轮机概论教案.(第八章)省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第八章第八章 船舶制冷和空气调整船舶制冷和空气调整 楼海军第1页第一节 制冷普通知识n一、制冷方法、制冷装置种类及制冷量：一、制冷方法、制冷装置种类及制冷量：1.所谓制冷，就是指从被冷对象中移出热量，以使其建立一个相正确低温状态。2.在船上，当前主要采取机械制冷。依据其工作原理，可分为压缩制冷、吸收制冷、真空制冷和半导体制冷，其中以压缩制冷应用最为广泛。3热负荷：.为了到达降温或保温目标，每小时必须从冷藏室中移出热量称为冷藏室“热负荷”。4.制冷量：一台制冷装置每小时能从冷藏室中移出热量，称为该装置“制冷量”。第2页n制冷量是衡量一台制冷装置工作能力大小指标，以每小时能移出多少热量来麦示，其单位为kJh，也有用“制冷吨”，制冷吨简称冷吨。1冷吨制冷量约为13900kJh，其含义是：在24 h内，将1t 0水全部冻结为0冰，其中每小时所需制冷量平均值，称为1冷吨第3页n二、作用：二、作用：1)冷藏运输：预防易腐食物变质变味，预防一些化工原料等在常温下蒸发、自燃或爆炸。凡专门用来运输冷藏货物船舶就称为冷藏船。2)储备食物：普通客船和货船皆须本身储备相当数量食品，以满足船上人员生活上需要，所以必须设有适当容积食品冷库和制冷装置。3)改进航行中生活条件：比如制造冷饮和开放冷气等。第4页第二节 压缩蒸发制冷装置n一，压缩蒸发制冷原理：一，压缩蒸发制冷原理：任何液态物质在蒸发气化时，都要吸收大量气化潜热。比如1kg水要使温度升高l，约需吸收4.186 kJ热量。在一个标准大气压下，若将l kg l00水全部汽化，别需供入2256.7 kJ汽化潜热。假如利用这一自然规律，选择气化温度很低液体，比如将一个标准大气压下气化温度为29.3氟利昂12作为制冷剂，让它在节流阀控制下进入冷库蒸发器中，因为节流降压结果，冷剂就会在较低压力下蒸发气化。第5页n它蒸发温度比冷库所要到达温度低，可从冷库中吸收热量；使库温对应降低，到达制冷目标。为使蒸发器中压力不致因冷剂不停流入并发生气化而升高，需用压缩机将其及时抽出，并回收冷剂，使气态冷剂重新液化循环使用。用压缩机首先将吸自蒸发器冷剂蒸气压缩到较高压力，气态冷剂经过冷凝器利用外界海水来冷却它，使气态冷剂重新液化。第6页n二、压缩蒸发制冷循环：二、压缩蒸发制冷循环：设要求某冷库温度为10，R12在冷库蒸发管中蒸发温度应比10低，设为15。R12液体在15下吸热气化时压力即为对应于此温度时饱和压力，由R12饱和蒸气表查得此压力为P10.186MPa(绝对)。设R12离开蒸发器时全部变为干饱和蒸气则在R12p-h图中可找到点1，从蒸发器出来就进入压缩机进行绝热压缩。为了能用海水使之液化，设海水温度为25，R12蒸气要把热量传给海水，它温度应比海水温度为高，设为30。R12蒸气在30下凝结时压力即为对应于这一温度下饱和压力，由表可查出此压力P20.758MPa(绝对)。第7页n所以在p-h图上沿绝热压缩线即等熵线可找到点2(与P20.758MFa(绝对)相交一点。)1-2即是在压缩机中绝热压缩过程，点2也是冷凝器进口状态。2-3为R12在冷凝器中冷凝过程；到点3时全部冷凝为液体，今后再经节流阀使压力由P3P20.758MPa(绝对)降到蒸发器中压力P4P10.186MPa(绝对)，而温度也由30下降为对应于P4=0.186MPa(绝对)下饱和温度t415。因为节流前后焓值不变，由点3平行于压力坐标画直线与压力p4p10.186MPa(绝对)直线交于点4，3-4即是在节流阀中进行节流降压降温过程。在点4状态下冷剂进入蒸发器盘管吸收冷库中热量深入蒸发气化，到点1时变为干饱和蒸气，4-l便是在蒸发器中吸热过程。点1状态下干饱和蒸气便进入压缩机。这么冷剂就完成了一个制冷循环。第8页n三、制冷剂：三、制冷剂：凡能在蒸发器中蒸发吸热，并在冷蔡器中按化而放出所吸收热量流开工质都可作为制冷剂，尚称冷剂。不过到当前为止,工程上实际应用冷剂却并不多。1)蒸发压力以稍大于1atm为佳。2)冷凝压力要低。3)临界温度要高。另外，4）单位容积气化潜热r/v愈大愈好、化学稳定性要好，应不溶解于滑油，或者便于滑油从冷剂中分寓出来，以确保滑油应有品质；对金属没有腐蚀：不易燃烧，不爆炸：对人体漾性尽可能小；价格廉价，易于购置。所以，当前船上应用最广还是氟利昂，其次是氨、因为它们很好地满足了上述要求。第9页n1）R12(又名二氯二氟甲烷)：是一个无色透明没有气味冷剂。它无毒，不燃饶，不爆炸，使用时十分安全。在恶劣工作条件下，R12性质依然稳定，但与明火接触会产生少许有毒光气。它工作压力适中，正常蒸发温度为29.8，普通食物冷库所要求温度都比这一温度高，所以它蒸发压力都大于大气压力，常为0.2MPa(绝对)左右，冷凝压力普通也不超出0.8MPa(绝对)。R12对全部金属几乎都无腐蚀阼用，这与氨比起来，对实现装置自动化更为有利。R12不溶于水，当系统中有水分存在时，就可能形成“冰塞”，破坏膨胀阀或系统工作。R12在最小家用冰箱直到大型活塞式压缩机中都取得了广泛应用，尤其是在那些不允许有刺激性臭味装置(如空气调整、公共饮食等)中，就更是如此。第10页n2）R22(又名一氯二氟甲烷)。许多性质与R12相同，它在一个大气压下正常蒸发温度更低，是40.8，比R12更能满足低温冷库需要，而低压部分压力仍高于大气压力。普通冷凝压力也不超出1.3MPa(绝对)。在制冷量相同时，R22制冷装置冷剂循环体积比R12小得多，因而压缩机尺寸也能够做得较小，不过R22价格比R12更贵一些，同时含有更强渗漏性和对有机物腐蚀性。第11页第三节 船舶空气调整n 船舶在营运过程中，为了改进船上人员生活和工作条件，以及货运需要，皆需对船舱空气进行人为调整，以创造一个所谓“人工气候”。它包含：(1)自然风通风系统：是最简单空气状态改进设施。它能够用风筒将室外新鲜空气引入舱室，也可用通风机将新鲜空气打入舱室或将污浊空气从舱室抽出强力方法。(2)空气调整系统：这是指空气预先经过处理，使其成为温度和湿度适当清洁空气，然后再送人舱室，以建立一个冬暖夏凉生活环境。广义而言，冷藏运输和货舱干燥，亦都属于船舶空调技术详细应用。第12页n 当代船舶为改进船员和旅客生活和工作条件，在生活和工作舱室设置空气调整装置，以保持舱室空气含有适宜人们生活和工作温度、湿度和清新度。船舶空气调整装置主要是由空气调整器、供风管和布风器组成。空气调整器是对空气进行集中处理设备。室外新鲜空气和室内回风经过空气调整器集中加温或降温，经过湿度处理和净化后送入需要进行空气调整舱室。第13页n1.组成：如单风管空气调整器，它由空气混合室、风机、空气过滤器、冷却器、加热器、加湿器、消音室、空气分配室等组成。n2.任务：1）空气净化和消音：外界新风和回风由风机吸入，在混合室中混合之后，从风机出口排入消音室，因为通道截面增大使气流速度降低，消除了低频噪音；内壁贴附多孔吸音材料，吸收高频噪音。在消音室后部装设由四块滤板组成滤器，用于滤除空气中灰尘，净化舱室供风，保持换热器表面清洁。第14页n2）空气冷却和除湿：空气冷却是由冷却器完成。直接冷却式冷却器制冷剂直接在管内蒸发吸热，冷却管外空气；间接冷却式是用低温冷媒水在管内循环流动，冷却管外空气。空气冷却时，当冷却器管壁温度低于被冷却空气露点时，空气中一部分水蒸气就会在冷却器管壁上凝结，使冷却后空气含湿量降低，到达除湿目标。附着在冷却器管上凝水沿肋片下流，聚集在冷却器底部集水盘中，并经过泄水管流出空调器。第15页n3）空气加热和加湿器：空气加热由加热器完成，加热工质可用低压蒸汽或热水。当空气由低温加热到高温时，相对湿度变得很低，使人们感到干燥。所以，空气加热同时还必须加湿。最简单加湿器就是一根钢管，沿管长迎着气流方向开一排小孔，使蒸汽从孔喷出加湿空气 第16页第四节 货舱干燥系统n 在远洋运输中，不论是运输冷藏货物，还是运输普通货物，对货舱中空气湿度都有一定要求。1）船舶在热带装货驶入寒带时，船舷会被外界空气冷却，若温度低于货舱中空气露点，舷壁就会结霜。2）船在寒带装货而驶入热带海区时，货舱中因通风进入了温度较高外界空气，空气中水蒸气就会在较冷货物表面上绪露。结露不但会使一些货物遭到湿损，而且还会加速船体腐蚀。第17页n如货舱含有良好通风系统，而船舶驾驶员又能依据外界气象条件正确地掌握货舱通风换气时刻，那么货舱空气结露这一问题是能够在很大程度得到处理。对运输一些要求较高货物(茶叶、烟草、纺织品、谷物、皮革等)，在货舱中装设空气干燥系统，则可更加好地确保运输质量。货舱干燥系统(也称货舱空气调整)任务是降低货舱中空气相对湿度，使之在与货舱中低温表面接触时，不致发生结露。第18页n货舱干燥系统由三部分组成：1)货舱空气循环泵统，2)空气干燥站，3)货舱空气温、湿度自动调整系统。空气干燥站是整个系统关键。对空气干燥，当前使用降温去湿和化学吸附两种方法。下面对降温去湿空气干燥站作简明介绍。降温去湿原理就是当空气流经冷却嚣和挡水板之后，便能将其中部分水分除去。在空气去湿之后再经过加热器提升空气温度，使货舱中空气相对湿度减小。第19页n空气加热可利用制冷压缩机排出高温高压冷剂蒸气作为加热工质；在一些干燥站中，为了简化管路系统，也有利用电热丝来加热。应该指出是，并不是在整个运输过程中都要使用干燥站。当外界空气比较干燥时，如其露点低于货舱中空气露点和舷外海水温度时，则完全能够利用外界空气通风换气来到达干燥目标。仅在外界空气露点较高，货舱又必须换气时，才需给予干燥，或虽不用换气，但货舱中空气露点高于舷外海水温度时，需将舱内空气经过干燥站自行循环，以到达去湿目标。第20页第21页第22页第23页