制冷装置概述

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船舶辅机第11章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]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[MarineRefrigerationPlant]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[FreezingPoint]，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=0~5oC，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[MarineRefrigerationPlant]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~-30C)：小冰晶，解冻后鲜美低温库(肉类、鱼类)长航线船：-18~-20C短航线船：-10~-12C=90%~95%t=3 船舶辅机第11章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]3.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[OzoneGenerator]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[MarineRefrigerationPlant]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[MarineRefrigerationPlant]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[MarineRefrigerationPlant]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[MarineRefrigerationPlant]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[MarineRefrigerationPlant]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[MarineRefrigerationPlant]半导体制冷10 船舶辅机第11章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]NNPP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[MarineRefrigerationPlant]■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[MarineRefrigerationPlant]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[MarineRefrigerationPlant]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[MarineRefrigerationPlant]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[ThrottleValve]或膨胀装置[ExpansionDevice]、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[MarineRefrigerationPlant]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[MarineRefrigerationPlant]吸收式制冷[absorptionrefrigeration]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[MarineRefrigerationPlant]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)[LithiumBromide]18 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[MarineRefrigerationPlant]吸收式制冷(直燃机)20 船舶辅机第11章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]吸收式制冷(直燃机)21 船舶辅机第11章船舶制冷装置[MarineRefrigerationPlant]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