船用蒸汽喷射制冷机组试验研究.pdf

第37卷第7期
舰船科学技术
Vol37. No.7
2015年7月
SHIP SCIENCE AND TECHNOLOGY
Jul.,2015
船用蒸汽喷射制冷机组试验研究
刘岩,董友子,顾凡奇
(中国船舶重工集团公司第七O三研究所无锡分部,江苏无锡214151)
摘要:设计并搭建蒸汽喷射制冷机组性能研究试验台,以低温低压蒸汽作为机组驱动热源,选用水作为制
冷剂。主要研究工作蒸汽温度、蒸发温度、冷凝温度和压力等工况条件对制冷机组制冷能力的影响,为改善和提高船
用蒸汽喷射制冷机组的性能提供参考依据。
关键词:蒸汽喷射制冷机组;性能测试;试验研究
中图分类号:U664.52
文献标识码:A
文章编号:1672-7649(2015)07-0046-03doi:10.3404/j.iss.1672-7649.2015.07.011
Experimental research of the marine steam jet refrigerator
LIU Yan, DONG You-zi, GU Fan-q
(Wuxi Branch, The 703 Research Institute of CSIC, Wuxi 214151, China
Abstract The article designs and builds the steam jet refrigeration system to study which is driven
low temperature and low pressure steam as the heat source and selects water as the working fluid. The effects
of operating conditions including working steam temperature, evaporating temperature, condensing
temperature and pressure on refrigerating capacity are investigated. The research provides reference to
improve and enhance the performance of marine steam ejector refrigerator
Key words steam jet refrigerator; performance test; experimental research
在喷嘴出口处降压,使蒸发器内产生高度真空,为
蒸发器内水在低温汽化创造条件。来自用户的工作
能源危机日益紧迫,节能减排已成为各行各业水循环进入蒸发器,在此真空对应的饱和温度下部
关注和研究的焦点,船舶节能已成为世界各国造船分汽化,吸收了大量汽化潜热,使蒸发器内未汽化
界和航运界研究的重要课题。蒸汽喷射式制冷技术的工作水温度降至饱和水的温度,产生冷量,供用
采用低品位热能驱动,可有效回收船舶运行过程中户使用。主喷射器工作过的蒸汽和在蒸发器内被引
产生的余热、废热,并使用环保型工质水作为制冷射后汽化的冷剂水蒸气在喷嘴出口处混合,一起进
剂,机组结构紧凑、工作可靠、使用寿命长且易于入扩压室,在扩压室中由于流速减低而使压力升高,
维修,具有较高的研究价值和广泛的应用前景。后进入冷凝器内被弦外海水冷却带走热量形成凝结
水,凝结水一部分送回发生器,一部分节流降压后
1蒸汽喷射制冷机组工作原理
回蒸发器补充工作水】。辅喷射器将冷凝器中的不
蒸汽喷射制冷是采用蒸发制冷原理利用在同温凝性气体两级抽出排空,保持冷凝器内一定的真
度下液体汽化需吸收大量汽化潜热来实现冷效应
空度。
蒸汽喷射制冷机组工作原理图如图1所示,喷
射器的吸入室与蒸发器相连,扩压室与冷凝器相连。2测试系统设计
工作蒸汽由蒸汽发生器(余热锅炉)产生,进入主
本文为某型船蒸汽喷射制冷机组设计并搭建了
喷射器在拉瓦尔喷嘴中绝热膨胀,形成高速汽流,
套性能测试试验台,模拟实船工况,用于分析和
收稿日期:2014-12-10;修回日期:2014-12-19
作者简介:刘岩(1982-),男,硕士,工程师,从事舰船设备测试
万方数据
第7期
刘岩,等:船用蒸汽喷射制冷机鉏试验研究
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蒸汽
2.2试验台控制系统
Ⅱ级油进门!「1级喷油进门压空气
控制系统采用计算机实时控制技术,如图3所
示,整个控制结构为闭环负反馈控制,其中执行机
构、被控对象、测量变送装置均为试验台测试系统
蒸发器
抽气器
中的硬件部分如电动调节阀、水泵变频器等。
计算机
试验台测试系统
热行下被控
控制器
构
主冷
对象目被控量
却水
海水
水、水位调节器回锅炉
图3计算机控制系统机构图
Fig. 3 Computer control system of organization diagram
图1蒸汽喷射制冷机组工作原理图
ig. 1 The principle of steam marine jet refrigeration unit
测量装置一般为数据采集模块,每隔一定的采
样周期对被控对象的某个参数进行一次数据采集;
研究机组性能
控制器的输入为给定值和实际值的偏差e,输出值
2.1试验台设计原理及组成
试验台设计考虑到机组自身冷热平衡特点,充分经过相应的数/模转换后传递给执行机构执行相应的
控制量,目的为消除偏差e,使其趋向于0,从而达
利用蒸发器产生的冷量和冷凝器剩余的热量相互抵消,
减少外部能量的输入,实现试验台的高效节能运行。
到系统自动化稳定控制的目的。
来自锅炉
1级喷嘴至2级喷
试验结果与数据分析
网进口控制应母管
蒸汽减温
0.58MPa电加热
试验台工作蒸汽温度控制在100℃~180℃,工
装强
AFM2
作蒸汽压力控制在1.0~1.4MPa,蒸发温度控制在
3℃-17℃,冷凝温度控制在15℃-40℃。测试研
FN??
究各参数对蒸汽喷射制冷机组制冷量的影响。
蒸汽喷射制冷机组
3.1工作蒸汽温度的影响
P辅助冷水机组
在蒸发温度和冷凝温度恒定的情况下,分析工
图2蒸汽喷射制冷机组试验台示意图
作蒸汽温度对制冷量的影响。试验结果如图4所示,
Fig. 2 Schematic of the steam jet refrigerator
随工作蒸汽温度不断升高,机组制冷量随之增大
蒸汽耗量也逐渐正大,变化趋势较为平缓
试验台主要包括冷冻水回路、兑水回路、冷却
水回路和负载调节回路,如图2所示。冷冻水回路
与兑水回路通过换热器串联,利用兑水回路中调节
阀控制热水流量的大小,改变输入冷冻水回路热量
的多少,实现冷冻水出水温度(5±0.3℃,7±
100110120130140150160170180190
0.3℃、9±0.3℃)的要求。冷却水回路与兑水回
工作蒸汽温度/C
路、负载调节回路共用1个调温水箱,冷却水进水
图4工作蒸汽温度对机组性能影响
Fig