1、船舶余热吸收式制冷空调摘要:结合利用能量、余热利用率、结构要求、运行情况、保养维修、投资成本等方面综合比较，可以看出吸附式和吸收式制冷应用在船舶上具有很多优点，但是分别都存在体积庞大和怕摇晃等缺点，阻碍其普及。从而得出通过柴油机废气涡轮同轴直接带动压缩机制冷具有较大优势;该结论可供选择船舶余热制冷技术参考。 关键词: 保养维修; 投资成本; 吸附式制冷;吸收式制冷; 船舶余热 中图分类号： F407.474 文献标识码： A 随着近年油价猛涨，利用船舶余热制冷又成为一个比较热门的研究。采用合适的利用船舶余热制冷方式，可以充分利用大量余热，更可以有效地降低运输成本，起到了节能和环保的作用。本文将
2、针对这个问题进行比较深入的研究，对选择最为合适的利用船舶余热制冷方式进行论证，使之余热利用更为合理。为实船的余热利用系统设计提供思路，有一定的参考价值。 1 船舶余热利用与分析 当代船舶柴油机的热效率在热机中是最高的，但一般也只达 35%50%，其余 50%以上的热量被排气、冷却水带走。低速二冲程柴油机的排气温度在 300左右，中速四冲程柴油机的排气温度在 380左右，柴油机冷却水的温度在 6085，辅助锅炉的排气温度在 150250，对这部分余热的充分利用则是船舶节能与环保的关键所在，也将有效地减少船舶运输成本。 船舶余热用途 船舶余热利用的方法越来越多，现将船舶余热的利用途径用图 1 的方
3、式表达出来。可见，船舶余热的利用途径有两种，一种是用于加热，如乘员生活所需的热水、远洋船将海水蒸馏以制造淡水、寒冷季节的舱室取暖以及油类的加热保温等所需的蒸汽和热水等；另一种用途是用于产生动力，通常是通过余热锅炉产生蒸汽驱动汽轮发电机发电而并入船舶电网，可节省柴油。 船舶余热计算 1.3 主柴油机的热平衡分析 本船主柴油机的热平衡图见图 2。即柴油机的发热量仅有 50%左右的变成了有效功，而排气、冷却介质及其他途径带走的热量约占到 50%；其中，排气带走的热量，约占到 32.9% 1.4 主柴油机排气的热平衡分 该船主机排气余热的能量利用情况见图 3，排气余热的利用是使用了废气涡轮增压器和废气
4、锅炉。 2船舶余热制冷技术 大型船舶利用的柴油机排气余热能量相当大，因此余热利用也越来越受重视。目前，比较有希望用于船舶余热制冷的主要是如下四种方式和手段： 2.1 通过废气涡轮同轴直接带动压缩机制冷，柴油机排气温度一般是 300380左右，可以通过余热锅炉产生蒸汽驱动汽轮发电机发电来带动压缩式制冷机(简称汽电压缩制冷)，从而节省大量柴油；或并入船舶电网。但是，上述技术还远不如通过废气涡轮同轴直接带动压缩机制冷（简称涡轮压缩制冷）来得简单（见图 4） ，而且效率明显增高。目前增压器的效率可以达到 6575%，通过废气涡轮同轴直接带动压缩机制冷时效率可以达到 30%，它们的能效比较如图 5。 2
5、.2 利用船舶余热的吸收式制冷 吸收式制冷机组根据驱动能源分为热水型、蒸汽型、直燃型机组等。热水型机组性能系数 COP 比较低，因此船舶上的低温热水没有多大的实用价值。蒸汽型机组分为单效和双效两种类型。单效机的热力系数为0.650.75，而双效机的热力系数可达 1.11.2，可以利用船舶废气锅炉产生的饱和蒸汽来达到制冷的目的。考虑到船舶蒸汽的压力以及船舶的倾斜、摇摆、冲击和振动，为防止溴化锂水溶液进入冷凝器引起污染，而将发生器与冷凝器分开，采用三筒型双效结构形式。船舶上由于没有燃气供应，加之柴油机的排气温度难以满足直燃机组的需求，故也不予以考虑。 2.3 利用船舶余热的吸附式制冷 如图 6 利
6、用船舶余热的吸附式制冷空调系统原理图所示，由于吸附式制冷工作是间歇的，而船舶柴油机排气是连续的，为使系统连续工作，故采用两吸附床交替工作的循环方式。 以万吨级货轮“庆阳”号为例，其主柴油机功率为 12000 kW，即使在部分负载 10000 kW 下工作时，考虑到透平增压、废气锅炉对能量的再利用之后，最终排气中所蕴含的废热量仍高达 800 kW；若吸附式制冷系统的性能系数值达到 0.3 时（目前吸附式制冷系统性能系数值可达到 0.600.80） ，其制冷量即为 240 kW，完全可满足船舶空调对制冷量的要求（该船的空调制冷量为 200 kW） 。 2.4 利用船舶余热的喷射式制冷 喷射式制冷系
7、统可以应用在大型船舶上，从而充分利用船舶的余热。喷射式制冷机是一种以热能为动力、以液体制冷剂在低压下蒸发吸热来制取冷量的制冷机。它采用单一物质作为循环工质，目前通常是水。近年来，为了达到特殊的目的（如制取 0以下的低温） ，蒸汽喷射式制冷机系统可以采用其它的工质作为制冷剂，如氟利昂等，这样更有利将喷射式制冷系统应用于船舶上。 3 结束语 综上所述，通过对前述压缩式制冷、喷射式制冷、吸收式制冷和吸附式制冷分析和论述可以看出，压缩式制冷的制冷系数最高，喷射式制冷的制冷系数次之，吸收式和吸附式制冷的制冷系数较低。废气涡轮同轴直接带动压缩机制冷能效高，虽然有运动部件、维修保养费用较高等不足，笔者认为采用柴油机废气涡轮同轴直接带动压缩机制冷更合适。 参考文献： 1 任文江，施润华.船舶动力装置节能M.上海:上海交通大学出版社，1991.145147. 2 船舶主机热平衡分析及其余热利用J.船海工程，2008，37（2）：6669. 3 陈武，蔡振雄.船舶吸附式空调制冷系统研究J.水运科技信息，1999，3:1315.779
