◎ 關(guān)建賓 肇慶海事局

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船舶食品冷藏庫的改造設(shè)計

◎ 關(guān)建賓 肇慶海事局

本文首先介紹了廣東某船舶公司6萬噸貨輪食品冷藏庫的概況以及相關(guān)技術(shù)參數(shù)，由于原制冷系統(tǒng)的部分設(shè)備老化，管路較為復(fù)雜，而且使用的是R12制冷劑，世界各個航區(qū)的環(huán)境保護(hù)對船舶冷庫運(yùn)行的要求提高，不能符合環(huán)保和節(jié)能的要求。本文根據(jù)冷庫的技術(shù)參數(shù)和使用要求進(jìn)行各庫熱負(fù)荷的計算，對冷庫冷卻設(shè)備負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷進(jìn)行計算，并從經(jīng)濟(jì)性和所選設(shè)備的合理性進(jìn)行分析，得出合理化的結(jié)論。

冷庫 制冷 R134a 壓縮機(jī) 熱力融霜

1.原食品冷藏庫的內(nèi)部布置及設(shè)計

該船食品冷藏庫共有三個庫，分別是肉庫、魚庫、蔬菜庫，經(jīng)實(shí)際測量，該船舶冷庫各庫容積如下：肉庫19.67m3；魚庫16.76m3；蔬菜庫29.52m3；在肉庫和魚庫中裝有冷風(fēng)機(jī)，蔬菜庫中采用盤管式蒸發(fā)器。經(jīng)查該船建造完工圖紙資料，查到了隔熱材料的有關(guān)數(shù)據(jù)，該冷庫設(shè)置一冷藏緩沖間，用于減少船用冷庫門開啟的耗冷量。

2.計算伙食冷庫的制冷量

2.1制冷劑的選用

由于原制冷系統(tǒng)的部分設(shè)備老化，管路較為復(fù)雜，而且使用的是R12制冷劑，由于世界各個航區(qū)的環(huán)境保護(hù)對船舶冷庫運(yùn)行的要求提高，不能符合環(huán)保和節(jié)能的要求，本設(shè)計系統(tǒng)改用R134a制冷劑，R134a不但具有無毒、無臭、不燃燒、與空氣混合不爆炸等優(yōu)點(diǎn)，其傳熱性能優(yōu)于R12，R134a蒸發(fā)和冷凝傳熱系數(shù)比Rl2高出25％以上，在換熱器表面積不變的條件下，可減少傳熱溫差，減低傳熱損失，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。

2.2庫內(nèi)外溫度的確定

室外計算溫度取32℃，相對濕度取80％；室內(nèi)溫度選?。喝鈳扉g為-19℃，魚庫為-19℃，蔬菜庫為+4℃，相對濕度為90％。

2.3庫房熱負(fù)荷的計算

冷庫熱負(fù)荷Q由四部分組成，它們分別是：由于庫房內(nèi)外溫差（包括太陽輻射熱引起的過余溫差）通過圍壁的滲入熱量，簡稱滲入熱Q1；食品在冷加工過程中放出的熱量，簡稱食品熱Q2；由于通風(fēng)換氣，外界新鮮空氣進(jìn)入庫內(nèi)而帶進(jìn)的熱量，簡稱換氣熱Q3；由于冷庫內(nèi)工作人員操作、各種發(fā)熱設(shè)備工作時產(chǎn)生的熱量以及庫門開啟帶進(jìn)的熱量，簡稱操作熱Q4。根據(jù)相關(guān)公式計算得到各庫的制冷量如表3-1所示。

2.4機(jī)械負(fù)荷的確定

確定機(jī)械負(fù)荷的目的就是選擇所需要的制冷壓縮機(jī)組的型號及臺數(shù)，冷間的機(jī)械負(fù)荷可不考慮各負(fù)荷折減系數(shù)，冷損耗補(bǔ)償系數(shù)R可取1.07，制冷系統(tǒng)所需配置的制冷量Q0為13.8kW。

3.制冷壓縮機(jī)及其他設(shè)備的選擇

表3　-1 各庫制冷量

3.1制冷壓縮機(jī)組的選擇

制冷壓縮冷凝機(jī)組是由一臺或幾臺制冷壓縮機(jī)、冷凝器、貯液器（需要時）以及附件等組成的組合體，用于壓縮及液化制冷劑。

由上面的計算參數(shù)可知，該輪船的冷庫屬于低溫工況的冷庫，此冷庫的機(jī)械負(fù)荷為13.8kW，查開利公司的壓縮機(jī)技術(shù)參數(shù)表可知，選用上海庫寶制冷設(shè)備有限公司生產(chǎn)的開利品牌的06ER475型壓縮機(jī)組。

3.2熱力膨脹閥的選擇

根據(jù)設(shè)計工況的蒸發(fā)溫度、冷凝器最低使用冷凝溫度，按管路條件計算出膨脹閥壓差，再根據(jù)閥的容量表求得其容量，使之適當(dāng)大于蒸發(fā)器設(shè)計制冷量即可。一般來說，膨脹閥容量比蒸發(fā)器制冷量大20％～30％較為適宜。但有的蒸發(fā)器工作中傳熱溫差變化范圍大，制冷量變化也就大（例如空調(diào)裝置蒸發(fā)器和單機(jī)多庫伙食冰機(jī)的低溫庫蒸發(fā)器），膨脹閥容量就要適當(dāng)選大些。有的制冷量變化大的蒸發(fā)器并聯(lián)裝有2個各帶供液電磁閥的膨脹閥，視情況切換使用。

3.3自動熱力融霜

本系統(tǒng)采用自動熱力融霜，自動熱力融霜是利用制冷機(jī)本身所產(chǎn)生的高溫過熱蒸氣，直接排至低壓設(shè)備——蒸發(fā)器排管內(nèi)，由于過熱蒸汽溫度高，進(jìn)入掛霜的蒸發(fā)器排管后，霜受管內(nèi)溫升而溶化，達(dá)到除霜的目的。自動熱力融霜的第二作用可以幫助蒸發(fā)器排管的放油工作。自動熱力融霜代替人工掃霜，大大減輕了勞動強(qiáng)度，而且時間快、效率高。

4.探討方案的可行性

4.1從設(shè)備選擇上分析

（1）在本系統(tǒng)中，選擇二臺同樣的壓縮機(jī)，一臺工作，一臺備用，共有三個冷庫，各庫之間采用并聯(lián)方式，系統(tǒng)在正常工作的情況下，從壓縮機(jī)出來的高溫高壓的過熱蒸汽，通過冷凝器的冷凝成為過冷液體，通過熱力膨脹閥控制進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑的流量，從而保證庫溫，所以使用一臺壓縮機(jī)工作是可行的。

（2）冷凝器選用的是水冷臥式殼管式冷凝器，選用臥式的原因是其結(jié)構(gòu)緊湊，空間高度低，有利于機(jī)組化，冷卻水可以循環(huán)使用，耗水量少，操作方便，運(yùn)行可靠，根據(jù)冷庫機(jī)房的特點(diǎn)，選用臥式的合適，選用水冷的原因是空氣的放熱系數(shù)遠(yuǎn)小于水，所以水冷式冷凝器的換熱效果要比空冷式好的多，所以本系統(tǒng)選用水冷臥式殼管式冷凝器是可行的。

（3）系統(tǒng)中裝有回氣器，作用是使從三個蒸發(fā)器中出來的蒸氣混合，由于各庫的庫溫不同，出蒸發(fā)器的蒸氣的壓力就不同，使它們混合以后平衡其中的壓力，如果不設(shè)回氣器會使壓縮機(jī)吸入的壓力不穩(wěn)定。

4.2從經(jīng)濟(jì)性上分析

（1）各庫裝有溫度繼電器通過感受庫內(nèi)溫度來控制膨脹閥前電磁閥的通斷，當(dāng)庫溫達(dá)到下限時，電磁閥關(guān)閉，停止對冷庫供冷劑，當(dāng)庫溫達(dá)到上限值時，電磁閥導(dǎo)通。通過這種方式進(jìn)行控制，可以保持庫溫在設(shè)定的范圍內(nèi)，同時可以節(jié)約壓縮機(jī)的能量，提高了經(jīng)濟(jì)性。

（2）由于R134a與礦物油不相容，應(yīng)采用脂類油POE或聚二醇類油PAG，這兩種油價格都比較高，由于這兩種油吸水性能較強(qiáng)，且易與水反應(yīng)生成酸，腐蝕制冷機(jī)管路及壓縮機(jī)，使用時應(yīng)特別注意防潮，酯類油刺激眼和皮膚，在操作時應(yīng)避免接觸，并保證工作環(huán)境通風(fēng)良好。造價會高一些。

（3）制冷劑充注量應(yīng)比原來R12系統(tǒng)時少10％左右。經(jīng)科研機(jī)構(gòu)的試驗(yàn)表明，壓縮機(jī)在使用R134a與R12時的壓縮容積效率與絕熱效率并無多大變化。僅是在采用原冷凝器的情況下，用R134a替代R12后，壓縮機(jī)排氣壓力提高10％，壓縮機(jī)輸入功率約增加9％，從而影響蒸發(fā)器的換熱量，使制冷系統(tǒng)的冷量下降10％左右，冷庫耗電量也要相應(yīng)增加。

5.結(jié)語

根據(jù)上面對系統(tǒng)中設(shè)備選擇的可行性和經(jīng)濟(jì)性的分析以及系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)流程的分析，本系統(tǒng)的設(shè)計是合理的，各種設(shè)備都是根據(jù)冷庫的制冷量選擇出來的，尤其是壓縮機(jī)、膨脹閥的選擇與制冷量和制冷劑的種類緊密相關(guān)。經(jīng)過現(xiàn)場安裝調(diào)試及試驗(yàn)，系統(tǒng)各項參數(shù)優(yōu)于原系統(tǒng)，改進(jìn)后的制冷系統(tǒng)能夠滿足船舶預(yù)期需求，同時也滿足了環(huán)保的要求。

［1］史琳，朱明善等.制冷空調(diào)新技術(shù)進(jìn)展［M］.上海：上海交通大學(xué)出版社，2003.18～25.

［2］潘宗翌.制冷技術(shù)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.238～241.

［3］費(fèi)千.船舶輔機(jī)［M］.大連：大連海事大學(xué)出版社，2005.238～243.