浅析船舶冷库的作用与设计

发表时间:2020/11/2   来源:《基层建设》2020年第18期   作者:林元媛
[导读] 摘要:本文要讲述了我国海洋事业的发展背景现状,由此引出船舶冷库对船上人员以及对航行的重要性,说明了船舶伙食冷库是一次顺利航行的基本保障;简单叙述了船舶冷库的功能作用及保鲜原理和船舶上冷库的安装位置以及布局,还有几个船舶冷库设计(包括库间数量以及位置安排等)的几个基本原则。
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        摘要:本文要讲述了我国海洋事业的发展背景现状,由此引出船舶冷库对船上人员以及对航行的重要性,说明了船舶伙食冷库是一次顺利航行的基本保障;简单叙述了船舶冷库的功能作用及保鲜原理和船舶上冷库的安装位置以及布局,还有几个船舶冷库设计(包括库间数量以及位置安排等)的几个基本原则。
        1冷库在船舶上的作用及意义
        船员们想要有一次顺利的航行,船舶伙食冷库可以说是船员们最坚实的后盾。有了制冷技术以后,人们的饮食提高到了一个新的阶段,提高了生活质量,制冷技术对船上船员而言也是非常必要的。船员有比较特殊的工作环境,许多远洋船舶航行出去一般十天半个月无法靠岸,如何保存船上的食品,如何保证新鲜程度,有了制冷技术之后,船员的生活质量得到了保障。船舶伙食冷库是船上重要的辅助机械,想要航行顺利必须保证其能正常运行。加上我国货运物流的发展迅速,船舶会航行于世界各个航区。由于远洋船舶的航程会比较长,在航行中船员们的日常饮食生活想要得到保障,必须依靠冷库来保鲜储藏食物.因此船舶冷库的正常运行显得尤为重要。
        2船舶冷库的概念、布局及位置分布
        顾名思义冷库就是用来冷藏的地方,粮食想要长期保存就需要冷藏。因为低温可以抑制粮食中酶的活性,从而使得粮食不那么快腐烂,又能很好的保持德保持食品在新鲜是持有的色、香、味合营养价值。但是并不是所有的食物都是储藏于越低的温度就囊保存得更好,不同的食物需要保存在不同的温度下,所以船舶冷库的一般都不会只有一间。制冷技术在船舶冷库中的应用一般有两种:①冷却冷藏,将食品的温度降低到接近冰点,以抑制微生物活动和食品的呼吸作用,如瓜果,蔬菜,蛋类以及乳制品的冷却冷藏条件,温度0~5℃;相对湿度保持在85~90%;②冷冻冷藏,主要是将肉类、鱼类温度降到大部分汁液冻结的程度,这样可以是其在较长的时间内保持新鲜程度,冻结温度为-23~-30℃,冻结速度为5~8cm/h。具体应用为对于小型船舶一般有两间,分别为高温库(0℃以上)和低温库(0℃以下);对于大型一点的或者远洋船舶,一般有三间,分别为肉库,鱼库和蔬菜库;船员和旅客较多的远洋船,还会设有乳品库、干粮库和饮料库等。船舶设计的时候应按实际情况(船东的要求和船员人数等)来设计冷库库间的数量以及其他方面问题。(为避免冷库与外界空气直接接触,一般都会在库门前设置缓冲间)冷库的位置设计与安排一般要遵循几个原则,首先最重要的是空间要尽量的合理紧凑,但是要方便进出货物;再就是需要把位置安排在厨房的附近,便利于厨房工作;还有就是冷库的位置需要远离机舱和锅炉舱,避免冷库的排水会对船舶的正常运行造成不好影响。
        3船舶冷库温度控制系统的组成及工作原理
        3.1船舶冷库的结构组成
        冷库,就是利用制冷设备来创造对其中储藏物适宜低温环境的一个仓库。在船舶上,伙食冷库一般用来储藏食品、乳制品、肉类、水产、蔬菜水果和冷饮。制冷方法有很多种,但是一般在船舶的伙食冷库制冷中都是应用蒸气制冷中的蒸气压缩式制冷技术。这种制冷循环中一共包括了四个主要过程:压缩过程,冷凝过程,节流过程和蒸发过程。以管道将这四个步骤衔接起来完成循环制冷。船舶伙食冷库的系统设计主要包括两大块,一个是冷库隔热系统;另一个是冷库冷藏系统。这两个系统就组成船舶冷库的温度控制系统。
        3.1.1冷库隔热系统
        船舶伙食冷库想要达到保证其中储藏的食品的质量,甚至说想要构成一个高效的温度控制系统,冷库当中的隔热系统是必须要做好的非常重要的第一个点。因为制冷装置运行以后,要保持伙食冷库温度稳定,必须保证有良好的隔热。如果隔热结构不行,热量将不断地渗透,制冷装置的功耗就会变大,冷库库中的温度也会难以下降。隔热结构要做好首先是要选好隔热材料,选择隔热材料的要求是:低导热率,低密度,吸湿性差,抗冻性强,无毒,无破坏性,易挥发,能够避免被昆虫叮咬,良好的抗冲击性,较高的机械强度和 耐火性不自燃,装饰简单耐用。 主要分类为:矿棉(矿渣棉,岩棉,玻璃棉); 泡沫塑料(聚苯乙烯,聚乙烯,聚氨酯泡沫)。

隔热结构由外至内一共分五层,①防锈层——金属架构除锈后应喷两道防锈漆;②隔热层——安装隔热材料,贴于冷库各墙壁,嵌压紧密;③防潮层——使用连续的防潮材料(可使用特级油毛毡等),缝隙部位也不可忽视;④加固层——多使用钉子加固;⑤保护层——用镀锌大头钉钉上镀锌钢板、铝板。冷库门两面贴不锈钢薄板或复塑板,中间用硬质聚氨酯泡沫塑料,门还要带有橡塑密封条,这样气密性更好,库门还必须带有安全脱锁装置,应符合内外都能打开的要求。
        3.1.2冷库冷藏系统
        船舶冷库蒸发压缩式制冷的工作原理,从能量变化的方面来看,可以简单地分成制冷剂的四个变化:①液态制冷剂在蒸发器内吸气热化;②气态制冷剂经过制冷压缩机后能量增加;③能量增加后的制冷剂进入到冷凝器中发热凝结;④高压液态制冷剂经过热力膨胀阀节流降压,变成低能量气态液态混合制冷剂;这四种能量变化相互推进以完成循环制冷。船舶冷库的设计中有一个很重要的因素叫做热负荷计算,热负荷是维持冷库温度稳定需要每小时移出其中的热量。其中包括,渗入热,是通过传导进入到冷库的热量,它与冷库壁的面积和传热系数以及冷库内外温差有关;货物热,与食品货物的包装材料、冷却或冷冻两种情况的加工量有关;换气热,凡是因为打开库门而进入到库中的热量都是换气热;呼吸热,由储藏的食品的呼吸作用产生,主要是蔬菜和水果;操作热,顾名思义,由库中一切的操作而产生,包括机器以及人为的操作。(把以上的五种热量按顺序假设为Q1、Q2、Q3、Q4、Q5)制冷装置的总制冷量分两种情况来计算:(1)保温工况:Q(1)=24(Q1+Q3+Q4+Q5)/t KJ/h,其中Q3、Q4——只在储运水果时计算,t——表示制冷机每天运转的时间,通常为16-20h;(2)降温工况:(在该工况下制冷机组连续运转)Q(2)=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5 KJ/h;制冷装置制冷量应按上述两种工况的较大值再加20%的储备来选取,所以总制冷量为:Q=max(Q(1),Q(2))*120%。因为热负荷可以说直接影响到冷库的设计,确定总制冷量才能对让温度控制系统对其进行更好的监控,还有就是对温度控制系统的设计也有重要性参考。伙食冷库制冷系统可以按照制冷的工作流程分为主要的四大部分组成与作用:①制冷压缩机,制冷压缩机可以说是整个船舶伙食冷库的心脏。可以说制冷压缩机的能效能最大程度的决定制冷品质。它的工作是通过机械工作压缩冷却剂,将原本是低温和低压的冷却剂压缩成高温高压气体送到,然后将其转移到冷凝器中;②冷凝器,冷凝器的工作过程其实就是一个放热的过程,制冷压缩机排出的高温高压制冷剂气体在冷凝器中放热转换成低温高压制冷剂液体,冷却介质可能是水或者空气,按照介质的分类可以吧冷凝器分为两类,一个是水冷式冷凝器,另一种是空冷式冷凝器;③膨胀阀,也叫热力膨胀阀或节流阀,它的作用主要是降低进入其中的高温液体制冷剂的温度和压力。由于膨胀阀安装在蒸发器的进口处,他还能起到控制阀门以达到控制制冷剂流量的作用;④蒸发器,顾名思义就是用来蒸发的。当通过节流后的制冷剂进入到蒸发器,就是一个气化吸热的过程,达到制冷的效果。气化后的制冷剂再次进入到制冷压缩机,这样以完成循环的制冷。
        参考文献
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