漁船制冷節能設計論文

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1簡述漁船制冷系統

1.1漁船制冷系統工作原理

近年來，漁船制冷系統較多采用的是蒸汽壓縮，制冷劑則是NH3，主要組成部分是壓縮機與冷凝器、蒸發器等。漁船制冷系統的工作原理即由壓縮機先將熱氨蒸汽吸收到里面，然后經過壓縮，從而形成高溫、高壓的過熱蒸汽。但是此蒸汽在通過冷凝器冷卻之后，就會釋放許多熱量，然后利用熱蒸汽達到降溫目的，使其成為飽和蒸汽與液體、濕蒸汽，再冷凝成為過冷液體。通過節流元件節流降壓之后，此過冷液體慢慢成為干度相對低一些的濕蒸汽。最終此濕蒸汽處于蒸發器低溫、低壓環境條件下會大量氣化，吸入大量氣化潛熱與少許顯熱，使冷庫溫度得以下降，成低壓過熱蒸汽最后又回到壓縮機，形成熱力循環。

1.2外部熱量浸入對冷庫的影響

由于捕撈作業的漁民自身條件因素與勞動強度等一些列緣由，冷庫制冷系統管理水平很難得到保障，能源出現大量浪費的問題比較嚴重。因此提高漁民從業者能力的教育工作在現今諸多情況下也就顯得尤為重要了，以此才能更好的促進漁民根據相關程序正確的對制冷系統進行及時的維護管理。但是冷庫被外部熱量浸入的情況，會大量提高冷庫的全熱負荷，也有可能造成系統較長時間內都在運行狀態中，從而也就使得能量被大量浪費掉。根據資料得知這方面相關統計數據得知，冷庫里面外部浸入的能量大約占據了總負荷的百分之十六左右。因此也就要求漁民形成良好的習慣，比方說有意識的控制冷庫庫門的開啟次數，以及隨手關門與關燈的日常習慣，最大限度的降低環境熱量浸入冷庫中。這樣也就能夠在此方面有力保障冷庫較長期限的健康節能的運轉。

1.3冷庫設計情況

實際上可以說捕撈作業半徑與漁民生活質量在一定程度上受到冷庫系統運行狀態的影響，冷庫自身運行也在能量耗費總量中占據著不低的位置，損耗較為嚴重。因此也就可以酌情從冷庫設計層面考慮，比方說適當增大冷凝器與蒸發器的換熱面積就不失為一個可行性較高的方案。又比如結合國內外經驗，選擇采用目前比較熱門有效的變頻技術，以此達到系統節能的要求。并且，海洋中海水的平均溫度大約是32度左右，相較于一般的淡水溫度也就低了不少。因而冷凝器為了提高熱換質量實現節能需求，可通過海水替代淡水冷卻方式，并且冷凝器可以選擇銅鎳合金與復合銅板這種內部材質進一步保障其工作年限。

2漁船制冷節能實現方案

通過分析漁船制冷系統自身工作原理，可以得知對冷庫耗費能源形成影響的技術參數主要包含了冷凝溫度、過冷度、蒸發溫度以及過熱度等等。其中就過冷度而言，自身大小基本上是受冷凝器換熱面積大小的影響，而過熱度則是由節流元件設定。冷凝溫度與蒸發溫度這兩者分別和冷凝器里面制冷劑的冷凝壓力與蒸發器里面蒸發壓力兩大技術參數相對應。簡而言之，也就是說若能夠將冷凝壓力、蒸發壓力這兩者控制得當，就能夠獲得與之對應的冷凝溫度與蒸發溫度，從而妥善處理好制冷系統耗能嚴重的現象。接下來也就從管理層面著手，圍繞冷凝壓力與蒸發壓力兩者探索冷庫節能措施。

2.1冷凝系統冷凝壓力的控制

2.1.1冷凝器壓力過大情況的避免措施

若是系統的冷凝壓力變大，很容易導致冷凝溫度增高的情況，從而造成制冷量降低問題，以及壓縮機軸功率增大與制冷系數減小等一系列不良現象。就冷凝壓力而言，能夠導致其變大的因素除了制冷劑充注量高過設計值之外的原因，還有冷凝器換熱差與空氣混入制冷劑里面等等因素。首先就第一個原因而言，當制冷劑的充注量在高于正常值情況下，冷凝壓力就會不斷增大。但是制冷劑過量的話很容易引起冷凝面積不足，那么冷凝效果也就會變差。因此需要根據要求嚴格把控制冷劑的充注量。若是充注量超出設計值，就采取補救措施，在儲液器出口回收多余制冷劑。其次，就冷凝器換熱效果而言，其效果不佳有自身因素也有外部因素，若是冷卻海水量溫度過高或者是流量缺少都會造成冷凝器效果差，這屬于外部因素。而換熱面臟污引起的換熱系數降低則是自身因素。想要有效處理此問題，那么在制冷系統運轉過程中，也就需要嚴格把控冷卻水流量，促使其在冷凝器進出口溫差維持在2度到4度間。等系統運轉一定時間之后，就能按照換熱效果對換熱面徹底清洗。最后就系統內部存在空氣的情況而言，多是由于在制冷系統進行維修后，沒有徹底抽完真空，亦或是冷卻劑充注過程中不下心，都會導致空氣混入系統內部。而空氣在制冷系統中是無法進行冷凝的，也就容易對冷凝造成更大的壓力，導致制冷量減少，而耗電量增多。由此可見，系統內部存在空氣的嚴重后果，所以相關人員必須仔細徹底的排除內部空氣。比方說，系統在停機狀態時，就可以依照壓焓圖與系統參數值兩者的比對，在壓縮機排氣口亦或是冷凝器放氣閥處操作排氣。

2.1.2冷凝器壓力過小情況的避免措施

冷凝壓力與冷凝溫度在降低時，能夠對壓縮機軸功率造成影響，導致其跟著減少，同時還有可能提高系統制冷量。只是冷凝壓力若是低于正常值，極容易導致經過節流元件的制冷劑流量減少，引起蒸發器里面的制冷劑缺乏充足的流量，反而使得系統制冷量降低。而引起冷凝壓力不足的因素較多，其中壓縮機運轉不健康就是比較重要的原因。例如吸排出閥片若是有泄露情況，亦或是活塞環密封不夠嚴實、壓縮機不能增載等，都會引起壓縮機排壓不足。除此以外，冷凝器能力過強，比方說冷卻水溫度太低、流量太大等情況都會引起冷凝壓力降低。因此，所在系統運轉時，必須根據相關要求定期檢查壓縮機密封性能，認真把控冷卻海水流量情況，確保壓縮機排除壓力維持在1.7MPa數值左右，制冷劑大約44度，以此方能進一步確保系統健康安全又經濟的運行。

2.2控制制冷系統蒸發壓力

2.2.1蒸發壓力過高情況的避免措施

若是蒸發壓力過高的話，很容易造成蒸發器里面的制冷劑蒸發溫度提升。這樣也就容易引起冷庫溫度與蒸發溫度兩者之間溫差小于正常值范圍。從而不僅對蒸發器換熱效果造成不良影響，還可能使冷庫溫度達不到設定值。為了確保系統能夠健康運行，應該將冷庫溫度與蒸發溫度的溫差高于5度。

2.2.2蒸發壓力過低情況的避免措施

分析制冷工作原理，可以知道基于冷凝溫度不變的條件下，蒸發壓力若是出現下降，蒸發溫度每下降一度，想要在獲取一樣的制冷量，所需要耗電量大約需要增大百分之五左右，從而導致壓縮機制冷效果差。可以根據故障特征，采用相對應的方案處理妥善，保障實際蒸發溫度和冷庫溫度兩者之間差值不高于10度。比如，針對制冷劑漏失所造成的蒸發壓力低情況的處理方案。健康運行時，需要求儲液器里面的制冷液體把控在三分之一到三分之二范圍內。又比如，因制冷劑滲透性比較強，也就使得連接部位容易出現泄漏情況，引起冷劑不達要求，液管也許會摻入氣態冷劑，這種情況下即便節流元件處于全開狀態，蒸發器里面的制冷劑流量還是達不到要求。從而導致壓縮機長時間運轉，嚴重時還會出現起停頻繁的情況，使得庫溫難以達到設計值。針對此情況，也就需要及時在壓縮機的吸入口，亦或是儲液器的進口部位等地方直接充入制冷劑，以此保證制冷劑總量達到設計要求。

3結束語

伴隨我國遠洋漁業的快速發展，漁船動力設備改革更新的周期隨之更快了。漁船制冷的節能設計研究更是提升制冷系統管理水平的重要方向。通過分析漁船制冷系統自身工作原理，可以得知對冷庫耗費能源形成影響的技術參數主要包含了冷凝溫度、過冷度、蒸發溫度以及過熱度等等。過冷度與過熱度因自身所受限制的因素也就并不需要深入研究。而從冷凝溫度與蒸發壓力這兩個技術參數入手能夠更好的滿足制冷節能的需求。

作者:鮑騁東 單位:岱山縣海洋與漁業局船檢站

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