、气液分离器都将提供。总的负荷设计基于每天运行16小时。除了在拿取食品的时候库内的灯和开关都应关闭。
冷藏机组包括两套完整的冷凝装置，安装在同一公共基座上。机组用的是开式压缩机。安装在距冷库10m范围以内。包括低温淡水冷却的冷凝器和独立的贮液器，还设有必要的安全装置，压力开关和气液分离器等。每套机组为100％设计负荷。一台作为备用，两台机组可同时运行也可单台运行；
每台冷藏机组包括以下主要部分：
一个开式压缩机：型号：4H．2Y；制冷量：15．6kW，带能量控制；蒸发温度：－30oC；冷凝温度：＋45oC；制冷剂：R404A ；100－50%两挡控制一个壳管式淡水冷却冷凝器：型号：K283 H2；热负荷：30 kW；冷却水进口温度：36oC；冷却水出口温度：40．4oC；水耗量：6．12 m3/hr。
其他设备:一个自动回油油分离器；一个加油阀和油量调节阀；一个曲轴箱加热器；一套高压、油压和低压开关和表及阀件；一套液体干燥过滤器带截止阀；压缩机进出口的温度和压力表；一个储液器；两台冷藏机组共用的气液分离器一个和充液阀带旁通阀一个。所有上述原件全部预装在机组上。
冷库系统采用PLC控制，控制箱内装有：每个马达的启动器；每个压缩机高压和油压遥控报警触点；控制电源的变压器；电流表；压缩机马达的运行记时器；电融霜控制器；手动融霜开关；压缩机转换开关；断电后压缩机延时起动器；控制灯；报警显示灯和公共报警输出；空间加热器运行指示灯；运行远端指示和报警；臭氧发生器的电源接线柱和起动/停止按钮；蔬菜库低温报警等。
控制箱和PLC控制还包括以下功能：显示实际库温和设定库温；不同形式的温度控制；不同融霜形式的内部融霜记时器；时间或温度控制融霜结束；风机时间或温度控制；内置温度报警蜂鸣器；手动融霜。
1．制冷装置的组成部件
（1）压缩机
压缩机是制冷装置的“主机”，是决定装置制冷量的关键设备，也是维修保养的重点，其结
构在上一节中已经讲述。
（2）油分离器
虽然制冷系统设计上要求能让滑油随冷剂一起流经系统后返回压缩机，但滑油进蒸发器太多会使制冷量降低。为此，在压缩机排出端可装设油分离器，用来分离排气带出的滑油，使之直接返回压缩机曲轴箱(半封闭式压缩机回至吸气管)，从而避免压缩机排气将过多的滑油带人系统。油分离器并不能将油全部分出，仍会有少量滑油随冷剂一起循环。有些小型伙食冷库制冷装置或空调制冷装置系统管路不长，也有省去油分离器的。
3）冷凝器
冷凝器的功用是将压缩机排出的气态冷剂冷凝成液态，供系统循环使用。
船舶制冷装置的冷凝器几乎都采用卧式壳管式，结构如图8-8所示。两侧的端盖2内装有防蚀锌棒，或内表面涂有防蚀涂层。冷凝器上通常装有：

图8-8 卧式壳管式冷凝器
1-冷却水出口；2-端盖；3-垫片；4-管板；5-放气阀接头；6-气态冷剂进口；
7-挡气板；8-管架；9-平衡管接头；10-安全阀接头；11-水室放气旋塞；
12-水室泄水旋塞；13-泄放阀接头；14-冷却管；15-液态冷剂出口；16-冷却水进口

①安全阀——它装在冷凝器顶部(与接头10相接)。《钢质海船人级规范》(2006)规定制冷系统的所有压力容器均应装设串联安装的安全膜片和安全阀，压力意外升高时可将排出物引至甲板安全地点排往大气。
②放气阀——它装在冷凝器顶部两端处(与接头5相接)，用来泄放不凝性气体。
③平衡管——它从冷凝器的顶部(接头9处)引出，与后面的贮液器相通，使彼此压力
平衡，便于冷凝器中的液体流人贮液器。如连接两者的管路短而粗，也可省去平衡管。
④水室放气旋塞11和放水旋塞12——它们装在无外接水管的端盖的最高处及最低处，前者用来泄放水腔的空气，防止形成气囊，妨碍传热；后者用来在检修前放空存水，或冬季停用时放水防冻。
此外，冷凝器兼作贮液器用时在下部还装有液位镜或液位计。
(4)贮液器
它是装在冷凝器后用来储存液态冷剂的容器。其作用是：①在制冷系统中储备一些冷剂。当热负荷减小，蒸发压力降低时，蒸发器等低压管路中冷剂量减少，可防止冷凝器中液位太高而妨碍气体冷凝，以致排气压力过高；而当系统中冷剂有所损失，或热负荷增大，蒸发压力升高，低压管路中冷剂量增加时，可防止膨胀阀供液不足。②装置检修或长期停用时收存系统中的冷剂，减少漏失。小型装置可不设贮液器而以冷凝器兼之。
贮液器应有足够的容积，以保证系统中全部冷剂贮人后不超过其容积的80％。贮液器不允许完全充满液体，否则当温度升高会时有压力过高的危险。
(5)干燥过滤器
氟利昂制冷系统中均应装设干燥器，其布置应使其能旁通并关断，以便在拆开时不妨碍系统的运行。同时还规定在压缩机的吸人管路(常设在压缩机吸入口)和膨胀阀的冷剂管路上应设过滤器。现在通常将干燥器和过滤器做成一体装在液管上。此外，常选用进口带滤网的热力膨胀阀。
常用的干燥剂可分为吸收性和吸附性两类。前者如无水氯化钙、氧化钙等，能将水吸收成结晶水或与水发生化学作用。它们价格低，吸水能力较强，但吸水后易溶解成糊状，故只宜临时使用，例如无水氯化钙接人系统时间不宜超过6～8h。
分子筛是一种理想的吸附性干燥剂，其吸水能力比硅胶、无水氯化钙都强，特别在水分浓度低时仍有很高的吸水能力，但价格较贵。刚34a的分子较小，容易被硅胶吸附，只能用分子筛为干燥剂。
分子筛初用前要经过活化处理，如A型(Ca型)活化温度为450～550，活化时间视用量而定。分子筛使用一段时间后会逐渐失效，需再生脱附水分后才能重用(可再生上千次)；