1、1毕业论文开题报告轮机工程船舶空调节能技术研究一、选题的背景与意义船舶在不同的海域和季节航行，其环境温度和湿度变化频繁，变化幅度大。为了保证船舶的安全航行和船员生活舒适，几乎所有的远洋船舶上都设有空调装置。万吨级以上的远洋船舶空调系统耗电功率约占船舶电网总容量的20，如果在其中融入节能技术，其经济效益是十分可观的。然而，过去人们主要集中于船舶主动力装置节能方面的研究，这方面的研究已经比较成熟，因而船舶空调节能技术的改善成为船舶节能研究的一个新方向。在如今看来，船舶空调节能技术的运用，具有如下意义其一，船舶本身对燃油的需求量很大，随着近年来石油价格的不断上涨，船舶运营成本也在不断加大。因为船舶空
2、调能耗占船舶总能耗的比例相对较大，所以船舶空调节能技术能够有效地降低运输成本。其二，世界各国对节能减排的要求越来越高，世界海事组织可能会在不远的将来对船舶节能效率作出限制措施，船舶空调节能技术的研究顺应了这一要求。其三，当今的空调技术处于一个大变革时期，无氟变频空调在陆地上已初步得到应用，在船舶上的应用也是大势所趋，如果船舶空调能在这一变革过程中融入更多的节能技术，这对提升产品的创新程度和市场竞争力也是比较有益的。二、研究的基本内容与目的1对目前已用船舶空调技术现状进行分析研究。从而找到在节能方面可能存在的改进方法和技术。2对新造船舶空调和较高能耗的已用船舶空调如何进行技术改造。针对目前船舶空
3、调能耗普遍较高，能量利用率低的状况，在新造船舶空调与改装船舶空调过程中，融入变频技术、电子膨胀阀等技术，使之达到既经济，又节能的目的。3在理论分析与实践调研的基础上，对船舶空调的管理提出节能建议。轮机员在轮机管理的过程中，如果能够及时采取一些船舶空调节能方面的管理措施，譬如排放不凝性气体、清理积垢、调节膨胀阀等，这样会使船舶空调节能取得明显的效果。2三、研究的方法与技术路线通过对空调技术，特别是船舶空调技术的学习和理解，大量查阅有关船舶空调节能技术的资料文献，参考相关数据，对此进行归纳总结，找出其中具有实用意义的内容，然后再从船舶空调运行技术运用的角度和空调管理技术的角度提出自己的见解，以达到
4、节能的目的。其中，运行技术方面包括变频风机和变频空压机在船舶空调上的运用、电子膨胀阀的运用。空调管理技术方面包括系统中不凝性气体的实时排放、热交换器中积垢的清理和膨胀阀的合理调节。四、研究的总体安排与进度起止时间内容2010112020101130下达毕业论文任务201012120101220完成中外文资料收集201012212011223完成外文翻译、文献综述20112232011227完成开题报告2011227201137完成论文初稿2011321201141完成论文定稿2011452011410完成论文第一次答辩五、主要参考文献1朱波，胡强生船舶空调系统节能的分析与研究J浙江交通职业技术
5、学院学报，200822何昌伟船舶空调装置节能技术研究J暖通空调,2005（12）3杨丰明船舶制冷系统运行中的节能措施J渔业机械，2001（9）4林凌海船舶中央空调系统的节能措施广东造船，2003（1）5韩晓波船舶空调风机变频调节节能研究机电设备，2005（1）6韩厚德远洋船舶制冷节能技术与经济分析中国航海，1997（12）7刘晓晨船舶空调节能措施探讨青岛远洋船员学院学报，2007（2）8董国良变频组合式空调装置在船舶上的应用及发展前景机电设备，32006（2）9廖传善，叶振猷，卢紫珊空调设备与系统节能控制北京中国建筑工业出版社，198810英WPJONES著，谭天佑，梁凤珍译空气调节工程北京中
6、国建筑工业出版社，198911刘超，李希贺，李世祥，林波船舶制冷和空调系统的变频调速节能大连海运学院学报，1994，20（3）12梅国良，张珍船舶中央空调节能技术探讨上海造船2009，（1）13王利浅析空调节能措施资源节约与环保，2009，（5）14魏安，吕代臣远洋船舶空调装置冷却水节能分析2009,38415高广振，李太富，张彦南中央空调节能措施初探能源与环境，2009（4）16董云龙中央空调节能技术山西建筑，2009，35（22）17XIAOFENGNIU,FUXIAO,GAOMINGGEPERFORMANCEANALYSISOFLIQUIDDESICCANTBASEDAIRCONDITI
7、ONINGSYSTEMUNDERVARIABLEFRESHAIRRATIOSENERGYANDBUILDINGS,20104218OMARMALRABGHI,MOHAMMEDMAKYURTASURVEYOFENERGYEFFICIENTFOREFFECTIVEAIRCONDITIONINGENERGYCONVERSIONANDMANAGEMENT,20044519JWWAN,WJZHANG,WMZHANGANENERGYEFFICIENTAIRCONDITIONINGSYSTEMWITHANEXHAUSTFANINTEGRATEDWITHASUPPLYFANENERGYANDBUILDINGS
8、,2009414毕业论文文献综述轮机工程船舶空调节能技术研究目前，远洋船舶均设有集中式中央空调装置，万吨级以上的远洋船舶空调系统耗电功率约占船舶电网总容量的20左右，是船舶上的主要耗能装置之一。随着石油价格的不断攀升致使船舶运营成本不断加大，各大船运公司和造船企业都将面临如何对运营船舶和新造船舶进行节能增效的问题。就船舶空调的运行状况和发展前景来看，在船舶空调节能上下功夫是一种可行的办法。目前的研究认为，实现船舶空调节能包括以下几种措施在新造的船舶空调中融入节能新技术；对运营中的船舶空调进行技术改造；改进运营中船舶空调的管理技术。以下为目前一些对船舶空调节能技术的研究文献。韩晓波船舶空调风机变
9、频调节节能研究该文针对不同海区和时刻，对空调动态热负荷的变化进行分析，进而对节能指标进行计算，得出了空调风机变频调节节能能力较高的结论。远洋船舶在航行中跨越纬度大，环境温度和湿度变化频率大，因而空调负荷和空调风机所需送风量也将随之急剧变化。传统的船舶空调系统设计以满足最大负荷为依据，采用恒转速、恒功率运行方式。而空调系统约85的时间以上是在部分负荷下运行，这导致有效能量的大量损失，空调压缩机变频调速可使空调制冷量和热负荷相匹配。在压缩机变频调速后，若空调风机转速不进行调节，在压缩机转速升高时，会使蒸发压力降低，空调系统能效比下降。而在纬度较高海域，房间温度偏低，风量偏大，导致空调风机背压升高，
10、风机喘振，气流噪音增大。因此，需要同时对风机风量进行变频调节才能达到理想的节能效果。何昌伟船舶空调装置节能技术研究该文提出了船舶空调节能的多种办法，包括1调节热力膨胀阀的开度。船舶空调运行的环境复杂多变，冷负荷在大范围内不断变化。虽然热力膨胀阀可以根据外界冷负荷的变化在一定范围内自动使制冷量与之相配，但这种调节很有限，当环境温度上升时，原先设定的膨胀阀弹簧预紧度往往不能保证制冷量相应增大，这会导致蒸发压力降低，制冷系数变小，能耗增加；反之亦然。因此，轮机员在管理中应当根据负荷变化，合理调节弹簧预紧力，保持合适开度，提高经济性。2定期排放系统中的不凝性气体。5不凝性气体主要是空气，通常积聚在冷凝
11、器和储液器中，会使压缩机耗功增加。因此在管理中应定期从冷凝器和储液器上的放气阀将不凝性气体放掉。3定期放油，避免大量润滑油进入换热器系统中的润滑油一旦进入冷凝器和蒸发器中，就会在其表面形成一层油膜，产生相当大的热阻，降低传热系数。所以应当定期检查滑油分离器的自动回油情况，以防滑油大量进入换热器中。4定期除垢研究表明，冷凝器积垢厚度达15MM时，耗电量平均就要增加98。可见，轮机管理中定期对冷凝器拆洗、除垢，也是一项重要的节能措施。5利用电子膨胀阀调节制冷剂流量热力膨胀阀调节滞后时间长，调节范围小，流量脉冲大，超出一定范围就不能正常工作。电子膨胀阀能够克服这些缺点，能够使蒸发器出口过热度总是维持
12、在36度（最佳过热度）范围。林凌海船舶中央空调系统的节能措施该文认为，船舶空调的主要由各个流体机械组合而成，要达到节能的目的，就需要研究流体机械的耗电关系。鉴于关系式中其他参数基本已定，可变参数只有流体流量。因此，要达到节能目的，就需要在各种工况下都能维持最佳流体流量。在压缩机方面的研究表明，每次开机时，首先将两台机器同时按峰值投入运行，让冷冻水出口温度降至8以下，经过051小时后，关闭其中一台压缩机，这时冷冻水出口温度略有上升，但能维持较好的制冷效果，这样可以节省一台压缩机的能耗。在循环水泵方面的研究表明，如果用变量水泵替代定量水泵，用一台单泵功率的变频器联控三台水泵，实现全流量范围内的节能
13、运行，年均省电可达泵组总功率的50。该文还建议将空调箱设计成变风量系统，也可以获得不错的节能效果。刘晓晨船舶空调节能措施探讨该文提出的船舶空调节能措施除了采用变频技术和电子膨胀阀外，还提出采用半封闭螺杆式制冷压缩机也是一种较为理想的节能途径。和传统的活塞式压缩机相比，螺杆式压缩机具有这些特点无往复运动惯性力；工作平稳；没有气阀，因而可以采用高转速；单位制冷量尺寸小；在低压缩比时绝热效率高于活塞式；工作可靠等。早期使用的螺杆式压缩机为开式喷油压缩机，存在噪音大的缺点，仅用于冷藏船，而今随着半封闭式螺杆压缩机技术的成熟，使该技术用于普通商船成为可能。6王利浅析空调节能措施该文从不同角度分析了空调的
14、节能方法。首先从空调送风舱室的设置上，如果采用机器送露点送风的集中空调系统，那么由于各舱室不同的负荷造成某些空调房间在供冷时过冷过干燥，这就会造成不必要的能力浪费。因此在设计空调送风房间时应当合理分区。其次，该文认为应当降低水系统的隐形能耗，这是容易让人们忽略的问题，包括管路保温能力流失以及冷冻水流失等方面。变频组合式空调在陆地上已经得到了广泛的应用，经验证基本上性能良好，随着科学技术的进步和对船舶节能要求的提高，船用空调产品的发展和更新换代以及变频技术的日趋成熟，以变频替代定时空调将成为大趋势，从而实现船舶空调领域的变风量替代定风量空调系统。与此同时，其他的节能技术也会融入这样的技术变革中，
15、使各种技术相互促进和融合。参考文献1朱波，胡强生船舶空调系统节能的分析与研究J浙江交通职业技术学院学报，200822何昌伟船舶空调装置节能技术研究J暖通空调,2005（12）3杨丰明船舶制冷系统运行中的节能措施J渔业机械，2001（9）4林凌海船舶中央空调系统的节能措施广东造船，2003（1）5韩晓波船舶空调风机变频调节节能研究机电设备，2005（1）6韩厚德远洋船舶制冷节能技术与经济分析中国航海，1997（12）7刘晓晨船舶空调节能措施探讨青岛远洋船员学院学报，2007（2）8董国良变频组合式空调装置在船舶上的应用及发展前景机电设备，2006（2）9廖传善，叶振猷，卢紫珊空调设备与系统节能控
16、制北京中国建筑工业出版社，198810英WPJONES著，谭天佑，梁凤珍译空气调节工程北京中国建筑工业出版社，198911刘超，李希贺，李世祥，林波船舶制冷和空调系统的变频调速节能大连海运学院学报，1994，20（3）12梅国良，张珍船舶中央空调节能技术探讨上海造船2009，（1）13王利浅析空调节能措施资源节约与环保，2009，（5）714魏安，吕代臣远洋船舶空调装置冷却水节能分析2009,38415高广振，李太富，张彦南中央空调节能措施初探能源与环境，2009（4）16董云龙中央空调节能技术山西建筑，2009，35（22）17XIAOFENGNIU,FUXIAO,GAOMINGGEPERF
17、ORMANCEANALYSISOFLIQUIDDESICCANTBASEDAIRCONDITIONINGSYSTEMUNDERVARIABLEFRESHAIRRATIOSENERGYANDBUILDINGS,20104218OMARMALRABGHI,MOHAMMEDMAKYURTASURVEYOFENERGYEFFICIENTFOREFFECTIVEAIRCONDITIONINGENERGYCONVERSIONANDMANAGEMENT,20044519JWWAN,WJZHANG,WMZHANGANENERGYEFFICIENTAIRCONDITIONINGSYSTEMWITHANEXHAU
18、STFANINTEGRATEDWITHASUPPLYFANENERGYANDBUILDINGS,2009418本科毕业论文（20届）船舶空调节能技术研究摘要船舶空调系统的节能，是船舶节能的一个重要方向，关系到船舶运营成本的高低。本文分别从船舶空调技术运用的角度和空调管理的的角度提出了一些节能措施，分析了不同措施的节能原理。其中，技术运用方面包括变频技术在压缩机和风机上的运用，电子膨胀阀的运用以及吸收式空调在船舶上的运用，重点介绍了吸收式空调技术用于船舶空调的可行性和节能效果；空调管理方面包括膨胀阀开度的调节、滑油和不凝性气体的排放、积垢的清除和空调运行参数的合理调节。关键词船舶空调；节能；变频
19、技术；电子膨胀阀；吸收式；空调管理ABSTRACTTHEENERGYSAVINGONSHIPAIRCONDITIONINGSYSTEMISANIMPORTANTDIRECTIONOFSHIPENERGYSAVING,RELATESTOTHECOSTSOFSHIPOPERATINGTHISPAPERPUTSFORWARDSOMEENERGYSAVINGMEASURESRESPECTIVELYFROMSHIPAIRCONDITIONINGTECHNOLOGYUSINGANDAIRCONDITIONINGMANAGEMENT,ANALYSESTHEENERGYSAVINGPRINCIPLEOFDIF
20、FERENTMEASURESINTECHNOLOGYUSING,INCLUDEVARIABLEFREQUENCYTECHNOLOGYUSEDONCOMPRESSORANDDRAUGHTFAN,APPLICATIONOFELECTRONICEXPANSIONVALVEANDABSORPTIONAIRCONDITIONINGUSEDONSHIP,ESPECIALLYINTRODUCEDTHEFEASIBILITYANDENERGYEFFICIENCYOFABSORPTIONAIRCONDITIONINGUSEDONSHIPAIRCONDITIONINGMANAGEMENTINCLUDEADJUST
21、EXPANSIONVALVEOPENING,DISCHARGELUBRICATINGOILANDNONCONDENSIBLEAIR,CLEANTHEFOULINGANDREASONABLYADJUSTTHEOPERATINGPARAMETERSOFSHIPAIRCONDITIONINGKEYWORDSSHIPAIRCONDITIONINGENERGYSAVINGVARIABLEFREQUENCYTECHNOLOGYELECTRONICEXPANSIONVALVEABSORPTIONAIRCONDITIONINGMANAGEMENT1目录0引言21船舶空调变频节能技术211压缩机变频212压缩机
22、变频节能原理分析313风机变频414风机变频调节节能分析415空调风机变频控制原理62吸收式空调节能技术621吸收式空调原理622吸收式空调用于船舶上的节能分析73电子膨胀阀的应用104船舶空调在运行管理中可采取的节能措施1041调节膨胀阀的开度1142定期排放系统中的不凝性气体1143定期放油1144定期除垢1245合理调节新风比和温度、湿度125结论12致谢错误未定义书签。参考文献1320引言船舶在不同的海域和季节航行，所处环境温度和湿度变化频繁，变化幅度大。为了保证船舶的安全航行和船员生活舒适，几乎所有远洋船舶上都设有空调装置。由于过去对船舶空调节能方面的研究不够充分，以致空调能耗较大，
23、能量利用率不高，船舶空调节能具有广阔的研究空间。万吨级以上船舶空调系统耗电功率约占船舶电网总容量的20，如果在其中融入节能技术，经济效益是很很明显的。1船舶空调变频节能技术自然界的空气状态参数（温度、湿度等）总是不断变化的，为了保持人类所处环境的舒适性，这就需要对空气进行调节，调节通常包括加温、加湿或降温、除湿过程，空调具有对这些参数进行调节的能力。对空气参数的调节主要由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器“四大件”来完成，制冷时压缩机将气态制冷剂压缩为高温高压的液态制冷剂，然后送到冷凝器散热后形成低温高压的液态制冷剂，液态制冷剂经膨胀阀释压后进入蒸发器，液态制冷剂在蒸发器中蒸发后被压缩机抽走，从而
24、使蒸发器维持低温状态，外界空气流过蒸发器后降温除湿，降温后的空气被送往室内以保持室内低温。制热时由四通阀改变制冷剂的流动方向，使制冷剂在冷凝器与蒸发器的流动方向与制冷时相反，从而使空气吸收冷凝器散发出的热。空气的循环由风机来维持；制冷剂的循环由压缩机来维持，二者都需要消耗外界能量。风机和压缩机由电动机带动，因为电动机转速不变，这对负荷时常变化的空调节能来说是十分不利的。由异步电动机转速与电源频率成正比可知，改变电源频率即可改变电动机转速，即通过压缩机变频和风机变频都可以减少不必要的能耗。11压缩机变频在空调的各个组成部分中，压缩机是最核心的部分，也是消耗空调能量的最主要部分。传统空调中通常使用
25、的是定速压缩机，即压缩机运转时转速是不变的，当室内温度达到设定值后，压缩机必须靠停机保持温度不再变化，这就导致空调频繁启停，系统会产生一次次瞬间大电流，室内温度波动较大，这是导致能耗增加的一个方面。从另一个方面讲，船舶空调装置按最大负荷设计配置，因此最高效率只能在最大负荷下实现，但由于船舶航区、昼夜的变化，船舶空调大部分时间都是在部分负荷下工作，因此，效率也不高。理想的情况是空调压缩机的转速能根据空调的热负荷相应变化，这样能使空调总是工作在高效区。采用压缩机变频调节，是在部分负荷下保证压缩机有效输出功和系统热负荷相匹配、降低能耗的最佳选择。312压缩机变频节能原理分析当外界环境温度较高、热负荷
26、较大时，压缩机应工作在较高转速下，使压缩机输出功率、制冷剂流量和制冷量能满足热负荷的要求。此时虽然压缩机总耗功会提高，但由于制冷剂气体和压缩机缸体的热交换量减少、以及吸排气阻力损失的相对减少，会使压缩机的单位压缩功相应下降。相反，在环境温度较低时，冷凝压力下降，制冷系统热负荷下降，此时运用变频调速技术，调节压缩机转速使之处于低速运行状态。低速运行虽然会引起压缩机输气量和制冷剂流量的下降，可能使制冷气体不足以按高转速工况设计的吸、排气间的弹簧压力，导致吸、排气阀开度减小，气体流动阻力增大，容积效率减小，制冷剂和气缸热交换损失增大。但是，随着转速的下降，压缩机绝热效率和制冷系数却有较大的提高。船舶
27、空调系统制冷系数COP与绝热效率I的关系式可表示为IIII12IPHMHHHMCOP式中M制冷剂质量流量，KG；1H冷凝器出口饱和液体焓值，KJ/KG；2H压缩机吸入饱和蒸汽焓值，KJ/KG；IH等熵压缩前后焓差，KJ/KG；IP压缩机轴功率和指示功率之差，KW。由上式可以看出，当转速下降时，制冷系数随绝热效率的提高而提高。同时图一表明，在制冷4图1制冷系数和绝热效率随转速的变化关系量随着热负荷下降而相应减小时，只要保持吸、排压力稳定，则绝热系数和制冷系数可比最高转速时提高约15。所以在低热负荷时，降低转速，减少压缩机输出功不仅能保证制冷量和热负荷相匹配，而且能减少有效损失，提高制冷装置的总能
28、量利用率，从而达到节能的目的。由此可见，由于船舶空调热负荷频繁、大幅度的变化（特别是南北航线的船舶），采用压缩机变频技术是降低船舶空调能耗、提高效率的有效措施之一。13风机变频空调压缩机变频调速可使空调制冷量和热负荷相匹配，但压缩机变频调速后，若空调风机转速不进行调节，在压缩机转速升高时，会使蒸发压力降低，空调系统的能效比下降。而在纬度较高的海域航行时，室内温度偏低，风量偏大，导致空调风机背压升高，风机喘振，气流噪声增大，能耗也增大。因此，同时还需要对风机进行相应的变频调节。调节风机风量是空调节能的重要途径。14风机变频调节节能分析根据风机定理，在风机型号、风管系统及空气密度一定时，产生的风量
29、V与风机转速N成正比，风压H与转速的平方成正比，消耗的功率N与转速N的立方成正比。全压损失与通过系统的风量关系是一条过原点的抛物线。在定转速风量调节过程中，风机的转速不变，其特性曲线也不变，仅依靠调节阀的开度增加系统的阻力以减小风量。如图2所示，阻力增加时，管道阻力曲线由1R变为2R，工况点由1A压头曲线1NQH移到1B点，轴功率由1AN移到1BN。可见风量发生变化，节流效果明显增加，但轴功率相应减少不多，这些能量损失在节流过程中。从图2可见，1B点消耗的功率为1121KBBBHQN，即11KKK112212221BBABABHQHHQHQN1式中，K系数；2Q，1BH，1B风机在工况点1B处
30、的流量、扬程、效率参见图2。5图2变速调节节能原理式1中第一项为风机的有用功率，第二项为调节阀的损耗，第三项为风机本身的损耗，即节流过程损失的有用功为212KABHHQ。若改为变速调节，此时管道阻力曲线1R不变，风机的特性曲线随着转速N的下降由1A移到2A，2A点的功率为1222KAAAHQN即11KK122222AAAAHQHQN2变速调节比节流调节节省轴功率21BBNNN1111KK12112212AABBABHHQHHQ3从3式可看出，变速调节所节省的功率由两部分组成一部分是阀门节流损失功率；另一部分是由于变速后风机的压头降低以及运行效率提高使风机本身少消耗的功率。所以变速调节风量可以大
31、幅度地节省能耗。615空调风机变频控制原理变频控制器将输入的交流电整流成直流电，通过数字控制器输出脉冲电流，用脉冲宽度控制电压高低以获得近似正弦波的交流电输出。变频控制的依据是空调系统热力参数的变化。变频控制器采集各个相关的热力参数和热负荷变化指标，并对这些数据加以综合计算比较，然后根据预先设定的控制逻辑对风机进行变频调节，同时进行压缩机和膨胀阀等部件的调节，以尽快达到平衡。控制器还负责各种安全电路的监测。图3是变频风机、制冷机组控制示意图。从理论上看，风机耗功与转速的三次方成正比，热负荷降低时，通过变频调节，风机转速下降，耗功降低，同时也使膨胀阀开度减小，制冷剂流量下降，从而使压缩机压缩功减
32、少。此外，随着风机转速的下降，摩擦损失也会大幅度减小。当风机从850R/M下降至595R/M时，摩擦耗功可减少65左右。梅国良和张珍通过实船研究表明在工况不断变化的情况下，一艘从丹麦开往上海的船舶，采用变频风机系统与定速风机系统相比，其节能率达到588。图3变频风机、制冷机组控制示意图2吸收式空调节能技术21吸收式空调原理在空调系统中，制冷剂在蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀中循环流动，制冷剂本身状7态不断变化，在蒸发器和冷凝器中完成热交换过程，膨胀阀起到调节作用。压缩机将低温、低压的制冷剂蒸汽增压后变为高温、高压的液体，使循环过程得以维持，但这需要消耗机械能对它做功。吸收式空调改变了这种消耗机
33、械能的模式，它将从蒸发器出来制冷剂蒸汽引入一容器中，在容器中盛有对制冷剂蒸汽具有强大吸收能力的吸收剂，随着制冷剂不断溶入吸收剂，溶液浓度会逐渐增大，蒸汽压力也会增大，这样就可以控制溶液的浓度来保持适当的过热度。吸收蒸汽的装置叫做吸收器。为了使制冷剂和吸收剂形成闭路循环，过程的下一阶段就是要使所吸收的制冷剂释放出来，以便在随后的冷凝器中液化。这一过程是在发生器中完成的，在发生器中将吸收剂和制冷剂的溶剂加热，于是制冷剂变成蒸汽而释放出来。吸收器和发生器起着蒸汽压缩循环中压缩机的作用，吸收循环的其余各阶段与压缩循环类似，即蒸汽在冷凝器中液化，并通过膨胀阀引入蒸发器，进而到达吸收器，随后被引到发生器中
34、进行下一次循环。目前常使用的工质有溴化锂水溶液、氨水溶液。在溴化锂水工质对中，溴化锂为吸收剂，水为制冷剂，二者沸点差很大，使得分离难度小、纯度高，作为制冷剂的水易得、无毒无味、安全性好、汽化潜热大，有利于提高循环效率，适合于蒸发温度在0以上的空调系统中，其缺点是对普通金属具有腐蚀性，在有氧的情况下更为严重，因此对装置的密封性有严格的要求。氨水工质对中，水为吸收剂，氨为制冷剂，具有温度调节范围广，寿命长，可靠性好的特点，但制冷效率较低，适合于10以下的空调系统中。22吸收式空调用于船舶上的节能分析由之前的循环过程可以看出，吸收式空调的主要能耗部分在于对发生器中溶液的加热，以使制冷剂从吸收剂中分离
35、出来，这一过程的特点是可以利用较低品位的热源、废热。而在船舶上，正好拥有大量的这种低品位热源，比如主机冷却水、辅机冷却水、采油机废气等。在过去看来，这些热源因为利用价值不大，而且数量太多用不完，以致将大量的热能排向大气中或者排入海里，造成了极大的能源浪费。船舶空调本身能耗较大，一条远洋船舶常常要穿过不同季节的地区，气温变化不断，使船舶空调常年运行，累计能量消耗是十分惊人的。如果在船舶上安装上吸收式空调，再将船舶上的废热用来作为空调发生器的驱动能量，这样将减少电能的消耗，同时增加废热的利用率，这是一种较好的节能方案。在现有的空调中，氨水吸收式常用于小型空调，溴化锂水吸收式用于大型空调比较多。新造
36、船舶一般采用中央空调系统，属于大型空调，如果要作技术上的改进，选择溴化锂水吸收式空调比较切合实际。单效吸收式制冷是空调制冷机中最简单的一种，即直接利用外界热源用来加热发生器，使其中的制冷剂逸出。单效溴化锂吸收式制冷机的最佳工作温度为70100，它的最大制冷系数COP在热源温度为85时达到07。由于溶液受结晶条件限制，制冷机的热源温度不能超过150。而船舶主机冷却水出口温度通常控制在70左右，设有中央冷却水系统的主机高温淡水系统出口温度为8085。从以上的参数可知，如果将船舶主机冷却水作为单效吸收式空调制冷工况的热源，二者温度能够形成较好的配合关系，可以在一定程度8上利用柴油机废热。但是，这样的
37、制冷系数COP并不高，排烟中的热能也没有得到利用，节能还不完善，将单效吸收式制冷改为双效吸收式制冷能够较好地解决这一问题。双效溴化锂吸收式制冷机的制冷系数COP约为1112，高压发生器驱动热源可以是150以上的高温热水或气流，最大制冷系数COP在蒸汽温度为130时可达到12。双效吸收式制冷机与单效制冷机相比，多了一个高压发生器、一个高温溶液热交换器、一个凝水换热器，系统流程如图4所示。它的工作原理为制冷工质对在高压发生器内被热蒸汽加热，分图4双效溴化锂吸收式制冷循环离出来的高温高压水蒸气作为加热溶液用的内热源；再与低压发生器中溶液汽化时产生的蒸汽汇合在一起，作为制冷剂进入冷凝器被冷凝；冷凝水经
38、节流阀降压后进入蒸发器内被加热蒸发，产生制冷效应；高压发生器内的浓溶液先流入低压发生器内，使低压发生器内温度提高，然后经过制冷工质的蒸发分离，浓溶液流入吸收器内，吸收来自于蒸发器内的低压蒸汽；此后经溶液泵加压送入高压发生器内，完成一个制冷循环。低压发生器依然吸收较低温度的热源促进制冷剂的蒸发。其中蒸发器和吸收器内采用喷淋方式增加接触面积，提高热交换效率。与单效循环相比，产生同样制冷量所需的热源加热量减少，所以双效吸收式机组的热效率比单机组高。但高温发生器对热源温度的要求比单效式要高，蒸汽温度最好是达到130，这样的蒸汽温度要在船舶上获得并不难。船用柴油机的排温普遍在350以上，如果装有透平增压
39、器，增压器出口的烟气温度也在200以上，如果在烟筒高温部分恰当地设置热吸收器，或者在烟筒内部装设盘管，当柴油机稳定运行时，便可获得所需温度和压力的蒸汽，供双效吸收式机组使用。蒸汽管与船舶辅锅炉主汽管连接，以便在主机废热回收装置提供的蒸9汽量不够或温度不符合要求时，由辅锅炉补给，连接处宜用先导型顺序阀控制，蒸汽压力为导阀控制压力，以便在蒸汽压力不够时自动接通。如此改造的溴化锂吸收式制冷机总效率主要受两个因素的影响一个是制冷机的制冷效率COP，另一个是吸收尾气热时的热流量。2Q1G0COPQQQ3式中0Q制冷量；1GQ、2GQ高压发生器、低压发生器中的换热量。2W1WTTA4式中表示材料的热导率，
40、反映材料的导热能力；A表示换热表面积的大小；1WT表示换热面排烟侧的温度；2WT表示换热面蒸汽测的温度；表示热交换面厚度。由式3可知，影响溴化锂吸收式制冷机制冷效率的因素主要是蒸发器中产生的制冷量0Q和高低压发生器中消耗的工作热源热量1GQ、2GQ，而工作热源的热量来源于废热的吸收。由式4可知，影响热流量的主要因素是材料热导率、热交换面积和厚度以及两面间的温差。为了增加热流量，最好选择热导率较大的材料，譬如铜、铝；材料的厚度在满足强度条件下，尽量选择薄些；蒸汽出口应尽量靠近排烟管高温处以增大温差。对于制热工况，目前通常使用两种技术，一种是直接用电热器对新风和回风的混合风进行加热，加热后再通过加
41、湿器加湿，随后通向室内。在这种方式中，电能全部转化为热能，理论能效比可以达到1，但不会超过1。另一种是用热泵加热，即用四通阀切换制冷工况工质的流通路径，使经压缩机加压后的高温、高压工质在冷凝器中放热，这部分热量被用来加热混合风，放热后的工质经膨胀阀释变成低温、低压液体继续流往蒸发器，在蒸发其中吸收外界低品位能量，之后被压缩机加压增能，再向冷凝器放热。在这一循环中，冷凝器获得的能量包括两部分一部分是工质在蒸发器中吸收的热量，另一部分是压缩机对工质做的功。理论上能效比可以大于1，通常热泵的能效比为25，但这受外界环境的温度、制冷剂种类流量的影响很大。但在船舶航行的一些地方，外界温度可能低于零下10
42、，这种情况下，能效比是十分低的，甚至不如电加热式空调。为了提高能效比，充分利用船舶上的大量废热，建议对加热工况的船舶空调作如下改进其一，在空调机中增设一个蒸汽盘管加热器，盘管与前面所述的柴油机废气能量吸收器相连接，其间设置截止阀。当空调处于制冷工况时，截止阀关闭；当空调在制热工况下，因外界温度过低导致能效比太低时，打开截止阀，让高温蒸汽直接通往蒸汽盘管加热混合冷风，这样缩短了能量转化的流程，会起到一定的节能效果。其二在蒸发器所处的制冷剂管道一段设置一并联旁通管，旁通管部分使用内外双管道形式，内部管道通制冷剂，外部管道通柴油机冷却水出口管道，并可以循环流动，内外管道都装有阀门。空调制冷工况时，内
43、外阀门皆关闭，制冷剂按正常方式流动；制热工况时，打开旁通管道的内外阀门，让一部分或所有制10冷剂从旁通管流过，外层管道中有主机冷却水75左右流过，二者进行热交换，旁通管系起到了蒸发器的作用。因在制热工况时，外界温度较低，制冷剂从外界吸热不多，导致能效比不大，但旁通改进后，制冷剂就可以从主机冷却水75左右中吸收更多的热，最后转移到冷凝器中，使得能效系数增大，制热效果达到了提高。3电子膨胀阀的应用目前大多数船舶空调中采用的都是热力膨胀阀。热力膨胀阀通过温包感受蒸发器出口蒸发温度，温度的变化引起温包内压力变化，压力作用于一弹性元件上，变化的压力使弹性元件发生移动，从而控制膨胀阀的开度，使制冷剂过热度
44、保持在一定范围。这种控制方式有着自身的缺点灵敏度不够，对过热度相应时间长，不能及时控制；调节范围窄，在船舶空调负荷变化较大时不能产生有效控制。这些缺点使系统不能保持恒定过热度，因而增加了空调的能量消耗。电子膨胀阀则不同，能够克服这些缺点。电子膨胀阀按照预先设定的程序调节制冷剂流量，它具有热力膨胀阀无法比拟的优良特性，其结构由控制器、传感器和执行器三部分组成。控制器通过对传感器采集到的参数进行计算，向驱动板发出调节指令，由驱动板向电子膨胀阀输出电信号，驱动电子膨胀阀的动作，电子膨胀阀对制冷剂过热度的控制过程见图5。当船舶空调系统负荷变化时，电子膨胀阀能够直接、迅速测得蒸发器出口过热度的变化并作出
45、调节响应，使蒸发器出口过热度维持最佳（36）范围。电子膨胀阀调节范围宽、响应速度快、调节精度高、能够实现智能调节的特点和船舶空调系统的调节要求相适应，将它用于船舶空调系统可以达到一定的节能效果。图5电子膨胀阀对过热度的控制过程4船舶空调在运行管理中可采取的节能措施要取得较好的船舶空调节能效果，技术的改进固然重要，但在空调运行过程中的管理也11不可忽视。管理不善会使空调的能耗逐渐增加，取得的制热或制冷效果却反而下降，甚至达不到预期的空气调节效果。现行船舶空调中，由轮机员对船舶空调管理知识的不足、责任意识的欠缺造成船舶空调运行效率低下的现象相当严重，这应当引起我们的主意。良好的管理水平不但会使空调
46、高效运行，而且会减少空调故障率、增加空调寿命。下面提出几种空调运行中的节能管理方法。41调节膨胀阀的开度远洋船舶通常在全球海域内航行。当船舶从北半球越过赤道至南半球、或者从南半球至北半球的过程中，外界温度可能在2035范围内不断变化，因此空调系统的热负荷将在较大范围内波动。虽然热力膨胀阀可以根据外界负荷的变化，在一定范围内自动调节制冷剂流量，以保持蒸发器出口处稳定的过热度，但这种调节调节的范围是有限的。当环境温度上升时，原先设定的膨胀阀弹簧预紧力往往不能保持制冷剂流量作应有的增大，这就会使蒸发压力降低，制冷系数变小，能耗增加。因此需要适当调小膨胀阀弹簧预紧力，以增加膨胀阀开度，提高制冷剂循环量
47、满足制冷量增加的要求。同理当环境温度下降时，应适当调大膨胀阀弹簧预紧力，以减小膨胀阀的开度。轮机员在船舶空调管理过程中，应根据负荷的变化，合理地调节膨胀阀弹簧预紧力，保证合适的开度，避免能耗增加，提高经济性。42定期排放系统中的不凝性气体系统中的不凝性气体主要是空气，通常会积聚在冷凝器和储液器中。它的存在不但会妨碍传热，而且会使压缩机排气压力和温度升高，增加压缩机耗功，降低制冷剂流量，与滑油发生氧化反应，使滑油寿命缩短。因此轮机员在管理中，应定期通过冷凝器和储液器上的放气阀将不凝性气体排至大气中，以减少耗电量。不凝性气体的排放应该在压缩机停机时进行。首先关闭储液器出液阀，再开机把系统中的制冷剂
48、连同不凝性气体一起排入冷凝器中，然后停机；继续向冷凝器供冷却水，使制冷剂充分冷凝，直至冷凝器压力不再下降，此时气体积聚在高处；最后开发气阀，让气体流出几秒钟即关，稍后再重复，直到冷凝器中的压力接近水温所对应的制冷剂饱和压力即结束放气。如果压力降的太低然后又渐渐回升，则表明放掉的是制冷剂。43定期放油系统中的滑油一旦进入冷凝器和蒸发器中，就会在表明形成一层油膜，时间越长油膜越厚，从而产生相当大的热阻，降低导热系数。因此在空调系统中，压缩机排气一般先通过滑油分离器，将带出的大部分滑油分离出来，经自动浮球阀或手动阀流回压缩机曲轴箱。轮机员在管理中要定期打开手动阀回油，或及时检查自动阀回油情况，以防滑
49、油大量进入热交换12器中，避免整个装置经济性下降。44定期除垢空调是一个热交换的系统，热交换质量的好坏影响着空调的效率。热交换器中的结垢现象是空调不可避免的一个问题，研究表明，冷凝器结垢厚度达到15MM时，耗电量就要平均增加99。可见，空调系统管理中定期对冷凝器拆洗、除垢，也是一项重要的节能措施。45合理调节新风比和温度、湿度船舶空调不断向舱室内送入经过处理的空气，同时使室内空气排出，带走热量和湿量，以维持适宜的室内温度、湿度。单位时间内加入舱室的热量称为空调热负荷，能够引起空调热负荷变化的因素包括舱室壁面的传热、人体发热、电器设备发热和空气含湿量变化引起的热潜热。当舱室内空气状况稳定时，送入风量和排出风量是相等的，换气带走或带入的热量与舱室的得热量或热损失相等，空调负荷正比于送风温度与室内空气温度之差，因此，减少这一温度差有利于减少空调能耗。具体做法就是回收一部分回风与新风混合，但这会带来室内空气质量由氧气、二氧化碳、颗粒物浓度等决定下降的问题。为了保证舱室空气质量，国标规定，船员舱室的换气次数须大于6，公共舱室大于8，这样的换气
