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          85.99m漁業運輸船制冷系統設計

          學術期刊發表網 位置:理工論文 時間:2021-01-09 09:23 (12)

          摘要:摘要:近年來,隨著我國遠洋漁業規模不斷擴大,捕撈船只迅猛增長,遠洋漁業產量持續增加,但與之配套的大型遠洋漁業運輸船卻少之又少,而國內進口的老舊漁業運輸船已面臨報廢

            摘要:近年來,隨著我國遠洋漁業規模不斷擴大,捕撈船只迅猛增長,遠洋漁業產量持續增加,但與之配套的大型遠洋漁業運輸船卻少之又少,而國內進口的老舊漁業運輸船已面臨報廢年限問題,租賃國外的漁業運輸船存在著運費高、租賃難、周期長等問題,極大地制約了我國遠洋漁業的發展,設計大型遠洋漁業運輸船成為大勢所趨。本文詳細介紹85.99m漁業運輸船制冷系統設計,從主要技術參數、制冷系統原理、系統負荷計算、設備選型等方面考慮,滿足CCS規范要求,具有投資少,系統操作簡單,電力功率消耗最少,艙容利用率高等優點,該型運輸船的設計對推動我國遠洋漁業運輸發展具有重要意義。

            關鍵詞:85.99m漁業運輸船;制冷系統設計;電力功率消耗最少;艙容利用率高

          85.99m漁業運輸船制冷系統設計

            1引言

            上世紀80年代,我國第一支遠洋船隊從馬尾港開赴西非海域開展捕魚作業,實現我國遠洋漁業“零”的突破,拉開了我國遠洋漁業發展的大幕[1]。經過30多年的發展,我國已擁有專業大型遠洋魷魚釣船、金槍魚延繩釣漁船、南極磷蝦專業捕撈船、大型拖網加工船等遠洋專業捕撈船。據資料統計,全球金槍魚年捕獲量約700萬噸,南極海域里的南極磷蝦年產量約62萬噸,還有西南大西洋、東南太平洋的魷魚及其它魚種,采用過去的捕撈、速凍、冷藏、運輸集于一體的單船作業方式,無論從品質還是產量,都遠遠不能滿足現代漁業高效、快速、大噸位發展的需要。近年來,大型遠洋漁業運輸船配合捕撈船作業,兼作補給船的優勢凸顯,為大型遠洋漁業運輸船的發展提供了廣闊的空間。

            2主要技術參數

            本船為無限航區作業,主要用于保鮮作業,無冷凍能力,根據表1主要技術參數所示,設計制冷系統、配置設備型號等。

            3制冷系統原理

            本船的制冷系統設計目標是經濟性好、實用性強、艙容利用率高、系統節能、操作簡單等,根據其設計思想采用R404A直接蒸發排管制冷系統,滿足CCS規范[2]要求。R404A制冷劑是國內外漁船制冷系統中普遍采用的傳統成熟型制冷劑,直接蒸發排管制冷方式具有投資額最小、電力功率消耗最少、艙容利用率最高、制冷系統操作簡單等優點,其制冷系統原理如下:船用螺桿式壓縮機的低壓吸入蒸發器(冷藏艙盤管)來的低溫低壓的氟氣體經陰陽轉子的壓縮成高壓高溫氣體,從高壓出口排出的高壓高溫制冷劑氣體經過機組自帶高效油分離器進行油氣分離,分離后的高溫高壓氟氣體被排到船用冷凝器,海水將高溫高壓氣體通過殼管式冷凝器冷凝成高壓液體流入船用貯液器。由貯液器出來的氟液經過干燥過濾器,被輸送到螺桿機組經濟器內過冷再輸送至熱交換器的冷卻盤管內再次過冷,從熱交換器出來的過冷氟液給冷藏艙直接膨脹為低壓液體使用,氟液在蒸發盤管中吸收維護結構的熱量,蒸發成氣體或氣液兩相流體,經過回氣總管進入熱交換器與來自冷卻盤管內的中溫高壓液體進行熱交換,分離液滴形成過熱氣體進入壓縮機吸氣端。如此循環,蒸發器不斷吸收外界滲入熱量,從而逐步達到設定的溫度。制冷系統原理示意圖,如圖1所示。

            4制冷系統設計

            4.1系統負荷計算

            本船用于保鮮作業,無冷凍能力,無貨物熱,制冷壓縮機負荷主要包括滲入熱、人工散熱、開艙滲入熱、照明熱等。系統總負荷:Q總=1.1(Q1+Q2+Q3+Q4+Q(人工散熱)+Q(照明熱)+Q(開艙滲入熱))(1)式(1)符號含義:Q總—系統總負荷,kw;Q1—NO.1冷藏艙滲入熱,kw;Q2—NO.2冷藏艙滲入熱,kw;Q3—NO.3冷藏艙滲入熱,kw;Q4—NO.4冷藏艙滲入熱,kw。其中:Q(人工散熱)=Q·T(2)Q(照明熱)=P·N·T(3)Q(開艙滲入熱)=N·Q·T(4)式(2)符號含義:Q—人體散熱量(-35°C),kw;T—所有人工作時間的和,s。式(3)符號含義:P—照明功率,kw;N—燈數量;T—照明時間,s。式(4)符號含義:N—條件系數;Q—查表每小時耗冷量,kw;T—開啟時間,s。經過計算,本船的總負荷為87kw。

            4.2船用螺桿式壓縮機選型

            選用2臺國產船用螺桿式壓縮機組ZCLG16MZJM,單臺在-45°C/+35°C工況下壓縮機制冷量98kw,充分滿足需求,根據CCS規范要求,增加1臺備用機,即1用1備。

            4.3冷凝器的冷凝面積計算及選型

            冷凝器的選型與冷凝面積有關,冷凝面積計算公式為:F=ΦQc/KΔt(5)式(5)中符號含義:F—冷凝面積,m2;Φ—熱負荷系數;Qc—冷凝器最大熱負荷,kw;K—冷凝器的傳熱系數;Δt—冷凝器的對數傳熱溫差。經過計算,冷凝面積F=74m2,選用單臺換熱面積50m2,共計2臺,滿足要求。

            4.4冷藏艙蒸發盤管計算

            冷藏艙一的盤管長度L1(四個冷藏艙公式相同):L1=F1/f(6)式(6)符號含義:F1—冷藏艙一所需蒸發面積,m2;f—單位長度面積,m2/m;K—蒸發盤管的傳熱系數;Δt—平均傳熱溫差。其中,冷藏艙一與冷藏艙二公式相同,冷藏艙三與冷藏艙四公式相同:F1=1.1·(Q1+Q1(人工散熱)+Q1(照明熱))/K·Δt(7)F3=1.1·(Q3+Q3(人工散熱)+Q3(照明熱)+Q3(開艙滲入熱))/K·Δt(8)經過計算,冷藏艙一盤管長度約2100m,冷藏艙二盤管長度約2300m,冷藏艙三盤管長度約2600m,冷藏艙四盤管長度約2600m。4.5貯液器容積計算及選型貯液器用來貯存由冷凝器來的高壓制冷劑液體,容積計算如下:V=V蒸發盤管+V最低存液量(9)式(9)符號含義:V—貯液器的容積,m3;V蒸發盤管—蒸發盤管的充注量,m3;V最低存液量—貯液器的最低存液量不少于容積的20%,m3。按照貯液器80%最高液位,20%最低液位,冷藏艙中蒸發盤管總長度9600m,采用φ38x3.5無縫鋼管計算,總容積為7.24m3,按充注量的25%計算[3],則氟利昂充注量1.8m3。經過計算,貯液器容積V=3m3,共計1臺,滿足工作要求。

            4.6系統的自動控制和安全保護措施

            系統設有“自動”和“手動”兩種控制方式,系統運行時一般采用自動控制,當發生故障或需要手動操作時才使用手動控制,為保障系統高效、安全運行,主要設備均設置了必要的保護裝置。(1)冷藏艙內的每路蒸發盤管由對應的熱力膨脹閥自動調節,冷藏艙內溫度由溫度控制器通過電磁閥控制。當艙內溫度達到設定溫度下限-36ºC時,溫度控制器切斷電磁閥電源,停止供液;當艙內溫度回升至設計艙溫上限-34ºC時,溫度控制器接通電磁閥電源,恢復供液;(2)壓縮機與冷凝水泵及各電磁閥聯鎖控制,即冷凝水泵啟動升壓后壓縮機方能啟動,當壓縮機運轉正常后,系統電磁閥才能供電工作;(3)從制冷系統安全運行考慮,冷凝器、貯液器等壓力容器均設置安全閥,以實現高壓保護。每臺壓縮機上都裝有高壓、低壓和油壓壓差繼電器,當制冷系統或機器發生故障,在排氣壓力過高,吸氣壓力過低或油壓不足的情況下,壓縮機均會停止運行;(4)整個制冷系統設有各種符合CCS規范的指示燈及報警裝置,并設有各種船用壓力表、和溫度計以備操作人員巡視。

            5結論

            本文詳細闡述85.99m漁業運輸船制冷系統設計,從經濟性、實用性、艙容利用率、系統節能、操作簡單等方面考慮,主要有以下結論:(1)本船選用R404A制冷劑,采用直接蒸發排管制冷方式,該制冷系統具有投資額最小,電力功率消耗最少,艙容利用率最高,制冷系統操作簡單等優點;(2)冷藏艙的溫度采用電子式自動控制,可根據設定的溫度,實現自動控制艙溫,對能量實行自動調節,以減少冷藏艙內溫度波動的幅度,具有節能,提高漁貨物品質等優點;(3)上述制冷系統設備均選用國產設備,符合CCS規范要求,對我國大型遠洋漁業運輸船制冷系統設備的應用,保障遠洋漁獲質量,提升相關產業的發展都將起到積極地推動作用。

            參考文獻:

            [1]遠洋漁業三十年大事記(上)(1985—2015)[J].中國水產,2015(03):18-22.

            [2]《鋼質遠洋漁船建造規范(2018)》[S].船舶標準化工程師,2018.

            [3]徐世瓊.新編制冷技術問答[M].中國農業出版社,1999.

            作者:趙明浩

            相關期刊推薦:《中國水運》雜志創刊于1979年,是中華人民共和國交通運輸部主管、面向國內外公開發行的水運行業綜合性期刊、全國優秀科技期刊、中國學術期刊光盤版入編期刊、萬方數據—數字化期刊群入網期刊。


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