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1、第三节 船舶空调系统及设备,12-3-1 船舶空调系统的分类,1集中式单风管系统 送风由中央空调器统一处理，用单风管送到各舱室 各舱室送风参数相同，空气参数调节是改变送风量 简单，初置费较低，货船用得最普遍,12-3-1 船舶空调系统的分类,因采用变量调节，调节幅度不宜过大 调节时会对其它舱室送风量产生干扰,12-3-1 船舶空调系统的分类,2区域再热式单风管系统 将中央空调器统一处理后的空气 由分配室或主风管内的二次换热器对送风再加热 再用单风管送至各个舱室 热负荷较小舱室可不进行再加热 舱室单独调节仍靠变量调节 但调节幅度明显减小 可解决几部分热湿比相差较大的舱室不得已列入同一空调区所带来
2、的弊病,12-3-1 船舶空调系统的分类,3末端再处理式单风管系统 除中央空调器对送风作统一处理外 还在各舱室布风器内设末端换热器 末端再处理方式通常有两种 末端电再热式（在布风器内设电加热器） 冬季靠改变加热电阻的阻值进行变质调节 空调器将送风只加热到满足热负荷较低舱室要求 一般为2030 夏季则只能做变量调节 送风温度为1115 所花费用不多，管理也较简单 在低温海域航行的货船多有使用,12-3-1 船舶空调系统的分类,末端水换热式 布风器内设水换热器 冬季通热水 夏季通冷水 冬、夏都可藉调节水量实现变质调节 空调器只承担舱室的部分热、湿负荷 送风量比其它空调器减少1213 有的可采用全新
3、风 性能较好，造价较高，管理也较麻烦，实际应用较少,12-3-1 船舶空调系统的分类,4双风管系统 中央空调器由前、后两部分组成 一部分送风经空调器预处理后即送至舱室，称一级送风 其余部分则经再处理后经后送至舱室，称二级送风 通过调节布风器两个风门开度，改变送风混合比，即可调节舱室温度,12-3-1 船舶空调系统的分类,冬、夏都可变质调节，调节灵敏 空调器和风管系统的重量和尺寸较大 不需设末端换热器 可用较便宜的直布式布风器，故噪声低，管理简单 适合对空调性能要求高的客船,12-3-1 船舶空调系统的分类,空调系统按送风管内空气流速高低分为： 1低速系统 主风管内风速不超过15ms 常用的风速
4、范围为1015ms 送风支管的风速为48ms 由于风速低，风管阻力小，风机风压不高 但低风速则要求风管截面增大 这使得风管尺寸、重量也随之增大 为了减小风管所占的空间高度 截面需做成扁矩形 使得制造、安装和隔热包扎都较麻烦,12-3-1 船舶空调系统的分类,2高速系统 主风管内风速在15ms以上 常用风速为25ms左右, 有的高达30ms 送风支管风速约为815ms 可用送风温差较大的诱导式送风 使送风量减小，风管尺寸和重量都减小 用标准化圆风管及附件，便于安装，又降低成本 缺点： (1)风管阻力大，风机功率较大, 高风压使空气温度升高, 增加热负荷 (2)噪声大。 许多船舶采用主风管风速在1
5、5ms的中速系统,12-3-2 中央空调器,对空气进行集中处理的设备 通常置于上层甲板后部的专门舱室 1空气的吸入、过滤和消音 新风和回风经新风进口1和回风进口被风机3吸入 在新、回风口处装有铁丝滤网 新风量和回风量的比例可用调风门2、4调节 回风量和总风量之比称为回风比 采用离心式通风机 高速系统用效率较高的后弯叶型风机 低速系统用前弯叶型风机,12-3-2 中央空调器,12-3-2 中央空调器,高速系统风机布置在空调器进口（压出式空调器） 避免风机产生热量使排出空气温度升高 利于提高空气冷却器的蒸发温度 低速系统风机布置在空调器出口（吸入式空调器） 使空气比较均匀地流过换热器 空气滤器 滤
6、除空气中的灰尘，净化舱室送风 保持空气换热器表面清洁，避免降低换热的效果 常用斜置抽屉式过滤元件（增大面积，降低阻力） 风机出口设有消音室15 利用风道截面积突然改变，使气流低频噪声消减 空调器内壁的多孔性吸声材料使高频噪声消减,12-3-2 中央空调器,2空气的冷却和除湿 当外界气温高于25时 空调装置按降温工况运行 空气的冷却和除湿由空气冷却器和挡水板来完成 空气冷却器由蛇形肋片管构成 图示为直接蒸发式空气冷却器,12-3-2 中央空调器,空冷器管壁温度一般都低于空气露点 对空气冷却时有除湿作用 管壁温度越低，除湿作用越大 应避免管壁结霜，以免妨碍空气流动 冷却器管壁温度不能低于0 空调采
7、用直接蒸发方式时 冷剂蒸发温度多为07,12-3-2 中央空调器,空冷器壁面结露产生的凝水沿管外肋片下流 汇集在底部承水盘中 然后沿泄水管排走 泄水管出口设有U形水封 以防非降温工况时空气泄漏 为防止凝水被携入风管中 在空冷器后设有挡水板 挡水板由许多曲板1组成 空气流过时气流方向不断改变 所携带水滴碰撞到曲板上 然后落到承水盘2中泄出 曲板出口弯成挡水沟4 用以挡住水滴,12-3-2-2 空气的冷却和除湿,降温工况空气参数变化过程 新风状态点为1 回风状态点为2 新风和回风混合后状态点3 在12两点的连线上 点3距新风状态点和回风状态点的距离与新风量G1和回风量G2成反比 (3-1线段)(3
8、-2线段)G2Gl 3-4为经过风机时等湿加热过程 点4为空冷器进口状态点,2,1,3,12-3-2-2 空气的冷却和除湿,空冷器出口的空气状态点 可取=100饱和空气线上温度(冷却管壁温)的0点与点4连线上的某点5 冷却越充分，点5越靠近点0 4-5为流过空冷器的冷却减湿过程 送风过程空气流过风管会有一定温升，在图上由56过程表示,2,1,3,4,5,6,12-3-2-2 空气的冷却和除湿,6-7为空气在舱内按舱室吸热、吸湿的过程 72为回风在走廊里的等湿吸热过程 空调器热负荷包括 舱室全热负荷(约占40以上) 送风过程吸热 回风过程吸热 风机热 新风全热负荷(将进风降温至回风状态，3050
9、),6,7,2,12-3-2-2 空气的冷却和除湿,降温工况空冷器热负荷为： QV(h4-h5) 空调器热负荷又可分为 显热负荷 在舱外气温高、舱室显热负荷较大时，空调器的显热负荷增大 潜热负荷 当舱室湿负荷较大或舱外空气的含湿量较大时，空调器潜热负荷增加 增加回风量 使点3靠近点2 可相应减小新风的全热负荷,12-3-2-3 空气的加热和加湿,当外界气温低于15时 应使空调装置按取暖工况运行 加热和加湿由空气加热器和加湿器完成 空气加热可采用 电加热 蒸气加热 船用集中式空调器多使用蒸气加热 加热蒸汽用表压为0.20.5Mp的饱和蒸汽 热水加热 间接冷却式空调系统在取暖工况 加热蒸汽的凝水经
10、出口阻汽器流回热水井 阻汽器只允许凝水流过,12-3-2-3 空气的加热和加湿,在冬季 外界空气相对湿度虽然很高(90以上) 但因温度低，所以实际含湿量并不高 因此，还需要加湿 加湿可采用 蒸汽加湿 船用集中式空调器采用蒸汽加湿的较多 喷水加湿 电热加湿器,12-3-2-3 空气的加热和加湿,最简单的加湿器 一根镀锌钢管 在迎风方向开有两排 直径为12mm的蒸汽 喷孔 图示出一种喷头式干式 蒸汽加湿器 蒸汽按圆喷头切线方向供入， 使蒸汽在喷头中旋转 将其中的凝水甩出，并从泄掉 使加入空气中的饱和蒸汽含水减小,12-3-2-3 空气的加热和加湿,加湿器放在加热器后较合适 此处空气温度高，较小，蒸
11、汽容易被吸收 应防止加湿过多而造成舱内壁面的结露 空调系统取暖工况空气参数变化过程如图 外界新风(状态点1)和回风(状态点2)在混合室内混合后的状态点为3,3,1,2,12-3-2-3 空气的加热和加湿,3-4为流过风机等湿加热过程 4-5为流过加热器等湿加热过程 5-6为流过加湿器等温加湿过程(蒸汽加湿) 6-7为送风管中等湿降温过程 7-8为舱内按舱室热湿比线降温吸湿的过程 8-2为走廊回风等湿降温过程,4,1,3,5,6,7,8,2,12-3-2-3 空气的加热和加湿,取暖工况空调器热负荷包括 舱室全热负荷 送风热损失 回风热损失 新风热负荷(将进风加热加湿到回风状态) 其中 空气加热器
12、承担显热负荷 加湿器承担潜热负荷 风机热可减轻加热器负荷 增加回风量可减小全热负荷,4,1,3,12-3-3 布风器,布风器应满足以下要求： (1)使送风与室内空气很好地混合，使室温均匀 (2)能保持入的活动区内风速适宜 (3)能单独进行调节 (4)阻力和噪声较小 (5)结构紧凑，外形美观，价格较低 布风器按安装位置的不同分为 顶式 装在天花板上，不占舱室地面，采用较多 壁式 靠舱壁底部垂直安装使用方便,12-3-3 布风器,室内温度和湿度是否均匀 与室内空气的流动状况有关，而流动状况取决于 布风器的型式 出风口的位置 舱室回风口的位置 图示为布风器在舱室不同位置的空气流动状况 (a)适用于天
13、花板较平整 的小舱室 (b)适用于高诱导比的壁 式布风器；,12-3-3 布风器,图(c)适用于空间较大的舱室 图(d)则适用于空气参数均匀性要求较高的舱室,12-3-3 布风器,布风器出风口以较大风速吹向舱室 射流不断扩散并卷吸室内空气与之混合 射流流程越长，混合效果越好 射流最好能达到对面舱壁 而射流较短(小送风量)，会使死区(滞流区)扩大 死区通常出现在房间角落里 在选用和布置布风器与回风口时 应使回流区和回旋区发生于人们经常活动的区域 尽量缩小死区 同时不使射流区扩大到人的活动区，因为射流区风速较高，直接吹到人身上会使人感到不舒适,12-3-3-1 直布式布风器,将送风直接送入舱室 出
14、口形状利于气流扩散 如喇叭形、格栅形等 出口风速较低，一般为24ms 送风与室内空气混合较慢 所以送风温差不宜过大，一般在10以下 价格较低，送风阻力小，噪声也低 设有调风门，有末端换热器时，还有调温旋钮,12-3-3-1 直布式布风器,图为一种单风管直布式布风器，属锥形扩散式 进风管1通入处设有容积较大的消音箱5 有可使风门2升降以调节风量的调节旋钮6 颈部风速可从2ms直至10ms，有一定诱导作用 故送风温差可提高到10左右 其阻力在直布式布风器中也稍大，约为150300Pa,12-3-3-1 直布式布风器,图为双风管空调系统采用的一种顶式直布式布风器 两种温度不同的送风分别由两根送风管4
15、、5送入 在消音室6中混合 从挡风板周围的缝隙中吹出 通过 调节旋钮1 联动操纵风门2、3 对舱室空气温度进行调节 也可分设两个调节旋钮 分别调节两种送风的风量 从而使调节幅度更大,12-3-3-2 诱导式布风器,简称诱导器 图示为一种带电加热器的壁式诱导器 特点： 静压箱10中的静压较高 送风(称一次风)通过许多小喷嘴9喷出 喷嘴出风速度较高 能把很大一部分室内空气经外罩正面的进风栅4卷吸进来(称二次风) 混合后再从顶部出口格栅6吹出，送入室内,12-3-3-2 诱导式布风器,二次风量G2与一次风量G1之比称为诱导比 由于气温变化不大，变化可以忽略；因此，诱导比 其诱导的室内空气越多 可增大一次风送风温差，而不影响室温均匀性 有利于减小风机的送风量和风管尺寸 但提高会增加布风器阻力，需增大风机风压 一般诱导比以24较为经济,12-3-3-2 诱导式布风器,诱导器设有调风旋钮 用以调节送风管的风门开度，改变一次风量 诱导器通常设有末端换热器 它与二次风进行换热，传热温差较大 比用于直布式布风器传热效果要好 带末端换热器的诱导器设有调温旋钮 改变换热器供水量或加热电阻实现舱温单独调节 二次风常有灰尘，末端换热器易脏污，需定期清洁 缺点： 阻力大，噪声较大，价格较贵 商船上仍以采用直布式布风器为多,