第八讲：船舶制冷装置一.ppt

课题四 船舶制冷装置 第八讲第一节 船用制冷装置概述第二节 蒸汽压缩式制冷装置的工作原理 任务 1 要求掌握 制冷 的定义 2 蒸气压缩式制冷系统组成 制冷循环及制冷机特性的理论分析 3 专业术语 制冷量 单位质量制冷量 单位体积制冷量 4 单级蒸气压缩式制冷循环的特点及工作过程 压焓图 理论制冷循环的定义和热力计算 影响实际制冷循环的因素 蒸发温度和冷凝温度的变化对单级蒸气压缩式制冷机性能的影响 制冷剂和载冷剂的定义 性质和使用的温度范围 5 双级压缩制冷循环中最常见的两种循环方式的流程和热力计算 中间压力的确定 复叠式制冷循环的流程和热力计算 制冷技术是为适应人们对低温条件的需要而产生和发展起来的 制冷作为一门科学是指用人工的方法在一定时间和一定空间内将某物体或流体冷却 使其温度降到环境温度以下 并保持这个低温 这里所说的 冷 是相对于环境而言的 灼热的铁放在空气中 通过辐射和对流向环境传热 逐渐冷却到环境温度 它是自发的传热降温 属于自然冷却 不是制冷 制冷就是从物体或流体中取出热量 并将热量排放到环境介质中去 以产生低于环境温度的过程 制冷技术 制冷技术研究内容有三方面 研究获得低温的方法和有关的机理以及与此相应的制冷循环 并对制冷循环进行热力学的分析和计算 研究制冷剂的性质 从而为制冷机提供性能满意的工作介质 研究实现制冷循环所必须的各种机械和技术设备 包括它们的工作原理 性能分析 结构设计 以及制冷装置的流程组织 系统配套设计 此外 还有热绝缘问题 制冷装置的自动化问题 等等 第一节 概述一 制冷在船舶上的应用1 伙食冷藏 主要作用 抑制微生物在动物性食品中的繁殖 延缓蔬菜 水果的生长成熟 2 空气调节 制冷装置为空气调节提供了必需的冷源 3 冷藏运输 专用冷藏船 冷藏集装箱船必须装设专门的制冷装置 1 冷库内气体成分会影响食品保存时间的是 库 A 鱼B 肉C 蛋 奶D 菜 果2 二氧化碳浓度对 库食物保质时间有影响 A 鱼B 肉C 菜D A和B和C3 下列各库中对通风要求较高的是 A 鱼库B 肉库C 菜库D 干货库 提出任务 二 食品的冷藏条件 冷却和冻结 1 果蔬及蛋乳类食品的冷却及其冷藏条件食品的冷却 使食品的温度降低到接近于冰点 以抑制微生物的活动 并抑制水果 蔬菜的呼吸 延缓其成熟 以便延长新鲜食品的储存期 冷却贮藏的条件合适的温度 湿度 CO2 臭氧 氧气等 合适的温度保持在0 5 之间 过高会使食品早熟或腐烂 过低会使食品冻伤 合适的湿度相对湿度85 90 过小会使食品干缩 过大容易使食品发霉腐烂变质 合适的二氧化碳一般CO2浓度控制在2 8 之间 O2浓度控制2 5 之间 合适的二氧化碳会抑制蔬菜和水果的生长 延长储藏期 解释 高温库船舶伙食的菜库和乳品库等习惯称为高温库 低温库船舶储藏冻结后的肉 鱼类食品的冷库称为低温库 舱室的换气次数更换了多少个舱室容积的新鲜空气来表示的换气量 称为舱室的换气次 果 蔬类冷藏舱或冷藏集装箱的换气次数为每昼夜2 4次 气调储藏 法是指在冷藏的同时将冷库内O2和CO2含量控制在规定的范围内 2 肉类食品的冻结和冷藏条件食品的冻结 使食品温度降低到大部分汁液冻结的程度 冻结的目的是更有效地抑制微生物的活动 冻结的食品其储藏期比冷却食品要长得多 肉类食品的冻结一般分为 缓慢冻结和快速冻结 冻结贮藏的条件 合适的温度 湿度及冻结速度 合适的温度 对长航线船舶 其储藏温度以 18 20 为宜 对短航线船舶 库温以控制在 10 12 较为经济 合适的湿度 相对湿度一般保持在90 95 为宜 合适的冻结速度 对大多数肉类食品 保持冻结过程温度为 23 30 冻结速度为2 5cm h 其冻结后品质与新鲜时相近 食品在冷却或冻结的冷藏期间会发生干缩现象 食品干缩程度主要与库内温度 湿度有关 也与库内空气流速 食品的性质和外形 以及进入库内的热量有关 跟食品冷藏的条件比较比较 3 臭氧在冷藏中的应用臭氧的产生臭氧发生器臭氧的作用对冷库杀菌和消毒 还可抑制水果的呼吸作用 防止其过快地成熟 臭氧对鱼类等还具有除臭的作用 臭氧不能用于奶制品和油脂类食物的原因因为这些食物易被氧化并产生脂肪酸 从而使食物变质 对含叶绿素较多的蔬菜 如菠菜 青菜等 也不宜使用臭氧的原因臭氧会使绿色的菜叶出现深色的斑点和凹陷 当臭氧浓度较高对 还会使蔬菜中维生素C的含量减少 但对水果影响不大 总结 冷库保存食品的条件主要有以下方面 1 温度 低温可以抑制 不能杀灭 微生物的活动 并抑制水果 蔬菜的呼吸 延缓其成熟 长航线船低温库库温以 18 20 为宜 短航线船控制在 10 12 较为经济 高温库中菜库温度多保持在0 5 粮库可选15 左右 2 湿度 相对湿度过低会使食品干缩 过高又使冷藏食物容易繁殖霉菌 对冷冻食物影响不大 因此 高温库适宜的相对湿度为85 90 低温库可保持在90 95 一般冷库在降温过程中能保持适宜的湿度 不需专门调节 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 减少水分的散失 菜 果库一般控制在CO2浓度5 8 O2浓度2 5 为宜 果蔬类冷藏舱或冷藏集装箱的换气次数 指更换相当多少个舱室容积的新鲜空气量 以每昼夜2 4次为宜 船上菜库每天开门存取食品 一般无需特意换气 但库内应通风良好 4 臭氧浓度 臭氧 O3 气体除能杀菌外 还可抑制水果的呼吸 防止其过快成熟 此外还有除臭作用 但会使奶制品和油脂类食物的脂肪氧化 故在船上多用于菜库 臭氧发生器是利用金属电极间高压放电 使空气的氧气转变成臭氧 臭氧在空气中比重较大 故臭氧发生器宜装设在冷库高处 有利臭氧散播 臭氧浓度超过1 5ppm时会刺激人的呼吸道黏膜并使人头疼 进冷库前应停止臭氧发生器的工作 1 关于冷库冷藏的下列说法中错误的是 A 高温库的相对湿度应比低温库大B 菜 果库需要通风良好C 即使 18 20 低温 食品中的液体也未全部冻结D 漏入库内热量多 会导致冷藏食物损失水分多2 冷库的 换气次数 是指 A 开门次数B 风机启动次数C 风机通风量 冷库容积D 进库新鲜空气风量 冷库容积 3 长航线船舶鱼 肉库库温以 为宜 A 0 以下B 8 10 C 10 12 D 18 20 4 短航线船舶鱼 肉库库温以 为宜 A 0 以下B 8 10 C 10 12 D 18 20 5 在下列冷库中 菜库 鱼库 肉库 干货库 属 低温库 A B C D 6 关于食物冷藏 下列说法中不正确的是 A 臭氧不适于油脂类食品B 低温冷藏不能杀灭细菌C 湿度过高对0 以上食品保存不利D 对冷库湿度的要求与空调相似7 臭氧的杀菌消毒作用是因其 A 毒性大B 有强碱性C 有强酸性D 易分解出有强氧化作用的单原子氧8 臭氧是一种 A 氧化物B 氧的同位素C 分子为O3的气体D 带臭味的氧气 9 冷库在需要时靠 产生臭氧 A 化学反应B 高压气瓶C 高压放电设备D 常压放电设备10 臭氧不具有 作用 A 杀菌消毒B 减缓水果成熟C 除臭D 防止脂类食物氧化变质11 关于臭氧发生器的以下说法中错误的是 A 宜装在冷库高处B 一般多用于菜库C 人进库前应停止其工作D 臭氧是无色 无嗅的气体 三 机械制冷方法机械制冷主要有 蒸发制冷 气体膨胀制冷和半导体制冷等 蒸发制冷分为 蒸气压缩式制冷 吸收式制冷和蒸气喷射式制冷三种 介绍蒸发制冷 吸收式制冷 蒸汽喷射式制冷的基本方法 四 相关热力参数及P H图 1 温度 2 温度 3 比容 4 热量 5 比热 7 蒸发温度 8 蒸发压力 9 过热度 10 显热 11 汽化潜热 12 冷凝温度 12 过冷度 12 压焓图P H 一点 临界点二轴 两条坐标轴三区 过冷液体区 湿蒸汽区 过热蒸汽区八线 等温线 等压线 等焓线 等熵线 等容线 等干度线 饱和液体线 干饱和蒸汽线 第二节蒸气压缩式制冷装置的工作原理研究蒸气压缩制冷装置的工作情况常用工质的压焓图和温熵图来表示 压焓图的应用更为广泛 制冷剂划分为 标准沸点to 0 的称为高温制冷剂标准沸点0 to 70 称为中温制冷剂标准沸点to 70 称为低温制冷剂一般船舶的制冷装置多采用单级压缩 中 高温制冷剂 1 单级蒸气压缩式制冷的理论循环假设 l 压缩机的压缩过程不存在换热和流阻等不可逆损失 即假设是等熵过程 2 制冷剂在流过热交换器和管路时没有阻力损失 即认为是等压过程 因此 冷凝压力即等于排气压力 蒸发压力即等于吸气压力 在制冷剂流动过程中冷凝温度和蒸发温度不变 3 制冷系统中除热交换器外 与外界无任何热交换 流过膨胀阀时未作功 又无热交换 因此是等焓过程 压缩式制冷装置原理图 高温高压过热制冷剂 高温高压过冷制冷剂 低温低压湿蒸汽冷剂 低温低压过热制冷剂 制冷剂 压缩机起着压缩和输送制冷剂蒸气并造成蒸发器中低压力 冷凝器中高压力的作用 是整个系统的心脏 节流阀对制冷剂起节流降压作用并调节进入蒸发器的制冷剂流量 蒸发器是输出冷量的设备 制冷剂在蒸发器中吸收被冷却物体的热量 从而达到制取冷量的目的 冷凝器是输出热量的设备 从蒸发器中吸取的热量连同压缩机消耗的功所转化的热量的冷凝器中被冷却介质带走 过程线1 2表示制冷剂蒸气在压缩机中的等熵压缩过程 压力由蒸发压力升高到冷凝压力 因此该点可通过1点的等熵线和压力为冷凝压力的等压线的交点来确定 由于压缩过程中外界对制冷剂作功 制冷剂温度升高 因此点2表示过热蒸气状态 点2表示制冷剂出压缩机时的状态 也就是进冷凝器时的状态 点1表示制冷剂进入压缩机的状态 压焓图中各状态点及各个过程叙述如下 过程线2 2 3表示制冷剂在冷凝器内的冷却 2 2 和冷凝 2 3 的过程 由于这个过程是在冷凝压力不变的情况下进行的 进入冷凝器的过热蒸气首先将部分热量放给外界冷却介质 在等压下冷却成饱和蒸气 点2 然后再在等压 等温下继续放出热量 直至最后冷凝成饱和液体 点3 因此 冷凝压力的等压线和x 0的饱和液体线的交点即为点3的状态 点3表示制冷剂出冷凝器时的状态 点4表示制冷剂出节流阀时的状态 也就是进入蒸发器时的状态 过程线3 4表示制冷剂在通过节流阀时的节流过程 在这一过程中 制冷剂的压力由冷凝压力降到蒸发压力 温度由冷凝温度降到蒸发温度 并进入两相区 由于节流前后制冷剂的焓值不变 因此由点3作等焓线与蒸发压力的等压线的交点即为点4的状态 由于节流过程是一个不可逆过程 所以用一虚线表示3 4过程 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 制冷剂在蒸发器中流动因流阻而蒸发压力和温度略有降低 干度和焓值因吸热而不断增加 在出口略有过热 在蒸发器至压缩机的吸气管中制冷剂压力略降 管外要包隔热层 减少制冷剂温度和过热度因吸热而有害增高 从压缩机排出口到膨胀阀进口为系统的高压部分 压缩机至冷凝器的排气管无须隔热 冷凝器一般无明显压降 但制冷剂在冷凝器至膨胀阀的液管中却要避免吸热降压过多 防止过冷度提前消失闪发汽化 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 1 蒸气压缩式制冷是利用 吸热 A 气体膨胀B 液体膨胀C 液体气化D 化学变化2 完成蒸气压缩式制冷循环的基本元件及其按制冷剂流动顺序排列是 A 压缩机 冷却器 干燥器 蒸发器B 压缩机 冷却器 节流元件 回热器C 冷凝器 节流元件 蒸发器 压缩机D 冷凝器 蒸发器 回热器 压缩机3 压缩制冷装置中制冷剂由高压变为低压是以 元件为分界点 A 电磁阀B 回热器C 膨胀阀D 蒸发压力调节阀 4 压缩制冷装置中制冷剂由低压变为高压是以 元件为分界点 A 电磁阀B 压缩机C 膨胀阀D 蒸发压力调节阀5 制冷剂在压缩机进口和出口通常是 和 A 湿蒸气 饱和蒸气B 饱和蒸气 过热蒸气C 湿蒸气 过热蒸气D 过热蒸气 过热蒸气6 制冷剂从冷凝器进口至出口通常由 变成 A 饱和蒸气 饱和液体B 过热蒸气 饱和液体C 湿蒸气 饱和液体D 过热蒸气