船舶制冷原理
第十一章 船舶制冷装置(1)
第十一章船舶制冷装置marine refrigerating plant 第一节概述第二节蒸汽压缩式制冷装置的工作原理第三节制冷剂、载冷剂和冷冻机油第四节制冷压缩机第五节冷凝器、蒸发器和附件第六节附属设备第七节制冷装置自动化控制及控制元件第一节概述一、制冷在船上的应用制冷：用人工方法从被冷却对象中移出热量，使其温度降低到环境温度以下。
⏹伙食冷藏：延长食品储存时间，保证质量⏹空气调节：空调装置冷源⏹冷藏运输：冷藏船、冷藏集装箱⏹专门用途：渔船、海上作业船、军舰等二、合适的温度条件1、水果、蔬菜和乳品——冷藏温度0～5℃2、肉类——冷冻温度-23℃～-30℃冻结速度2～5cm/h船舶伙食冷库低温库-18℃～-20℃可保存6个月3、鱼肉、蛋类、菜类——速冻长航线船-18℃～-20℃可保存6个月短航线船-10℃～-15℃可保存2、3个月三、合适的湿度条件鲜肉蛋白类70%～80%，蔬菜70%～90%，水果90%左右，冻鱼，冻肉70%～100%四、二氧化碳和氧气浓度二氧化碳浓度控制在2%～8%之间，氧气浓度控制在2%～5%之间五、臭氧浓度水果、蔬菜、肉类舱，臭氧连续供给浓度应控制在0.3~0.4毫克每立方米,供臭氧时间为15min,鱼和其他有气味货物舱，臭氧连续供给浓度应控制在0.4~0.8毫克每立方米,供臭氧时20min抗霉剂Array消毒剂第二节蒸气压缩式制冷装置的工作原理一、压缩制冷的工作原理蒸汽压缩制冷装置是由制冷压缩机、冷凝器、蒸发器和节流阀四个基本部件组成。
它们之间用管道依次连接，形成一个密闭的系统，制冷剂在系统中不断地循环流动，发生状态变化，与外界进行热量交换。
其工作过程如图所示：1、压缩机制冷工作原理Compressor Conde n-sation LiquidCoolin g Superheat RemovalCondenser Evaporator L.P . Liquid Liquid& Gas Gas Suction to Compressor Compressor DeliveryExpansion Valve原理：制冷剂液体在蒸发器内以低温与被冷却对象发生热交换，吸收被冷却对象的热量并气化；产生的低压蒸汽被压缩机吸入，经压缩后以高压排出；压缩机排出的高压气态制冷剂进冷凝器，被常温的冷却水或空气冷却，凝结成高压液体；高压液体流经膨胀阀时节流，变成低压低温的气液两相混合物，进入蒸发器，其中的液态制冷剂在蒸发器中蒸发制冷，产生的低压蒸汽再次被压缩机吸入。
船用空调原理
船用空调原理船用空调是船舶上必不可少的设备之一，尤其是在长途航行中，船用空调的作用更加凸显。
船用空调的原理与陆地上的空调原理有所不同，主要是因为船舶在航行过程中所处的环境和条件不同。
本文将从船用空调的原理入手，为大家详细介绍船用空调的工作原理和特点。
首先，船用空调的原理与陆地上的空调原理类似，都是利用制冷剂的循环来实现空气的冷却和循环。
船用空调主要由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器四个主要部件组成。
当船用空调工作时，制冷剂在蒸发器中吸收热量并蒸发成气体，然后经过压缩机被压缩成高温高压的气体，再通过冷凝器散热并冷凝成液体，最后通过膨胀阀降压并进入蒸发器，循环往复实现空气的冷却。
其次，船用空调的原理与陆地上的空调原理有所不同的地方在于船舶在航行过程中所处的环境和条件。
船舶通常会面临海水腐蚀、高温高湿、船舱密闭等特殊环境，因此船用空调在设计和制造时需要考虑到这些特殊因素。
船用空调的主要特点包括防腐蚀、耐高温、抗湿度、稳定性强等。
这些特点使得船用空调能够在恶劣的海上环境中正常运行，确保船员和货物的舒适和安全。
最后，船用空调的原理和工作过程虽然复杂，但是在船舶上的应用却是非常普遍的。
船用空调不仅可以为船员提供舒适的工作和生活环境，还可以保证货物的质量和安全。
因此，船用空调的原理和技术不断得到改进和提升，以满足船舶在不同航行条件下的需求。
综上所述，船用空调的原理主要是利用制冷剂的循环来实现空气的冷却和循环，船用空调具有防腐蚀、耐高温、抗湿度、稳定性强等特点，适应了船舶在航行过程中的特殊环境和条件。
船用空调在船舶上的应用不仅为船员和货物提供了良好的环境，还保证了船舶的正常运行和航行安全。
随着船舶工业的发展，相信船用空调的原理和技术也会不断得到改进和提升，为船舶的航行提供更好的保障。
船舶制冷机组的工作原理
船舶制冷机组的工作原理
船舶制冷机组的工作原理与一般的制冷机组类似，利用制冷循环原理实现船舶内部温度的调节和控制。
主要的工作原理如下：
1. 压缩机：船舶制冷机组中的压缩机起到压缩制冷剂的作用。
它将低温低压的制冷剂气体吸入，经过压缩产生高温高压的制冷剂气体。
2. 冷凝器：压缩机排出的高温高压制冷剂气体进入冷凝器，在冷凝器中与外部冷却介质（如海水）进行热交换，制冷剂气体冷却并凝结为高压液体。
3. 膨胀阀：高压液体经过膨胀阀进入蒸发器，膨胀阀通过调节液体流量和压力降使高压液体进入低压区域。
在蒸发器中，高压液体扩容蒸发，吸收周围空气中的热量使之蒸发成低温低压的制冷剂气体。
4. 蒸发器：制冷剂气体经过膨胀阀进入蒸发器，蒸发器是制冷机组中的制冷部分。
在蒸发器中，制冷剂气体吸收船舶内部的热量，使其冷却，并通过冷气循环系统将热量带到外部。
5. 冷却循环系统：船舶制冷机组中的冷却循环系统包括冷凝器和蒸发器之间的管道和泵等组件。
通过驱动蒸发器中蒸发的制冷剂气体流动，将热量从船舶内部带走。
通过以上的工作原理，船舶制冷机组可以通过循环制冷剂来调节船舶内部的温度，实现制冷效果。
第八章 船舶制冷与空气调节装置
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，使其温度降低到一种相对的低的状态。
显然，要使一个冷藏室中的温度低于周围环境温度，必须不断地从室内移出热量。
因为热量只会自行从高温处传至低温处，而不能反向转移，所以制冷装置的功用就在于将冷藏室中的热量强行排出。
在船上安装制冷装置的目的是：1．伙食冷藏船舶一般来说本身都必须储藏相当数量的食品，以满足船上人员生活上的需要。
为了储存食品，大多设有伙食冷库和相应的制冷装置，船上习惯称为伙食冰机。
比如。
有的远洋船一次在海上就得连续航行一个多月，就“育鲲”轮来说，是一条远洋实习船，船上的船员和实习生通常都是二百多人，因此必须设有相当容积的食品冷库和制冷装置。
2．船舶空调现代船舶为了能向船员和旅客提供适宜的生活条件和工作环境，一般都装有空气调节装置。
为空调提供冷源的制冷装置船上习惯称为空调冰机。
3．冷藏运输为了防止易腐蚀食品或一些特殊货物，在运输过程中腐烂变质或蒸发、自燃或爆炸，早在19世纪80年代就开始建造并使用专门运送冷藏货物的冷藏船。
现在冷藏集装箱运输已日趋普遍，冷藏船和冷藏集装箱都设有专门的制冷装置。
食品冷库的冷藏条件是：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，同时也抑制水果、蔬菜的呼吸，延缓其成熟。
只有食品中的水分完全冻结，微生物的生命活动才会停止。
食品中的水分溶有盐类等物质，要完全冻结约需—60℃；但到—20℃时食品中的大部分微生物已基本停止繁殖。
储藏冻结的肉、鱼类食品的船舶伙食冷库习惯称为低温库。
长航线航行的船低温库储藏温度以—18℃～—22℃为宜(也有的设计温度低至—25℃)，肉类能较长时间(半年以上)保存。
库温保持在0℃以上的其他伙食冷库习惯称为高温库，其中菜库温度多保持在0～5℃，粮库和干货可选择为12～15℃左右。
2．湿度相对湿度过低会使未包装的食品因水分散失而干缩；而湿度过高又使霉菌容易繁殖，但对冷冻食物影响不大。
船舶空调原理
船舶空调原理
船舶空调系统是船舶上必不可少的设备之一，它的作用不仅是为船舶船员提供
舒适的生活和工作环境，同时也对船舶内部的设备和货物起到了保护作用。
船舶空调系统的原理是通过一系列的物理过程来实现空气的冷却和循环，下面我们将详细介绍船舶空调系统的原理。
首先，船舶空调系统的核心是压缩机，它通过压缩制冷剂气体将其压缩成高温
高压气体，然后将其排入冷凝器。
在冷凝器中，制冷剂气体释放热量并变成高压液态，然后通过节流装置进入蒸发器。
在蒸发器中，高压液态制冷剂迅速膨胀成低温低压气体，吸收空气中的热量并使空气温度降低，最后将冷空气送入船舱内。
其次，船舶空调系统还包括风道系统，它负责将冷空气输送到船舱各个角落。
风道系统通常包括送风口、回风口、风管和风机等组件。
送风口将冷空气送入船舱，而回风口则将船舱内的空气吸入空调系统中进行循环。
风管则负责输送空气，而风机则提供动力，使空气得以流通。
最后，船舶空调系统还包括控制系统，它通过传感器实时监测船舱内外的温度、湿度等参数，并根据设定值对空调系统进行调节。
控制系统可以实现自动控制，也可以由船员手动控制，确保船舱内的温度和湿度始终保持在舒适的范围内。
总的来说，船舶空调系统的原理是通过压缩机将制冷剂气体进行压缩、冷凝、
膨胀和蒸发等物理过程，实现空气的冷却和循环。
同时，风道系统负责输送冷空气，而控制系统则实现对空调系统的智能调节。
船舶空调系统的正常运行不仅能够提供舒适的船舱环境，也对船舶内部设备和货物的保护起到了重要作用。
船舶冷藏系统工作原理
船舶冷藏系统工作原理船舶冷藏系统是船舶上用来保持货物、食品或其他物品低温的重要设备。
其工作原理基于制冷循环和热传导原理，通过控制温度和湿度来延长货物的保鲜期。
船舶冷藏系统主要由压缩机、冷凝器、蒸发器和膨胀阀等组成。
其工作原理可以分为四个步骤：压缩、冷凝、膨胀和蒸发。
压缩机起到压缩工质的作用。
当压缩机工作时，它会吸入低温低压的蒸汽，然后通过压缩将蒸汽压缩成高温高压的气体。
这个过程需要消耗大量的能量。
接下来，高温高压的气体进入冷凝器。
冷凝器是一个热交换器，通过与外界环境的接触，将高温高压的气体散热并冷却成高压液体。
在冷凝器中，冷却介质和空气进行热交换，将热量传递给外界环境。
然后，高压液体通过膨胀阀进入蒸发器。
膨胀阀起到限制流量的作用，使得高压液体在通过膨胀阀后压力骤降，变成低温低压的液体。
同时，蒸发器内部的压力也变低，使得液体开始沸腾，从而吸收周围环境的热量。
沸腾的液体逐渐转化为蒸汽，并通过蒸发器排出。
在这个过程中，蒸发器吸收了周围环境的热量，从而使得货物或食品的温度降低。
蒸发器内部的温度和湿度会根据设定的要求进行调节，以保持货物的新鲜度。
船舶冷藏系统的工作原理可以通过控制压缩机的运行来调节温度。
当需要降低温度时，压缩机会工作更长的时间以增加制冷量；当需要提高温度时，压缩机的运行时间会减少。
通过这种方式，可以实现对货物温度的精确控制。
船舶冷藏系统还需要配备合适的绝缘材料和密封设备，以减少能量的损失和外界环境对货物的影响。
同时，系统需要定期维护和检查，以确保其正常运行和延长使用寿命。
船舶冷藏系统通过制冷循环和热传导原理来实现对货物的低温保鲜。
其工作原理基于压缩、冷凝、膨胀和蒸发四个步骤，通过控制温度和湿度来延长货物的保鲜期。
船舶冷藏系统在船舶运输中起到至关重要的作用，确保货物在长途运输中保持新鲜和安全。
《船舶制冷装置》课件
点是制 冷效率相对较低， 需要定期维护
工作原理：利用热电效应产生制冷效果 特点：结构简单，体积小，重量轻，易于安装和维护 应用范围：适用于小型船舶、游艇等 优点：无噪音，无振动，无污染，节能环保
工作原理：利用蒸汽喷射原理，将 低压蒸汽转化为高压蒸汽，实现制 冷效果
利用效率
环保性：减少 制冷装置对环 境的影响，符 合环保法规要
求
舒适性：保证 船舶内部环境 的舒适度，满 足船员和乘客
的需求
可维护性：便 于制冷装置的 维护和维修， 降低维护成本
适应性：适应 不同船舶类型 和航行环境的 需求，提高制 冷装置的通用
性
优化制冷剂选择：选择高效、环保的制冷剂，提高制冷效率 优化制冷系统设计：合理设计制冷系统，提高制冷效率和稳定性 优化制冷设备选型：选择高效、节能的制冷设备，降低能耗
特点：结构紧凑、 体积小、重量轻、 安装方便、运行 稳定、效率高、 噪音低、使用寿 命长。
应用范围：广泛 应用于船舶、汽 车、空调等领域。
发展趋势：随着 科技的发展，压 缩式制冷装置的 性能和效率不断 提高，应用范围 也越来越广泛。
工作原理：利用吸 收剂和制冷剂的相 互作用，实现制冷 效果
特点：结构简单， 运行稳定，噪音 低，节能环保
船员生活区：提供舒适的生活环境
船舶空调系统：提供舒适的船内环境
船员工作区：提供适宜的工作环境
船舶冷冻系统：提供冷冻食品的储存和 运输
节能环保：采用高效节能的制冷技术和设 备，降低能耗和污染排放
智能化：实现制冷系统的智能化控制，提 高运行效率和可靠性
模块化：采用模块化设计，便于安装、维 护和升级
绿色制冷剂：采用环保型制冷剂，减少对 环境的影响
冷凝器：将高温高压的制冷 剂冷却成低温高压的液体
船舶制冷装置
§2、单级蒸汽压缩式制冷循环 §3、制冷剂 §4、载冷剂
§5 活塞式制冷压缩机 §6、船舶制冷装置的自动化元件
1
§1 制冷概述
制冷就是创造一个人工冷却工况，在一定时间和空间内将物体 或流体冷却，使其温度降到环境温度以下，并保持恒定低温状 态。制冷的温度范围如下：
1．120K以上，普通制冷。 2．120-20K，深度制冷。
2 2’ 1 1’
h
19
主讲 赵伟
19
实际循环与理论循环的比较图
中回
p
降热 压器
经排气阀的压降过程
冷凝器中压降冷却
3
2
多变压
4
1
缩过程
有压力损失和传热温差
经吸气阀的压降 和加热过程
吸气管与回热器中有压降及过h热
20
主讲 赵伟
20
§3、制冷剂
液体蒸发式制冷机中，制冷剂在要求的低温下蒸发，从被冷却 对象中吸取热量； 再在较高的温度下凝结，向外界排放热量。所 以，只有在工作温度范围能够汽化和 凝结的物质才有可能作为制 冷剂使用。多数制冷剂在常温和常压下呈气态。
3．通风因素
对于冷藏温度在冰点以上的食品，特别是新鲜的蔬菜和水果，
它们在贮运中不断散发水分和二氧化碳等气体，为保持库内合适
的湿度和气体成分，并使库内各处温度和湿度分布均匀， 则需
要通风换气。（气调储存）增加ＣＯ２ ２～８% 减少Ｏ２ ２～５%，
菜、果库每天换气2～4次，（换气一个舱容为一次），通风机使空气浓度均
当制冷剂通过膨胀阀时，压力从冷凝压力降到 蒸发压力，部分液体气化，剩余液体的温度降 至蒸发温度，于是离开膨胀阀的制冷剂变成温 度为蒸发温度的两相混合物。
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q0
0
392
240 464
412
2.92
热力
计算
4
e
船舶辅机
c
3
2’ 2
d
f 5
g1
6a b
h
冷剂的质量流量：G
[Refrigerant]
Q0
/ q0
Q0 h1 h5
按冷库条件计算
kg/s
热力
计算
4
e
船舶辅机
c
3
2’ 2
d
f 5
g1
6a b
h
压缩机的容积流量：
Vs G v1 Q0 v1 / q0 Q0 / qv
问题：冷剂在压缩机进口焓值为400kJ/kg，出口 焓值为450kJ/kg，冷凝器出口焓值为250kJ/kg， 制冷系数为( )。
q0
0
400
250 450
400
3
问题：压缩机进出口h1=412kJ/kg， h2=464kJ/kg， 冷凝器出口焓值为h3’=250kJ/kg，膨胀阀进口 h3=240kJ/kg，蒸发器出口h1’=392kJ/kg，制冷系 数为( )。
船舶辅机
2. 单级蒸气压缩式制冷的理论循环
理论循环的假设 压缩机的压缩过程不存在换热和流阻
等熵过程
制冷剂在流动过程中无阻力损失 等压过程
制冷剂只与热交换器有热交换，流
过膨胀阀不作功
等焓过程
船舶辅机
p
3
tk
1:出蒸发器进压缩机 2 2:出压缩机进冷凝器
t0
4
1
3:出冷凝器进膨胀阀 4:出膨胀阀进蒸发器
h
1－2：压缩机中的等熵压缩过程 2－3：冷凝器内的等压冷却、冷凝、过冷过程
3－4：膨胀阀内的等焓节流过程 4－1：蒸发器内的吸热等压气化过程
船舶辅机
问题：制冷剂由高压变为低压以( 膨胀1 阀 )为分界 点。冷剂流经膨胀阀(比2焓)相等，冷剂由( 过3冷 ) 液体变成( 湿4 )蒸气。冷剂在蒸发器进口是 (湿蒸5 气)、出口是(过热6蒸气)。冷剂在蒸发器中 完全气化前是( 降7 )压( 降8 )温过程、干度( 增9加) 。 冷剂在压缩机吸气管中吸热流动过热度( 增1加0 ) 、 压力( 降11低) ，冷剂在压缩机进口是( 过12热)蒸气、 出口是( 过1热3 )蒸气；冷剂在液管中流动一般是 ( 1降4 )压( 1升5 )温过程。
船舶辅机
(1)其他条件不变，冷凝温度tk变化(升高)的影响 p
5´4´
5 4
t´k 3´
tk
3
2´
2
6 6´ t0
1
q´0
h
q0
单位制冷量q0
输气系数
qv
吸气比容v1 不变
Q0
船舶辅机
(1)其他条件不变，冷凝温度tk变化(升高)的影响 p
5´4´
5 4
t´k 3´
tk
3
2´
2
6 6´ t0
单位压缩功w0
h
压缩机的理论功率： PT G w0 kW
热力
计算
4
e
船舶辅机
c
3
2’ 2
d
f 5
g1
6a b
h
指示效率(考虑非等熵压缩的损失，0.8) 压缩机的指示功率：
Pi G wi Gw0/i PT /i kW
热力
计算
4
e
船舶辅机
c
3
2’ 2
d
f 5
g1
6a b
h
机械效率(0.9) 总效率(0.7)
若压缩机转速n和工作缸数不变，则VT为定值。
因此 Q0 f (, qv )
P f (,, wv )
船舶辅机
(1)其他条件不变，冷凝温度tk变化(升高)的影响
p
5´4´
5 4
t´k 3´
tk
3
2´
2
6 6´ t0
1
h
冷凝温度tk时：1-2-3-4-5-6-1 冷凝温度升高为t´k时：1-2´-3´-4´-5´-6´-1
压缩机的轴功率：
P Pi/m PT /(m i ) PT / kW
热力
计算
4
e
船舶辅机
c
3
2’ 2
d
f 5
g1
6a b
h
单位轴功率制冷量：
Ke
Q0 P
G(h1 h5 )
G
(
h 2
'
h1) /
船舶辅机
单位轴功率制冷量Ke 压缩机每消耗单位轴功率所能得到的制冷量， 相当于实际制冷系数。 开启式压缩机的Ke值:源自热力 p计算4
e
船舶辅机
c
3
2’ 2
d
f 5
g1
6a b
h
单位（质量）
制冷量：
q0 h1 h5
kJ/kg
热力
计算
4
e
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c
3
2’ 2
d
f 5
g1
6a b
h
单位容积制冷量：qv q0 / v1
3 kJ/m
热力
计算
4
e
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c
3
2’ 2
d
f 5
g1
6a b
h
等熵压缩单位理论功：w0 h2' h1 1-2为等熵压缩线
船舶辅机
1.工况参数对制冷工作的影响
制冷压缩机的制冷量： Q0 Gq0 VT qv
kJ/h
制冷压缩机的轴功率：
P Gw0 / VT w0 /(v1) VT wv /
kW
压缩机的单位容积压缩功，即每压送1m3吸气状态下的
蒸气所消耗的理论功。wv w0 / v1
3 kJ/(kg m )
R12：3.1~4.0 R22：3.4~4.3
高温工况 低温工况
热力
计算
4
e
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c
3
2’ 2
d
f 5
g1
6a b
h
冷凝器的热负荷： Qk Q0 Pi kW
一般为制冷量的1.2 ~ 1.3倍
船舶辅机
问题：Ke=4，每消耗1度电制冷量为( 4 )kWh。 热泵空调器冬季工作， Ke=4，每消耗1度电向室 内供热( 5 )kWh。 压缩机进出口焓值分别为420kJ/kg和475kJ/kg，冷 凝器出口焓值为250kJ/kg，单位制冷量为 ( 170 )kJ/kg，冷凝器单位排热量为( 225 )kJ/kg 。
3 m /s
热力
4
计算
e
船舶辅机
c
3
2’ 2
d
f 5
g1
6a b
h
输气系数 [Volumetric Efficiency] ：含义、组成、影响因素与空压机类似。
压缩机的理论流量（活塞行程容积）：
VT Vs / Q0 /( qv )
3 m /s
热力
计算
4
e
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c
3
2’ 2
d
f 5
g1
6a b
吸气比容v1 不变
1 w0
船舶辅机
二、单级制冷压缩机的工况和特性
压缩机的工况：决定循环的蒸发、冷凝温度、过冷度等
蒸发温度
冷凝温度
蒸发压力
冷凝压力
蒸发器单位时间产气量
？
压缩机单位时间吸气量
蒸发器传热不良
库温降低
蒸发量
蒸发器供液不足 蒸发压力
压缩机单位时间排气量
？
冷凝器单位时间冷凝量
吸气压力高 质量流量大 冷凝压力 冷凝器换热能力差
k J/kg
热力
计算
4
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c
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6a b
h
单位指示功： wi h2 h1
kJ/kg
热力
计算
4
e
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c
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2’ 2
d
f 5
g1
6a b
h
理论制冷系数： [Coefficient Of Performance(COP)]
q0
/
w0
h1 h5 h2' h1
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