一种吸收余热辅助制冷的船舶冷库系统的制作方法
【专利摘要】一种吸收余热辅助制冷的船舶冷库系统，它解决余热浪费且不满足制冷深度的问题。一种吸收余热辅助制冷的船舶冷库系统，包括压缩制冷回路与蒸发制冷回路，还包括柴油机，压缩制冷回路上顺次串接低压压缩机、高压压缩机、氟冷凝器、中间冷却器，而后并联低温制冷器与高温制冷器，再回连至低压压缩机，氟冷凝器与中间冷却器之间的连通主路上分支出连通支路，连通支路上串接电磁阀与第一膨胀阀，蒸发制冷回路上顺次串接蒸汽发生器、精馏器、氨冷凝器、第二膨胀阀、中间冷却器、吸收器、溶液热交换器，再回连至蒸汽发生器，柴油机通过供热接设有水箱，水箱连通蒸汽发生器的换热管。本发明减少能耗，提高燃料利用率，加深制冷深度。
【专利说明】一种吸收余热辅助制冷的船舶冷库系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种吸收余热辅助制冷的船舶冷库系统，属于制冷设备【技术领域】。
【背景技术】
[0002]现代船舶在航行过程中，柴油主机是船舶消耗能源的主要设备，其耗能占据了整个船舶总耗能的70%-90%。但主机热效能低下，不到50%。其他热量是通过排气、冷却和散热等途径排放至大气或海洋环境中，不仅浪费能源还污染环境。废弃温度为260°C?400°C，缸套冷却水的出口温度在70°C?90°C。
[0003]目前船舶空调装置主要以蒸汽压缩式制冷为主，对空气处理靠制冷系统蒸发器对空气进行冷凝除湿和降温，这种除湿盒冷却耦合空气处理方式缺点是制冷系统蒸发温度过低，而我们知道蒸发温度越低制冷系统能效也越低，而船舶所用电能全部来自柴油发电机组，因此必定带来加重船舶荷载额外负担。蒸汽压缩制冷系统所用含有氯元素的制冷剂R22和大量的燃油碳排放温室气体会破坏生态环境。
[0004]由于我国近海渔业资源的急剧衰退以及与周边国家渔业协定的正式签署并实施，我国海洋渔业的作业空间越来与小，我国渔业经济除了发展近海养殖外，还必须参与发展远洋捕捞，金枪鱼是发展远洋捕捞的首选鱼种，但是金枪鱼的特殊品质要求金枪鱼贮藏、力口工必须保证-50°C至-60°C的低温环境。而冷凝温度却在40°C，为此现在金枪渔船配备有单机双级压缩机。目前金枪鱼远洋渔业作业船用低温冷藏、冷冻制冷系统一般采用活塞式单机双级机组，采用R22作制冷剂。制冷装置采用R22作制冷剂，系统运行效率不高。远洋渔船为冷库稳定运行，专门配有柴油发电机组，其排气及气缸冷却余热很大。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种能够利用柴油机余热辅助制冷，以氨-水吸收式机组代替进行冷却，提高燃油利用效率的吸收余热辅助制冷的船舶冷库系统。
[0006]为实现本发明的目的，本发明采用的技术方案是:
一种吸收余热辅助制冷的船舶冷库系统，包括压缩制冷回路与蒸发制冷回路，还包括柴油机，所述压缩制冷回路上顺次串接低压压缩机、高压压缩机、氟冷凝器、中间冷却器，而后并联低温制冷器与高温制冷器，再回连至低压压缩机；所述氟冷凝器与中间冷却器之间的连通主路上分支出连通支路，连通支路上串接电磁阀与第一膨胀阀；所述蒸发制冷回路上顺次串接蒸汽发生器、精馏器、氨冷凝器、第二膨胀阀、中间冷却器、吸收器、溶液热交换器，再回连至蒸汽发生器；所述柴油机通过供热接设有水箱，水箱连通蒸汽发生器的换热管。
[0007]—种吸收余热辅助制冷的船舶冷库系统中，低温制冷器放置于低温冷库中，高温制冷器放置于高温冷库中。本装置具有三种运行方式，第一种是常规运行，仅运行压缩制冷回路，且压缩制冷回路进行过冷运作实现冷却作用；在第一种运行方式时，流过低压压缩机、高压压缩机的制冷剂流量是不同的，流过高压压缩机要多于低压压缩机的流量，而真正用于制冷的只有流过低压压缩机的流量，高压压缩机多出来的流量在中间冷却器中用于冷却两个分支中的另一分支制冷剂，使其过冷。由此一方面增加制冷器中单位质量的制冷能力，另一方面用于冷却低压压缩机排气，降低高压压缩机的能耗。第二种为压缩制冷回路与蒸发制冷回路均运行，但压缩制冷回路不进行过冷运作；第二种运行方式时，低压压缩机与高压压缩机流过的制冷剂质量是相同的。用氨吸收制冷产生冷量代替常规运行方式，通过在中间冷却器分流膨胀蒸发制冷方法，从柴油机发电机组余热来说，完全能够满足，由此可以使冷库内制冷器的制冷剂过冷度更大，因而提高了制冷剂单位质量的制冷量，同样制冷器可以提高蒸发温度，进一步提高制冷性能系数，也可以减少压缩机容量。第三种为压缩制冷回路与蒸发制冷回路均运行，且压缩制冷回路进行过冷运作；第三种运行方式时，主要用于在吸收方式产生冷量不够时，补充一部分从冷凝器出来的制冷剂蒸发冷却加大过冷量，用于提闻循环效率。
[0008]所述的低温制冷器的并联路线上串接第三膨胀阀，高温制冷器的并联路线上串接有第四膨胀阀。
[0009]所述的低温制冷器与高温制冷器之间连接压力平衡阀。[0010]所述的蒸汽发生器与精馏器之间具有正向流路与回向流路，正向流路为蒸汽发生器流至精馏器，回向流路为精馏器流至蒸汽发生器。
[0011]所述的吸收器与溶液热交换器之间具有正向流路与回向流路，正向流路为吸收器流至溶液热交换器，回向流路为溶液热交换器流至吸收器，正向流路上串接溶液泵。
[0012]所述的溶液热交换器与蒸汽发生器之间具有正向流路与回向流路，正向流路为溶液热交换器流至蒸汽发生器，回向流路为蒸汽发生器流至溶液热交换器。
[0013]所述的氟冷凝器具有换热管，换热管内流通海水，采用海水进行换热制冷工程，由此减省压缩机与制冷剂的应用，具有环保节能、取材方便、减省成本与重量的特点。
[0014]所述的柴油机由发电机驱动连接，低压压缩机由第一电机驱动连接，高压压缩机由第二电机驱动连接，且发电机、第一电机及第二电机由电缆形成电路连接。
[0015]本发明的优点:与现有技术相比，本吸收余热辅助制冷的船舶冷库系统在设置压缩制冷系统制冷配合的前提下，利用柴油发电机组所产生的余热蒸发氨-水，以使氨-水吸收式机组替代或辅助制冷，由此改变了柴油发电机组能量的利用方式。优化了制冷效率与制冷程度，实现减省压缩制冷的耗能，进一步配备压缩机减少；提高燃油利用率，使渔船携带燃油减少，同步减小船舶柴油发电机组的容量。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是一种吸收余热辅助制冷的船舶冷库系统的结构示意图。
[0017]图中:1、低压压缩机 2、高压压缩机 3、氟冷凝器 4、电磁阀5、第一膨胀阀 6、中间冷却器 7、第三膨胀阀 8、低温制冷器 9、第四膨胀阀10、高温制冷器 11、压力平衡阀 12、柴油机 13、水箱 14、蒸汽发生器15、精馏器16、氨冷凝器 17、第二膨胀阀 18、吸收器 19、溶液泵 20、溶液热交换器21、发电机 22、第一电机 23、第二电机。【具体实施方式】
[0018]下面结合附图及实施例对本发明作进一步的说明。
[0019]一种吸收余热辅助制冷的船舶冷库系统，包括压缩制冷回路与蒸发制冷回路，还包括柴油机12。所述压缩制冷回路上顺次串接低压压缩机1、高压压缩机2、氟冷凝器3、中间冷却器6，而后并联低温制冷器8与高温制冷器10，再回连至低压压缩机I ;其中低温制冷器8放置于低温冷库中，高温制冷器10放置于高温冷库中。
[0020]所述氟冷凝器3与中间冷却器6之间的连通主路上分支出连通支路，该连通支路上串接电磁阀4与第一膨胀阀5。低温制冷器8的并联路线上串接第三膨胀阀7，高温制冷器10的并联路线上串接有第四膨胀阀9。且低温制冷器8与高温制冷器10之间连接压力平衡阀11。
[0021]所述氟冷凝器3具有换热管，且换热管内流通海水，采用海水进行换热制冷工程，由此减省压缩机与制冷剂的应用，具有环保节能、取材方便、减省成本与重量的特点。
[0022]所述蒸发制冷回路上顺次串接蒸汽发生器14、精馏器15、氨冷凝器16、第二膨胀阀17、中间冷却器6、吸收器18、溶液热交换器20，再回连至蒸汽发生器14。柴油机12通过供热接设有水箱13，水箱13连通蒸汽发生器14的换热管。
[0023]所述蒸汽发生器14与精馏器15之间具有正向流路与回向流路，正向流路为蒸汽发生器14流至精馏器15，回向流路为精馏器15流至蒸汽发生器14。
[0024]所述吸收器18与溶液热交换器20之间具有正向流路与回向流路，正向流路为吸收器18流至溶液热交换器20，回向流路为溶液热交换器20流至吸收器18，其中正向流路上串接溶液泵19。
[0025]所述溶液热交换器20与蒸汽发生器14之间具有正向流路与回向流路，正向流路为溶液热交换器20流至蒸汽发生器14，回向流路为蒸汽发生器14流至溶液热交换器20。
[0026]所述氨冷凝器16具有换热管，且换热管内流通海水；吸收器18具有换热管，且换热管内流通海水。采用海水进行换热制冷工程，由此减省压缩机与制冷剂的应用，具有环保节能、取材方便、减省成本与重量的特点。
[0027]所述柴油机12由发电机21驱动连接，低压压缩机I由第一电机22驱动连接，高压压缩机2由第二电机23驱动连接，且发电机21、第一电机22及第二电机23由电缆形成电路连接。
[0028]本发明的使用方法:本吸收余热辅助制冷的船舶冷库系统具有三种运行方式，第一种是常规运行，仅运行压缩制冷回路，且压缩制冷回路进行过冷运作；即吸收式氨制冷系统处于不工作状态，只有低压压缩机I与高压压缩机2工作的双级压缩制冷状态，为高低温冷库提供冷量。这时电磁阀4是通路状态，高压压缩机2将制冷剂压入氟冷凝器3，由此制冷剂变为饱和液态，随后制冷剂在中间冷却器6前分为两支，一支流入中间冷却器6的换热盘管中，另一支经过电磁阀4及第一膨胀阀5，在中间冷却器6内蒸发，从而对换热盘管中的制冷剂进行饱和使其过冷，过冷后的制冷剂分路通过第三膨胀阀7、第四膨胀阀9，进而分两支流入高温制冷器10、低温制冷器8，以实现高、低温冷库的制冷操作。
[0029]在第一种运行方式时，流过低压压缩机1、高压压缩机2的制冷剂流量是不同的，流过高压压缩机2要多于低压压缩机I的流量，而真正用于制冷的只有流过低压压缩机I的流量，高压压缩机2多出来的流量在中间冷却器6中用于冷却两个分支中的另一分支制冷剂，使其过冷。由此一方面增加制冷器中单位质量的制冷能力，另一方面用于冷却低压压缩机I排气，降低高压压缩机2的能耗。
[0030]第二种为压缩制冷回路与蒸发制冷回路均运行，但压缩制冷回路不进行过冷运作。吸收式氨制冷系统和常规两级压缩系统均投入工作状态，但这时电磁阀4处于关闭状态。依靠柴油机12和主机气缸冷却水及排气余热加热水箱13中的水，使其升温至80°C?900C。热水在蒸汽发生器14内加热稀氨-水溶液，使得氨从水溶液中蒸发，而后经过精馏器15将氨从水蒸汽中分离，再经过氨冷凝器16冷却为液氨，然后经过第二膨胀阀17节流作用，在中间冷却器6中蒸发，用于饱和换热盘管中的制冷剂，使其大温差过冷以增加供冷量，过冷后的制冷剂分路通过第三膨胀阀7、第四膨胀阀9，进而分两支流入高温制冷器10、低温制冷器8，以实现高、低温冷库的制冷操作。另一方面氨在蒸发气化后流入吸收器18中再次被水吸收，且其溶解热被海水带走，氨-水溶液被溶液泵19泵回蒸汽发生器14，其间经过溶液热交换器20，被从蒸汽发生器14来的热水加热。
[0031]第二种运行方式时，低压压缩机I与高压压缩机2流过的制冷剂质量是相同的。用氨吸收制冷产生冷量代替常规运行方式，通过在中间冷却器6分流膨胀蒸发制冷方法，从柴油机12发电机21组余热来说，完全能够满足，由此可以使冷库内制冷器的制冷剂过冷度更大，因而提高了制冷剂单位质量的制冷量，同样制冷器可以提高蒸发温度，进一步提高制冷性能系数，也可以减少压缩机容量。
[0032]第三种为压缩制冷回路与蒸发制冷回路均运行，且压缩制冷回路进行过冷运作。即吸收式氨制冷系统和常规两级压缩系统均投入工作状态，这时电磁阀4是开通状态。结合前两种运作过程，且吸收式氨制冷系统所产生的冷量用于使进入制冷器的制冷剂处于深度过冷状态，以提高制冷系统能效。
[0033]第三种运行方式时，主要用于在吸收方式产生冷量不够时，补充一部分从冷凝器出来的制冷剂蒸发冷却加大过冷量，用于提高循环效率。
[0034]本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属【技术领域】的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
[0035]尽管本文较多地使用了低压压缩机1、高压压缩机2、氟冷凝器3、电磁阀4、第一膨胀阀5、中间冷却器6、第三膨胀阀7、低温制冷器8、第四膨胀阀9、高温制冷器10、压力平衡阀11、柴油机12、水箱13、蒸汽发生器14、精馏器15、氨冷凝器16、第二膨胀阀17、吸收器18、溶液泵19、溶液热交换器20、发电机21、第一电机22、第二电机23等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
【权利要求】
1.一种吸收余热辅助制冷的船舶冷库系统，包括压缩制冷回路与蒸发制冷回路，还包括柴油机12，其特征在于:所述压缩制冷回路上顺次串接低压压缩机1、高压压缩机2、氟冷凝器3、中间冷却器6，而后并联低温制冷器8与高温制冷器10，再回连至低压压缩机I ;氟冷凝器3与中间冷却器6之间的连通主路上分支出连通支路，连通支路上串接电磁阀4与第一膨胀阀5，蒸发制冷回路上顺次串接蒸汽发生器14、精馏器15、氨冷凝器16、第二膨胀阀17、中间冷却器6、吸收器18、溶液热交换器20，再回连至蒸汽发生器14 ;柴油机12通过供热接设有水箱13，水箱13连通蒸汽发生器14的换热管。
2.根据权利要求1所述的一种吸收余热辅助制冷的船舶冷库系统，其特征在于:所述的低温制冷器8的并联路线上串接第三膨胀阀7，高温制冷器10的并联路线上串接有第四膨胀阀9。
3.根据权利要求1所述的一种吸收余热辅助制冷的船舶冷库系统，其特征在于:所述的低温制冷器8与高温制冷器10之间连接压力平衡阀11。
4.根据权利要求1所述的一种吸收余热辅助制冷的船舶冷库系统，其特征在于:所述的蒸汽发生器14与精馏器15之间具有正向流路与回向流路，正向流路为蒸汽发生器14流至精馏器15，所述回向流路为精馏器15流至蒸汽发生器14。
5.根据权利要求1所述的一种吸收余热辅助制冷的船舶冷库系统，其特征在于:所述的吸收器18与溶液热交换器20之间具有正向流路与回向流路，正向流路为吸收器18流至溶液热交换器20，回向流路为溶液热交换器20流至吸收器18，正向流路上串接溶液泵19。
6.根据权利要求1所述的一种吸收余热辅助制冷的船舶冷库系统，其特征在于:所述的溶液热交换器20与蒸汽发生器14之间具有正向流路与回向流路，正向流路为溶液热交换器20流至蒸汽发生器14，回向流路为蒸汽发生器14流至溶液热交换器20。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的一种吸收余热辅助制冷的船舶冷库系统，其特征在于:所述的氟冷凝器3具有换热管，换热管内流通海水。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的一种吸收余热辅助制冷的船舶冷库系统，其特征在于:所述的氨冷凝器16具有换热管，换热管内流通海水；所述吸收器18具有换热管，换热管内流通海水。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的一种吸收余热辅助制冷的船舶冷库系统，其特征在于:所述的柴油机12由发电机21驱动连接，低压压缩机I由第一电22机驱动连接，高压压缩机2由第二电机23驱动连接，且发电机21、第一电机22及第二电机23由电缆形成电路连接。
【文档编号】F25B27/02GK103884130SQ201410139876
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年4月9日 优先权日:2014年4月9日
【发明者】许光映 申请人:浙江海洋学院