第十二讲船舶制冷装置

1、课题四课题四 船舶制冷装置船舶制冷装置 第十二讲第十二讲 第五节：冷凝器和蒸发器第五节：冷凝器和蒸发器 第六节：制冷装置辅助设备第六节：制冷装置辅助设备 第七节：制冷装置的自动控制元件第七节：制冷装置的自动控制元件 第五节第五节 冷凝器和蒸发器冷凝器和蒸发器 一、冷凝器一、冷凝器 1.1.构造构造 2.2.性能性能 冷凝器与压缩机配套，其排热能力应与热负荷相称。冷凝器与压缩机配套，其排热能力应与热负荷相称。 复习：压缩机排压过高原因：复习：压缩机排压过高原因： 1 1）冷凝器脏污；）冷凝器脏污； 2 2）冷却水水温过高；）冷却水水温过高； 3 3）压缩机吸气压力过高。）压缩机吸气压力过高。 冷

2、凝器按其冷却介质不同，可分为冷凝器按其冷却介质不同，可分为: :水冷式、空气冷却式、水冷式、空气冷却式、 蒸发式蒸发式三大类。三大类。 （一）水冷式冷凝器（一）水冷式冷凝器 水冷式冷凝器是以水作为冷却介质，靠水的温升带走冷凝水冷式冷凝器是以水作为冷却介质，靠水的温升带走冷凝 热量。冷却水一般循环使用，但系统中需设有冷却塔或凉水池。热量。冷却水一般循环使用，但系统中需设有冷却塔或凉水池。 水冷式冷凝器按其结构形式又水冷式冷凝器按其结构形式又可分为壳管式冷凝器和套管式冷可分为壳管式冷凝器和套管式冷 凝器凝器两种，常见的是壳管式冷凝器。两种，常见的是壳管式冷凝器。 1、卧式壳管式冷凝器卧式壳管式冷凝

3、器：船舶上最常见的冷凝器船舶上最常见的冷凝器 冷却水从一端端盖下部进入，按顺序流过每个管组，最后从同一冷却水从一端端盖下部进入，按顺序流过每个管组，最后从同一 端盖上部流出端盖上部流出过程中，要往返过程中，要往返410个回程，可以提高管内冷却水的个回程，可以提高管内冷却水的 流速，提高传热系数；使流速，提高传热系数；使高温的制冷剂蒸气从壳体上部的进气管进入高温的制冷剂蒸气从壳体上部的进气管进入 管束间与管内冷却水进行充分的热交换管束间与管内冷却水进行充分的热交换。冷凝下来的液体从下部出液。冷凝下来的液体从下部出液 管流入贮液筒。管流入贮液筒。 (1)安全阀安全阀Safety Valve：冷剂压

4、力过高打开，通过管路将冷：冷剂压力过高打开，通过管路将冷 剂泄往舷外。剂泄往舷外。 (2)放空气放空气阀阀Air Release Valve：装在壳体最高处，泄放不：装在壳体最高处，泄放不 凝性气体凝性气体Non-condensable Gas。注意：应在压缩机停车注意：应在压缩机停车 时进行放气时进行放气。 (3)水室放气旋塞水室放气旋塞Water Chamber Air Release Cock：装在：装在 端盖最高处，泄放水侧空气。端盖最高处，泄放水侧空气。 问题：问题：A. 压缩机安全阀、压缩机安全阀、B. 高压继电器、高压继电器、C. 冷凝器安全阀，冷凝器安全阀， 动作压力顺序应为动

5、作压力顺序应为( )。B A C (4)水室泄水旋塞水室泄水旋塞Water Chamber Drain Cock：装在端盖：装在端盖 最低处，检修或长期停用时泄放存水。最低处，检修或长期停用时泄放存水。 船舶制冷的冷凝器几乎都是卧式壳管式。船舶制冷的冷凝器几乎都是卧式壳管式。端盖内装有防蚀端盖内装有防蚀 锌棒，或内表面涂有防蚀涂层锌棒，或内表面涂有防蚀涂层。冷凝器上通常装有：。冷凝器上通常装有： （1）安全阀（或膜）安全阀（或膜）-装在冷凝器顶部装在冷凝器顶部，通至甲板安全地，通至甲板安全地 点排往大气。点排往大气。其爆破或开启压力应不大于设计压力（但应比压其爆破或开启压力应不大于设计压力（但

6、应比压 缩机的安全阀高），缩机的安全阀高），容量容量100 L的压力容器可用熔点约的压力容器可用熔点约65 的易熔塞来代替。的易熔塞来代替。 （2）放气阀放气阀-装在冷凝器顶部靠一端处，用来泄放不凝性装在冷凝器顶部靠一端处，用来泄放不凝性 气体。气体。 （3）平衡管平衡管-从冷凝器顶部引出与后面的贮液器相通，使从冷凝器顶部引出与后面的贮液器相通，使 彼此压力平衡彼此压力平衡，便于冷剂液体流入后者；如连接两者的管路短，便于冷剂液体流入后者；如连接两者的管路短 而粗时可省去。而粗时可省去。 （4）水室放气旋塞和放水旋塞水室放气旋塞和放水旋塞-装在端盖最高及最低处，装在端盖最高及最低处， 分别用来泄

7、放水腔空气和检修前放空存水分别用来泄放水腔空气和检修前放空存水，或冬季停用时放水，或冬季停用时放水 防冻。此外，防冻。此外，冷凝器兼贮液器时下部还装有液位镜或液位计。冷凝器兼贮液器时下部还装有液位镜或液位计。 二、蒸发器 蒸发器的构造蒸发器的构造 冷却液体的蒸发器（冷却液体的蒸发器（间接式蒸发器间接式蒸发器） 冷却空气的蒸发器（冷却空气的蒸发器（直接式蒸发器直接式蒸发器） 蒸发盘管蒸发盘管Evaporating Coil(自然对流自然对流) 冷风机冷风机Fanned Air Cooler (强迫对流强迫对流) 干式壳管蒸发器干式壳管蒸发器 （间接式蒸发器）（间接式蒸发器） Closed She

8、ll-tube Dry Expansion Evaporator 蒸发盘管蒸发盘管 Evaporating Coil：主要用于鱼库、肉库主要用于鱼库、肉库 绕片式蛇行管 优点；优点；结构简单、管结构简单、管 理方便理方便. 缺点；缺点；自然对流传热自然对流传热 系数小，管路长、耗系数小，管路长、耗 材多安装麻烦，充注材多安装麻烦，充注 制冷剂量大，变温也制冷剂量大，变温也 较麻烦。较麻烦。 套片式蛇行管 冷风机由空气冷却器和通风机组成，它冷风机由空气冷却器和通风机组成，它 是强迫对流式的蒸发器。其传热系数比普通是强迫对流式的蒸发器。其传热系数比普通 盘管大盘管大46倍倍，结构紧凑，安装方便，冷

9、库，结构紧凑，安装方便，冷库 降温速度快，库内温度分布均匀，并可采用降温速度快，库内温度分布均匀，并可采用 电热融霜，融霜简便并易于实现自动控制，电热融霜，融霜简便并易于实现自动控制， 所以使用日趋普遍。高温伙食库和冷藏舱、所以使用日趋普遍。高温伙食库和冷藏舱、 冷藏集装箱等普遍采用。冷藏集装箱等普遍采用。 冷风机有使食品干耗大、蓄冷能力小，冷风机有使食品干耗大、蓄冷能力小， 结霜严重时会堵塞冷风气流等缺点，而且风结霜严重时会堵塞冷风气流等缺点，而且风 机还会增加热负荷机还会增加热负荷(在保温期间约占热负荷在保温期间约占热负荷 的的20%30%)。 冷风机的空气冷却器各蛇形管均采用并冷风机的空

10、气冷却器各蛇形管均采用并 联形式，以联形式，以保证制冷剂进人空气冷却器的压保证制冷剂进人空气冷却器的压 降所对应的饱和温度差不超过降所对应的饱和温度差不超过45。 3 3 冷风机冷风机 蒸发器工作时的制冷量大致与传热温差成正比。设计时增蒸发器工作时的制冷量大致与传热温差成正比。设计时增 大传热温差，即可在制冷量一定的情况下缩小蒸发器的尺寸，大传热温差，即可在制冷量一定的情况下缩小蒸发器的尺寸， 但这需降低蒸发温度，会导致制冷装置的制冷系数下降。但这需降低蒸发温度，会导致制冷装置的制冷系数下降。因此，因此， 在设计时总是将蒸发器的在设计时总是将蒸发器的传热温差传热温差选在一个合适的范围内。选在一

11、个合适的范围内。 冷却空气的冷风机、蒸发盘管取冷却空气的冷风机、蒸发盘管取5 510 10 ； 冷却液体的则氨取冷却液体的则氨取55，氟利昂取，氟利昂取6 61010。 蒸发器的设计制冷量一般取冷库额定热负荷的蒸发器的设计制冷量一般取冷库额定热负荷的1.11.11.21.2倍。倍。 蒸发器实际换热性能降低的原因：蒸发器实际换热性能降低的原因：冷剂供液不足；结霜严冷剂供液不足；结霜严 重；风速降低；滑油积存太多；脏堵。重；风速降低；滑油积存太多；脏堵。 由于设计不匹配或管理不当，导致库温未到下限时蒸发压由于设计不匹配或管理不当，导致库温未到下限时蒸发压 力过低，会使压缩机在低压继电器作用下提前停

12、车，从而导致力过低，会使压缩机在低压继电器作用下提前停车，从而导致 启停频繁。启停频繁。 蒸发器总结蒸发器总结 船舶制冷装置蒸发器大多用直接冷却式，有两种形式：船舶制冷装置蒸发器大多用直接冷却式，有两种形式： （1）冷却排管。）冷却排管。上面进液，下面回气，以便滑油返回压上面进液，下面回气，以便滑油返回压 缩机。它靠自然对流，传热系数很小。缩机。它靠自然对流，传热系数很小。 （2）冷风机。）冷风机。冷剂湿蒸气先进入垂直安装的分液器，然冷剂湿蒸气先进入垂直安装的分液器，然 后均匀进入许多并联的蛇形肋片铜管，管外有风机送风，传后均匀进入许多并联的蛇形肋片铜管，管外有风机送风，传 热系数是冷却排管的

13、热系数是冷却排管的46倍，故尺寸紧凑，充冷剂少，安装倍，故尺寸紧凑，充冷剂少，安装 方便，便于自动控制电热融霜，而且库内的空气循环好，必方便，便于自动控制电热融霜，而且库内的空气循环好，必 要时还可利用融霜电加热器来加热空气。目前船舶高温冷库要时还可利用融霜电加热器来加热空气。目前船舶高温冷库 几乎全用冷风机，新船低温库大多也用冷风机。缺点是风机几乎全用冷风机，新船低温库大多也用冷风机。缺点是风机 使热负荷增大，食物水分丧失快，蓄冷能力也小，故低温库使热负荷增大，食物水分丧失快，蓄冷能力也小，故低温库 仍有用冷却排管的。仍有用冷却排管的。 一、滑油分离器一、滑油分离器 二、储液器二、储液器 三

14、、干燥器三、干燥器 四、回热器四、回热器 辅助设备按照它们的作用，基本上可以分为两大类：辅助设备按照它们的作用，基本上可以分为两大类： (1)(1)维持制冷循环正常工作的设备，如两级压缩的维持制冷循环正常工作的设备，如两级压缩的中间冷中间冷 却器却器等；等； (2)(2)改善运行指标及运行条件的设备，如改善运行指标及运行条件的设备，如油分离器、集油油分离器、集油 器、氨液分离器、空气分离器以及各种贮液桶器、氨液分离器、空气分离器以及各种贮液桶( (或器或器) )等。等。 第六节第六节 制冷装置的辅助设备制冷装置的辅助设备 一、滑油分离器一、滑油分离器 在蒸汽压缩式制冷系统中，经压缩后的氨蒸汽在

15、蒸汽压缩式制冷系统中，经压缩后的氨蒸汽( (或氟利昂蒸或氟利昂蒸 汽汽) )，是处于高压高温的过热状态。由于排出时的流速快、温度，是处于高压高温的过热状态。由于排出时的流速快、温度 高。高。汽缸壁上的部份润滑油，由于受高温的作用难免成油蒸汽及汽缸壁上的部份润滑油，由于受高温的作用难免成油蒸汽及 油滴微粒与制冷剂蒸汽一同排出。且排汽温度越高、流速越快，油滴微粒与制冷剂蒸汽一同排出。且排汽温度越高、流速越快， 则排出的润滑油越多。所以当润滑油随制冷剂一起进入冷凝器和则排出的润滑油越多。所以当润滑油随制冷剂一起进入冷凝器和 蒸发器时会在传热壁面上凝成一层油膜，使热阻增大，从而会使蒸发器时会在传热壁面

16、上凝成一层油膜，使热阻增大，从而会使 冷凝器和蒸发器的传热效果降低，降低制冷效果。冷凝器和蒸发器的传热效果降低，降低制冷效果。 在蒸发表面上附有在蒸发表面上附有0.1mm0.1mm油膜时，将使蒸发温度降低油膜时，将使蒸发温度降低2.52.5， 多耗电多耗电11111212。所以必须在压缩机与冷凝器之间设置油分离器，所以必须在压缩机与冷凝器之间设置油分离器， 以便将混合在制冷剂蒸汽中的润滑油分离出来。以便将混合在制冷剂蒸汽中的润滑油分离出来。 作用作用：(1)将压缩机排气中的滑油分将压缩机排气中的滑油分 离出来；离出来；(2)将分离出来的滑油送回将分离出来的滑油送回 压缩机。压缩机。 浮球式自动

17、浮球式自动 回油阀回油阀 手动回油阀手动回油阀 滤网滤网 注意注意：管路不长的：管路不长的(小型小型)氟系统氟系统可可 不设滑油分离器，在管路上设计保不设滑油分离器，在管路上设计保 证回油。证回油。 压缩机 集油弯 滑油分离器的回油管的回油管 减小回油流速，降低浮球阀压降， 减轻刷蚀 压缩机 分离器 时热(回油)时冷(停止回油) 随压缩机启闭，防 止排气漏回曲轴箱 制冷机组出现制冷机组出现“奔油奔油”是指冷冻机油和制冷剂在油分离是指冷冻机油和制冷剂在油分离 器中不能正常分离，油随制冷剂进入制冷系统的一种故障。器中不能正常分离，油随制冷剂进入制冷系统的一种故障。 此故障不但使制冷效果降低，严重时

18、使机组不能运行。此故障不但使制冷效果降低，严重时使机组不能运行。 制冷机组出现制冷机组出现奔油奔油的主要原因有：的主要原因有：1、供液量过大；、供液量过大；2、 油温、排温过低；油温、排温过低；3、增载过快、过猛；、增载过快、过猛；4、冷冻机油充注过、冷冻机油充注过 量；量；5、热负荷降低。、热负荷降低。 奔油奔油 滑油分离器总结滑油分离器总结 装在压缩机排出端，分离排气带出的大部分滑油，使之直装在压缩机排出端，分离排气带出的大部分滑油，使之直 接返回活塞式压缩机的曲轴箱（半封闭式回至吸气管）。接返回活塞式压缩机的曲轴箱（半封闭式回至吸气管）。虽然虽然 工作正常时滑油能随冷剂返回压缩机，但油进

19、蒸发器太多会使工作正常时滑油能随冷剂返回压缩机，但油进蒸发器太多会使 蒸发压力下降，制冷量降低。蒸发压力下降，制冷量降低。小型伙食冷库或空调制冷装置管小型伙食冷库或空调制冷装置管 路不长，也有省去的。路不长，也有省去的。 氟利昂制冷装置滑油分离器多采用过滤式，滑油被金属滤氟利昂制冷装置滑油分离器多采用过滤式，滑油被金属滤 网分离，返回压缩机的方法有两种：网分离，返回压缩机的方法有两种： （1）由浮球阀控制；）由浮球阀控制； （2）由电磁阀控制，电磁阀靠延时继电器控制在压缩机启）由电磁阀控制，电磁阀靠延时继电器控制在压缩机启 动动2030 min后开启，以免刚启动时分出的油不多，气态冷剂后开启，

20、以免刚启动时分出的油不多，气态冷剂 向压缩机回流；而压缩机停车时电磁阀同步关闭。回油还要经向压缩机回流；而压缩机停车时电磁阀同步关闭。回油还要经 过带阻尼孔的节流元件以控制回油速度。过带阻尼孔的节流元件以控制回油速度。 二、贮液器Liquid Receiver 1. 在制冷剂循环量减少时避免制冷剂液位 升高，浸没冷凝器冷却管，妨碍冷凝。 2. 在制冷剂循环量增大时及系统稍有漏泄 时仍保持足够制冷剂液位。 3. 制冷装置检修或长期停用时，可将系统 中全部制冷剂贮存在贮液器中，减少漏失。 小型制冷剂装置不专设贮液器，以冷凝器下 部兼作贮液器。 贮液器容积：冷剂全部收回占80%容 积，正常工作时液位

21、1/31/2。 贮液器的平衡管的平衡管 1. 使贮液器、冷凝器压力平衡，便于制冷剂 靠重力流入贮液器。 2. 将贮液器中的制冷剂蒸气引回冷凝器。 平衡管的作用 平衡管 冷凝器 贮液器 贮液井 贮液器贮液器的的贮液井贮液井 1. 在船舶摇摆时，减少出液管口液封所需的 液体数量。 2. 使杂质和污物沉于底部，防止堵塞管路和 阀件。 贮液井的作用 平衡管 冷凝器 贮液器 贮液井 系统长期停用， 冷剂收回时关闭。 贮液器总结贮液器总结 装在冷凝器后用来储存液态冷剂，作用是：装在冷凝器后用来储存液态冷剂，作用是： （1）提供存放冷剂的空间。热负荷减小时可防止冷凝器）提供存放冷剂的空间。热负荷减小时可防止

22、冷凝器 中液位太高；热负荷增大或系统冷剂有漏失时，可防止膨胀中液位太高；热负荷增大或系统冷剂有漏失时，可防止膨胀 阀供液不足。阀供液不足。 （2）必要时收存系统中的冷剂，减少漏失。小型装置以）必要时收存系统中的冷剂，减少漏失。小型装置以 冷凝器兼之。冷凝器兼之。 贮液器通常设有液位观察镜和安全阀（或易熔塞）。大贮液器通常设有液位观察镜和安全阀（或易熔塞）。大 小应保证系统全部制冷剂存入后不超过其容积的小应保证系统全部制冷剂存入后不超过其容积的80%，正常，正常 工作时保持液位工作时保持液位1/31/2。 氟利昂中混有水时对系统产成的不良影响： 1. 腐蚀金属，形成杂质。 氟利昂+水 金属氧化物

23、 水解 酸性物质 2. 在膨胀阀、蒸发器处形成冰塞。 三、干燥器三、干燥器Drier 通常在贮液器后、回热器前之间的液体管 路上设置干燥器。 干燥剂滤网 干燥剂Desiccant, Drier 硅胶Silica Gel 变色硅胶 吸水后加热(140160 C) 可再生使用。 1.过滤-干燥器应定期清洗滤器、再生或更换 干燥剂。 2.充填干燥剂须压实，以免互相摩擦产生碎末。 3.干燥器应设旁通管路，正常运行时干燥器进 行旁通。 干燥过滤器总结干燥过滤器总结 氟利昂制冷系统应设干燥器，它布置在贮液器后液管上，常氟利昂制冷系统应设干燥器，它布置在贮液器后液管上，常 与过滤器做成一体，能旁通并关断。与

24、过滤器做成一体，能旁通并关断。通常压缩机吸口和膨胀阀进通常压缩机吸口和膨胀阀进 口也设过滤器。口也设过滤器。 吸收性干燥剂（无水氯化钙、氧化钙等）能将水吸收成结晶吸收性干燥剂（无水氯化钙、氧化钙等）能将水吸收成结晶 水或与水发生化学反应，吸水能力强，价格低，但吸水后易成糊水或与水发生化学反应，吸水能力强，价格低，但吸水后易成糊 状，只宜临时用。状，只宜临时用。氟利昂制冷装置一般用吸附性干燥剂，靠内部氟利昂制冷装置一般用吸附性干燥剂，靠内部 细孔吸水，常用的是硅胶，不会吸附滑油和氟利昂。细孔吸水，常用的是硅胶，不会吸附滑油和氟利昂。硅胶吸足水硅胶吸足水 分后会变色，分后会变色，加热到加热到140

25、160并保持并保持34 h可再生，多次再可再生，多次再 生便不宜再用。生便不宜再用。分子筛吸水强，但较贵，初用前活化和吸足水后分子筛吸水强，但较贵，初用前活化和吸足水后 再生都要加热到再生都要加热到450550保持保持6 h，再冷却，再冷却2 h。R134a和常和常 用的混合冷剂只能用分子筛为干燥剂用的混合冷剂只能用分子筛为干燥剂。 干燥器在充冷剂或换油、拆修压缩机等操作后一段时间内，干燥器在充冷剂或换油、拆修压缩机等操作后一段时间内， 以及系统中出现冰塞时接入系统使用。正常运行后可以旁通，以以及系统中出现冰塞时接入系统使用。正常运行后可以旁通，以 免液态冷剂压降太大而闪气，并减少干燥剂污染或

26、产生粉末进系免液态冷剂压降太大而闪气，并减少干燥剂污染或产生粉末进系 统的可能。统的可能。 问题：装置运行时干燥器如果堵塞，其后面管 路会有( )现象(感觉)。发凉、结露 干燥器长期结入系统的不利影响包括( )。 A. 流阻大，冷剂闪气 B. 干燥剂易被滑油和杂质污染 C. 增加干燥剂粉末进入系统机会 D. 使水分重新进入系统 管内液，管外气 四、回热器四、回热器 1. 使液态制冷剂过冷，防止闪气。2. 使气态制冷剂过热，防止压缩机液击。小型制冷装置不设专门回热器，只将液管 和吸气管紧靠在一起，外包隔热材料。 1、制冷系统中滑油分离器通常设在、制冷系统中滑油分离器通常设在_。 A压缩机吸入端压

27、缩机吸入端 B压缩机排出端压缩机排出端 C冷凝器出口端冷凝器出口端 D贮液器出口端贮液器出口端 2、氟利昂开启式活塞制冷压缩机的滑油分离器分出的滑油通、氟利昂开启式活塞制冷压缩机的滑油分离器分出的滑油通 常是常是_。 A放至油污柜放至油污柜 B排回到吸气管排回到吸气管 C直接排回到曲轴箱直接排回到曲轴箱 D经吸气腔回油孔回到曲轴箱经吸气腔回油孔回到曲轴箱 3、氟利昂半封闭式活塞制冷压缩机的滑油分离器分出的滑油、氟利昂半封闭式活塞制冷压缩机的滑油分离器分出的滑油 通常是通常是_。 A放至油污柜放至油污柜 B排回到吸气管排回到吸气管 C直接排回到曲轴箱直接排回到曲轴箱 D经吸气腔回油孔回到曲轴箱经

28、吸气腔回油孔回到曲轴箱 4、关于制冷装置滑油分离器的以下说法中错误的是、关于制冷装置滑油分离器的以下说法中错误的是_。 A所有制冷装置都须设置所有制冷装置都须设置 B不能将排气带油全部分出不能将排气带油全部分出 C氟利昂装置多采用过滤式氟利昂装置多采用过滤式 D分出的油自动返回吸入端分出的油自动返回吸入端 5、氟利昂制冷装置工作正常时，制冷剂将少量滑油带入系统不、氟利昂制冷装置工作正常时，制冷剂将少量滑油带入系统不 会使会使_。 A冷凝器换热性能变差冷凝器换热性能变差 B蒸发压力和制冷量降低蒸发压力和制冷量降低 C曲轴箱油位越来越低曲轴箱油位越来越低 DA和和C 6、制冷装置贮液器的功用不包括、制冷装置贮液器的功用不包括_。 A热负荷减少时避免冷凝器中液位太高热负荷减少时避免冷凝器中液位太高 B热负荷大时避免膨胀阀供应液态制冷剂不足热负荷大时避免膨胀阀供应液态制冷剂不足 C检修或长期停用时收存制冷剂，减少漏泄检修或长期停用时收存制冷剂，减少漏泄 D通过顶部放气阀释放不凝性气体通过顶部放气阀释放不凝性气体 7、制冷装置贮液器设在靠近、制冷装置贮液器设在靠近_处。处。 A压缩机吸入口压缩机吸入口 B压缩机排出口压缩机排出口 C冷凝器出口冷凝器出口 D蒸发器出口蒸发器出口 8、氟利昂制冷系统的干燥器通常设在、氟利昂制冷