喷射式制冷在船舶空调中的应用

郝正成

【摘要】喷射式特有的蒸汽制冷用于船舶空调。它替换了惯用的制冷剂，充分运用余热。船舶排出来的冗余烟气、各类的冷却水，都含有这样的可用余热。喷射式制冷吸纳了这类热能，用于调节空调。随着经济进展，能源显出了紧缺的态势。喷射制冷选取了低品位这样的热能予以驱动，归属绿色技术。为此，有必要探析它的可行特性，摸索真实应用。

【关键词】喷射式制冷；船舶空调；具体应用

船舶消耗掉的热能是很多的。在营运成本内，燃油费耗费的比值超出了40%。此外，偏高能耗让移动着的船舶变作了污染源，带来污染疑难。在上世纪初，蒸汽促动下的喷射制冷体系被创设出来。它运用了余热、充分利用废热，把回收过来的这类热能看成必备的驱动能。制冷剂设定为纯水，减小周边污染。喷射制冷省掉了船体内的运动构件，自带构架简易。同时，它显出了最优的可靠特性，也缩减了成本。在经济进展中，能源凸显了紧迫的总倾向，能源消耗递增。蒸汽喷射架构下的新式制冷创设了绿色特性的低热驱动，正在受到注重。

一.探析制冷机理

喷射式特有的冷却系统包含如下部分：喷射器及蒸发器、配套冷凝装置、蒸汽发生必备的分支、循环泵及膨胀阀。在制冷流程内，发生器喷出了高压的、温度很高的蒸汽，它被当成流体。经由喷嘴构件，加速流体以便获取超音速特性的新流体。在喷嘴之处，流体增添了低压；蒸发器引出来的制冷蒸汽可被引射，二者充分融汇。由此可见，喷射制冷架构内的喷射构件可替换真空泵。在扩压器之内，流体彼此混同。喷射制冷架构中的喷射器应被看成传统配件的真空泵。

在扩压器以内，流体再次压缩，初期的超音速被缩减成偏低的亚音速，同时压力提升。在这时，混合得出来的流体总压力即可超出初始的同一流体，确保稳定增压。新式装置以内，制冷必备的喷射器等同压缩式范畴内的压缩机。冷凝器含有混同后的气流，经由膨胀阀被缩减了压力，然后降低温度。在另一循环中，循环泵抬升了总压力，制冷剂被调回了初始的发生装置，以便完成循环。

二.构建制冷模型

对比其他系统，蒸汽喷射表现出来的制冷特性并不优良。设计喷射器时，应当考量这点。扩压器选出来的规格有着差异，大概含有两类：截面积等同的模型、压力相等模型。等截面积的、等压力的模型，都假定了双重类别的流体彼此混同，称为等压混合。

在双重装置间，经常产生激波。这种架构内，流体变为偏低的音速；再经由扩压器，才会升高压力。若拟定了同一截面积这样的模型，两类流体可被混同在混合室内。选取等压模型，提升了固有的喷射性能，优化这类性能。这类新颖模型可被广泛接纳。常规情形下，喷射器构建起來的一维模型含有连续方程、能量及动量方程。拟定如下假设：

在喷射器之内，流体显出了稳态的总体状态，倾向于一维流动。引射出来的流体、对应的工作流体，二者显出了同一的分子质量，比热比也相等。假定二者饱和，忽视了状态及速率，假定等熵流动。在给定构架中，两类流体混同，完成彼此混合。在这一时段，设定恒定压力。流体表现出来的摩擦损失密切关系着扩压室及喷嘴，运算等熵效率。经过激波前后，总体能量等同。在绝热压缩后，流体仍能等熵流动。

三.选取应用实例

（一）解析数值变动

制冷剂设定为纯水。工作流体测得了120℃这样的初始温度；冷凝为35℃。水体在蒸发时，可超出12℃。对于喷管喷嘴，等熵效率都被拟定为0.85。构建精准模型，以便模拟运算。详细而言，温度参数凸显出来的模型影响含有如下：

给定蒸发温度、给定冷凝温度，然后变更了流体自带的温度。这种状态下，喷射制冷及搭配着的喷射器，就设定了面积比。例如：冷凝设定了35℃，蒸发为16℃，等熵设定为0.85这一总效率。伴随温度递增，喷射制冷架构之内的喷射面积比也会随之递增。与此同时，制冷体系以内的COP将会随之上升；喷射器显现出来的总面积比，在这一范畴内将会浮动。

（二）新式空调优势

船舶含有足量的余热，含有双重形式：缸套排出来的冷却水、柴油机排掉的冗余热能都被涵盖在内。通常来看，主机固有规格会超出3000kW，属于二冲程架构的低速机械。日常排烟温度被调控成310℃；冷却水体温度：92℃；发动机设定了四冲程，它含有中速机，功率拟定了300kW。这些配件平日排掉的总热能，都可拟定为制冷必备的热源。船体布设了废气锅炉，它产生出来的蒸汽被当成流体。

依照解析可得：初始条件为：115℃这一蒸汽温度、18℃这样的蒸发温度、30℃这一冷凝温度。这种情形下，制冷系数可提升至0.12。给定航行速率，废气锅炉被蒸汽所驱动；制冷空调表现的总功率会超出49kW，符合船体要求。考量布局特性，创设了如下架构的制冷体系。这类体系优势：在现有机舱内，添加了单一的喷射器。在冷凝器之中，机舱搭配着大气冷凝构件，缩减运行消耗。这样构建起来的体系最为可靠，同时也很简易。

四.探析运用前景

柴油机平日排放着多样的废热，这类热能被蕴藏于冷却水、排出来的气体。在这之中，废气超出了320℃。废热被带走时，它占到了燃烧耗散掉的30%总热能。同时，冷却水被测定为50℃，它携带出来的废热应能占到二成的总耗费。柴油排气显出了最优的总热能，自带温度很高，是必备的热源。然而，废热没能直接予以传热，很难直接运用；唯有经由锅炉才可增添蒸汽，当做装置热源。在柴油装置内，增压气流及附带着的冷却水初始温度不高，却包含着热能。冷却水是密闭的，回路收效很高，用于吸收制冷。

冷却水携带了偏多的废热，热能消耗很大，废热品味很高。运用废热予以制冷，技术已经成熟。在冷藏船只上、各类渔船中，都可添加成套的这类制冷，有着优良前景。这是由于，渔船自带着冰块以便保鲜；但保鲜成效并不优良，干扰日常航行，缩减捕鱼产能。若添加了机电架构下的压缩制冷，还要搭配辅机，或者改装主机，还要增设冗余的发电机组。这样一来，就添加了额外的金额，减小舱体空间。

选取水当成制冷剂，也可推广采用。对比溴化锂这样的常用制冷，喷射式特有的新型制冷凸显了优势，制冷温度很低。随着温度变更，饱和态势下的蒸汽提升了固有的压力。即便再次降温，制冷也并不含有负压。这就规避了混同进来的冗余气流，除掉外在水分。对于船舶废热，可以循环运用。

结语：

从现有状态看，构建节能特性的新船舶、充分节省能源，是应被侧重探析的。喷射制冷采纳了低能位这样的优良能源，选取水体当成自然的制冷剂。在这种技术下，臭氧被消耗的潜能数值、气候变暖表现出来的潜能数值都被消除。喷射制冷被划归新颖的绿色节能，适合船舶空调。从综合视角看，它有着凸显的运用前景。未来进展中，还应着力去提升原有的制冷成效。

参考文献：

[1]郑青榕，潘其永，解晨等. 吸附式制冷在船舶中央空调系统中的应用[J]. 集美大学学报（自然科学版），2011（02）：118-122.

[2]董景明，潘新祥，宋立国等. 喷射式制冷在船舶空调中的应用研究[J]. 船舶工程，2011（01）：29-32.

[3]刘岩，龚卫红，曹彪. 船用喷射制冷机组的研究及发展现状[J]. 制冷与空调（四川），2014（06）：723-725+730.

[4]侯春枝，钟根仔. 船用330kW蒸汽喷射式制冷系统研究[J]. 制冷技术，2015（01）：62-66.

[5]吴大康，王海民，郑青榕. 氨-活性炭吸附式制冷在船舶中的应用[J]. 集美大学学报（自然科学版），2013（06）：456-460.

[6]曹海亭，刘孝刚. 变频调速技术在船舶空调系统中的应用[J]. 黑龙江科技信息，2014（08）：21.