某船冰机系统采用中央冷却器的改造设想

【摘 要】 本文介绍了目前某船伙食冷藏装置的工作状况，论述了为充分发挥设备性能，增强远洋伙食保障能力，提高船员的战斗力，根据几年来的运行情况并结合实际，对伙食冷藏装置提出采用中央冷却器的设想。

【关键词】 中央冷却器 冷凝器 冷却水泵 膨胀水箱

1 引言

目前某船伙食冷库冷藏装置是中修时对旧系统的全面更新，新系统在防止冷库内食品变质，改善船员伙食条件以及提高船员的战斗力方面发挥了巨大的作用，同时对冷藏装置的管理人员提出了更高的技术要求。根据试航、近海航行和近段时间以来的使用情况，总结出确保冰机冷藏装置运行的安全性、可靠性关键是冰机冷凝器的安全工作。因为冷凝器长期与海水接触进行热交换，海水对冷却器的管壁冲刷腐蚀较大，一旦发生海水泄漏进入制冷系统后冰机装置将无法工作，后果非常严重。查找漏点，封堵、清除制冷系统的中水分是很麻烦，维修困难，工作量大，维修工期长，所以本文提出在新冰机系统采用中央冷却器的设想。即在冰机冷却水系统中加装中央冷却器，让海水与淡水先在中央冷却器进行热交换，被冷却了的淡水再进入冷凝器与高温高压的氟利昂制冷剂进行热交换；淡水再回到中央冷却器冷却被海水冷却。如此循环，海水在冷却了淡水后直接排至舷外。

2 改造设想

如图1所示，它是目前冰机系统所用的管路，高温库四台压缩冷凝机组，海水泵两台，互为备用；低温库两台压缩冷凝机组，海水泵两台，互为备用。冷却水系统采用直排式，冷却水经海水泵到冷凝器与压缩机排出的高温高压气体进行热交换，冷却水带走热量直接排至舷外。

图2是设想采用中央冷却器后所用的管路，它是采用间接的方式即海水与淡水先在中央冷却器中进行热交换后直接排至舷外，被冷却了的淡水再回到冷凝器与高温高压氟利昂制冷剂进行热交换，带走热量回到中央冷却器与海水进行热交换。系统设置海水泵两台，互为备用；中央冷却器两台，互为备用；淡水泵两台，互为备用；膨胀水箱一台。

3 改造论证

按高温、低温库房同时制冷工况计算，制冷机组与冷却淡水的热交换量为49400w，以95%的效率计算，中央冷却器热交换量为52000w，按海水温度32℃、温差4℃、传热系数（水-水）6000w/m2·k并考虑40%容量储备计算，需要的有效热交换面积为3.61m2。可根据标准系列型号选择3.8m2～4.5m2冷却器。单台冷却器的面积为：

52000÷6000=8.6m2÷2=4.3m2

若考虑到40%容量储备实际冷却器的面积为：

4.3m2×（1+40%）=6.02m2

该系统由两台海水泵、两台中央冷却器、两台淡水泵、一个膨胀水箱组成，系统工作时，互为备用；原四台海水泵改为两台海水泵、两台淡水泵，每台水泵排量、压力不变；中央冷却器同时失效时，可用海水直接冷却；中央冷却器、淡水泵可设置在冷冻机室内。

3.1 冷却水系统

冷却水（海水）系统采用直排式即由海水经海水泵到中央冷却器与淡水进行热交换而后排至舷外。冷却水的参数，主要应考虑水温、水压和水质等参数是否合乎要求。

（1）冷却水温度：为了保证冷凝压力在允许的范围内，冷却水进水温度≤32℃，出水温度≤36℃。（2）冷却水水质：冷却水对水质的要求幅度较宽。对于水中的有机物和无机物，不要求完全清除，只要求控制数量，防止微生物大量生长，以避免使其在冷凝器或管道系统形成积垢或将管道堵塞。（3）冷却水水压要求：冷却水水压根据冷藏装置的要求，一般应控制在0.23～0.3MPa范围内。

3.2 冷媒水系统

冷媒水（淡水）作为传递热量的介质，冷媒水在冷凝器中与制冷剂进行热交换，向制冷剂放出冷量后，通过水泵和管道输送到中央冷却器处理装置中与冷却器海水进行热交换后，冷媒水又经过回水管道返回到冰机制冷机组的冷凝器中，如此循环，构成一个冷媒水系统。

冷媒水的供水方式采用闭式系统，系统中的淡水基本上不与空气接触，对管路设备的腐蚀较小；水容量比开式系统的小，在系统中的最高点（至少高于1.0m）设置了膨胀水箱，使整个系统均充满了水。冷媒水循环水泵的供水压力较低，不需要克服水柱的静压力，仅需克服系统的摩擦阻力，减少了水泵的功率消耗。

3.3 中央冷却器

根据实际需要的有效热交换面积为3.61m2，可根据标准系列型号选择3.8m2～4.5m2冷却器。正常情况下其中一台使用另一台备用，若两台中央冷却器同时失效时则打开旁通阀直接用海水对冷凝器进行冷却。中央冷却器可设置在冷冻机室内。

3.4 冷却水泵

原四台冷却海水泵减少两台，另两台作为淡水泵使用。两台海水泵即可同时工作，又互为备用。高、低温机组冷凝器总冷却水流量Q总为：

Q总=Q高+Q低，即Q总=6*4+12*2=48m3/h

总冷却面积m2总为：

m2总=m2高+m2低，即m2总=8*4m2+14*2m2=60m2

单台海水冷却水泵的流量应为：

60m3/h÷2=30m3/h

现在水泵型号：

IS/CIS65-50-160

转速（n）：2900r/min

流量（Q）：30m3/h

扬程（H）：30

每台冷却水泵的排量、压力不变，海水泵两台设在原艉轴舱，淡水泵两台设在冰机舱室内。

3.5 膨胀水箱

中央冷却器采用闭式冷媒水供水方式，系统中设有膨胀水箱，起到在水温升高时容纳水膨胀增加的体积和水温将低时补充水体积缩小的水量，以及有利于排出系统中的空气。为了保证膨胀水箱和整个系统的正常工作，膨胀水箱应安装在淡水泵的吸入侧，水箱的标高一般要高出系统最高的点1m以上。

膨胀水箱上的配管主要有：膨胀管、信号管、补给水管、溢流管、排污管等。膨胀水箱的箱体要做保温，并设导门。为防止膨胀水箱在冬季使用时水箱结冰，在膨胀水箱上接出一根循环管，把循环管与膨胀管接在同一水平管道上，使膨胀水箱中的水在两链接点压差的作用下始终处于缓慢流动状态。

利用某船现有485室2万机组设在243容积为0.14m3的膨胀水箱，可从243室到485室两万大卡的膨胀管再延伸至冷冻机室，与淡水泵吸入侧连接，降低改造费用。冰机冷藏机组正常工作时水压力0.36～0.4MPa，低于0.07MPa时压缩机停车保护，高于0.12MPa时自动复位。

4 结语

该系统由两台海水泵、两台中央冷却器、两台淡水泵、一个膨胀水箱组成，系统工作时，互为备用；原四台海水泵改为两台海水泵、两台淡水泵，每台水泵排量、压力不变；中央冷却器同时失效时，可用海水直接冷却；中央冷却器、淡水泵可设置在冷冻机室内。 该设想有一定的实用性和可行性，还要进一步完善和优化，利用现有海水管系，海水泵，可降低改造成本。

参考文献

[1]船用组装式冷藏装置使用说明书，图纸.泰兴动力机械厂.

[2]叙德胜，韩厚德.制冷与空调原理.上海交通大学出版社.

[3]单级单吸离心泵安装使用说明书.上海水泵厂.