船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant第一节 概述一、制冷在船上的应用 制冷Refrigeration： 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。 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 伙食冷藏： 延长食品储存时间，保证质量1船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant二、食品Foodstuff的冷藏条件1. 果蔬及蛋乳类 冷却Cooling温度接近冰点Freezing Point，抑制微生物活 动，抑制食品呼吸、延缓成熟。高温库 ( 菜库、乳品库) 温度t = 05 oC，且均匀相对湿度 = 85%90% t、不宜较大波动伙食冷库不需专门换气。换气次数： 用新鲜空气更换呼吸产生的水分 和CO2，新鲜空气量/舱室容积。2船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant气调储藏： 在冷藏的同时控制O2(2%5%)和CO2 (2%8%)的含量。2. 肉类 冷冻Freeze 温度降低到使大部分汁液冻结。冻结过程(在陆上食品加工厂进行)： 缓慢冻结：大冰晶，解冻后不鲜美 快速冻结(速冻-23-30C)：小冰晶，解冻后鲜美低温库 ( 肉类、鱼类) 长航线船：-18-20C短航线船：-10-12C = 90%95%t = 3船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant3. 臭氧Ozone的应用干缩现象影响因素： 温度、相对湿度、空气流速、食品性质和 外形、进入冷库的热量等。冷库消毒、杀菌方法抗霉剂 消毒剂 臭氧发生器Ozone Generator禁用食品： 奶类、油脂类、含叶绿素多的蔬菜O3 O2 + O臭氧发生器 高压放电O2作用杀菌(氧化微生物细胞膜) 抑制水果呼吸(乙烯Ethylene)作用 对鱼类除臭4船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant 三、制冷方法 冰、干冰、机械制冷蒸气压缩式制冷吸收式制冷蒸汽喷射式制冷吸附式制冷机械制冷蒸发制冷气体膨胀制冷 半导体制冷涡流管制冷 绝热放气制冷 绝热退磁制冷化学方法制冷5船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant涡流管制冷利用涡流，使气体分离成冷、热两部分，利 用其中的冷气流即可用来获得冷量。应用制 冷范围在 -20 以上。 这种设备体积小，可 靠耐用，但制冷效率较低，适用于有压缩气 源的场合。应用在火力发电厂，垃圾焚烧厂 ，钢铁制造厂等的火焰监视器的冷却。6船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant绝热放气制冷当一高压容器内的气体释放后，罐内的剩余 气体将获得较低的温度，也就是有制冷产生 。利用这一原理Gifford 发明了一种制冷机， 称做“GM制冷机”，应用制冷范围-259 - 190。这种制冷机主要应用在高真空冷凝泵 、超导磁体冷却、超导核磁共振谱仪等设备 上。中国科学院低温中心和电子部16所生产 这种设备。 7船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant绝热退磁制冷“居里”发现，物质的磁化率与绝对温度成反 比，即：K=J/T。当施加物质上的磁场撤去 以后将产生低温。利用这一原理可以制冷， 应用温度范围在绝对温度 1K 以下。8船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant气体膨胀制冷利用气体膨胀对系统外做功从而产生低温。 通过这一原理制冷的典型应用有制氧、空气 分离；氦气、氮气和天然气等气体液化。应 用制冷范围 -259-100。中国科学院低温 中心的“透平膨胀机”属于该原理的设备。9半导体制冷也叫温差电Thermoelectric制冷，是利 用半导体材料的温差电效应即珀尔帖效应来 实现致冷的一门新兴技术。如果把不同极性的 两种半导体材料（P型、N型），联接成电偶对 ，通过直流电流时就发生能量的转移；电流由 N型元件流向P型元件时便吸收热量，这个端面 为冷面；电流由P型元件流向N型元件时便放出 热量，这个端面为热面。船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant半导体制冷10船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration PlantNNPP吸热(冷面)放热(热面)(低温)(高温)半导体制冷11船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant体积小重量轻，具有致冷和加热两种功能：改变电 源的极性，可转换加热和致冷功能。 使用闭环温控电路，精度可达+-0.1oC。 高可靠性：致冷组件为固体器件，无运动部件，寿 命大于二十万小时。 工作时无声 可使用常规电源。12V额定电压，实际可使用到8V -14V，开关电源和变压器电源均可。 可实现点致冷：可只冷却专门元件或特定面积。 具有发电能力：若在致冷组件两面建立温差，则可 产生直流电。 半导体制冷优点12船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant半导体制冷应用医学器械计算机芯片的冷却小型(汽车)冰箱、空调(无污染)饮水机科研13船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant化学方法制冷利用有吸热效应的化学反应过程，可产生 冷量而对被冷却物体制冷。14船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant蒸气压缩式制冷依靠压缩机提高制冷剂的压力以实现制冷循环 ，主要有压缩机Compressor、冷凝器Condenser 、节流Throttle Valve 或膨胀装置Expansion Device 、蒸发器Evaporator等组成封闭的制冷循环系统 ，制冷剂在系统中循环工作。氨Ammonia制冷系统 氟利昂Freon制冷系统空气制冷系统氦气制冷系统蒸气压缩式气体压缩式15船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant蒸汽喷射式制冷使水在高真空下气化吸热实现制冷。使用 蒸汽喷射器作为抽真空设备，只能获得0 以上的低温。工作蒸汽空调回水冷却水节流阀去锅炉冷水蒸发器冷凝器16船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant吸收式制冷absorption refrigeration依靠吸收器发生器组的作用完成制冷剂 和吸收剂之间的热交换，从而实现制冷循 环的制冷系统。它主要由发生器、吸收器 、冷凝器、节流装置、蒸发器组成封闭系 统，工质在系统内循环工作。工质为二元 溶液，其中低沸点组分作为制冷剂，用以 蒸发制冷；高沸点组分作为吸收剂，利用 其对制冷剂蒸气的吸收作用完成工作循环 。17船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant吸收式制冷 氨(制冷剂) 水(吸收剂)溴化锂(吸收剂) 水(制冷剂)工质(LiBr) Lithium Bromide18冷却水冷却水冷媒水水汽水汽加热 蒸汽发生器冷凝器膨胀阀蒸发器吸收器溶液泵稀溶液冷剂水浓溶液19船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant吸收式制冷(直燃机)20船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant吸收式制冷(直燃机)21船舶辅机第11章 船舶制冷装置 Marine Refrigeration Plant吸附式制冷利用低品味热源或余热进行制冷的新技术，属 环保绿色技术，以活性炭、分子筛（沸石）、 胶、氯化钙等为吸附剂，以甲醇、氨、水等为 制冷剂，相应构成几组吸附工作对，利用活性 炭-氨、活性炭-甲醇、氯化钙-氢可作制冷工矿 用，利用分子筛-水、硅胶-水可作为空调工矿 用。应用领域：（1）汽车发动机余热驱动的 吸附式空调，可用于大客车、中巴和小轿车。 （2）太阳能吸附式冰箱。22