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船舶制冷装置的基本原理和环境保护

作者：王晓中

来源：《科技资讯》2014年第06期

摘 要：蒸气压缩式制冷装置一般使用沸点很低的氟利昂作为制冷剂，通过压缩机和膨胀阀来改变其饱和温度，使之可以被常温的冷却介质冷凝或者可以吸收低温空间的热量。但是含氯的氟利昂升至高空臭氧层后，会释放出氯离子，进而大量损耗臭氧。使用不含有氯原子的氟利昂制冷剂，即氢氟烃来替代传统的含氯氟利昂冷剂，可以有效地保护臭氧层。 关键词：蒸气压缩式制冷 饱和温度 氟利昂 臭氧层 氢氟烃

中图分类号：U664.52 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）02（c）-0079-01 制冷就是从某一物体或空间吸取热量，并将其转移给周围环境介质，使该物体或空间的温度低于环境的温度，并维持这一低温的过程。用于完成制冷过程的设备称为制冷机或制冷装置，用于存放低温物体的空间称为冷藏室或冷库，实现热量转移的工作介质称制冷剂，单位时间内从被冷物体或空间吸收的热量称为制冷量。实现制冷的途径有天然制冷和人工制冷。天然制冷是以天然冰为冷源，利用冰融化过程吸收融解热而实现制冷。人工制冷是借助制冷装置并消耗一定的外功或热能作“代价”，将低温物体或空间的热量转移至高温环境介质而实现制冷的。船舶制冷的目的是实现货物的冷藏运输，并为船舶空调提供冷源。船舶制冷装置一般采用蒸气压缩式制冷。

1 船舶制冷装置的基本原理

蒸气压缩式制冷装置是由压缩机，冷凝器、膨胀阀和蒸发器四个基本的设备组成。低温低压的液态制冷剂进入蒸发器中，吸收冷库内被冷物体释放的热量而不断沸腾汽化，压缩机进而将蒸发器内排出的低压冷剂蒸气吸入气缸内，并将其压缩成高温高压的制冷剂蒸气，压缩机对冷剂施加高压的目的是提高其饱和温度（沸点），使其沸点高于常温的冷却介质，再将其排至冷凝器。冷剂进入冷凝器时处于过热蒸气的状态，其实际温度高于其压力所对应的沸点，在冷凝器中高温的制冷剂蒸气先被循环的冷却介质冷却降温，当温度降低至沸点后再进一步被冷凝成液态制冷剂。在冷凝过程中，制冷剂把从冷库中带出的热量和压缩机的压缩功传递给冷却介质，船舶制冷装置冷凝器中一般使用海水或中央冷却水系统的低温淡水作为冷却介质。接着液态制冷剂经膨胀阀节流降压降温成为低温低压的冷剂湿蒸气（气液混合物），少量冷剂在经过膨胀阀节流降压时已经发生了气化。膨胀阀对冷剂降压的目的是降低其饱和温度，由于经过膨胀阀后冷剂处于湿蒸气的状态，故其实际温度就是压力降低后所对应的较低的饱和温度，该沸点低于冷库的库温，因此制冷剂重新进入蒸发器后可以立即汽化吸热。制冷循环不断地进行，冷库的热量也就不断地通过循环的冷剂转移给外界冷却介质，从而达到并维持冷库温度在一定的低温范围内。