引言船舶伙食冷藏裝置概述目錄TOC\o"1-3"\h\u20983船舶伙食冷藏裝置概述 159941.1船舶伙食冷藏裝置的組成及工作原理 1167191.1.1伙食冷藏裝置的組成 1156981.1.2伙食冷藏裝置工作原理 2253161.2船舶冷庫制冷裝置在船舶的應(yīng)用 3208151.3船舶伙食冷藏裝置關(guān)鍵參數(shù)的控制 494331.3.1船舶伙食冷藏裝置溫度控制與管理 4228571.3.2溫度控制與管理的注意事項 8195891.3.3船舶伙食冷藏裝置冷濕度控制與管理 8102661.3.4船舶蔬菜保鮮技術(shù)研究 111741.4控制細菌的方法 111.1船舶伙食冷藏裝置的組成及工作原理1.1.1伙食冷藏裝置的組成在伙食冷藏裝置中，以下四個部件密不可分，缺一不可，它們決定了伙食冷庫的工作性能，分別是：膨脹閥、蒸發(fā)器、壓縮機、冷凝器。它們是組成壓縮制冷循環(huán)的基本元件。如圖2-1-1所示其中壓縮機用于抽吸蒸發(fā)器產(chǎn)生的冷劑氣體并將其壓送到壓縮機用于抽吸蒸發(fā)器產(chǎn)生的冷劑氣體并將其壓送到冷凝器中。冷凝器使冷劑氣體降溫并冷凝，經(jīng)過膨脹閥，控制冷劑的流量并節(jié)流降壓最后通過蒸發(fā)器使冷劑吸熱氣化。在壓縮制冷裝置中，除上述四個基本組成元件之外，還有對壓縮機起潤滑、散熱和密封作用的滑油分離器、收存和送出制冷劑的貯液器、防止“冰塞”的干燥器和濾器等附件[3]。為了更好地實現(xiàn)該裝置正常工作的全部自動化,系統(tǒng)中除了在其上裝設(shè)能夠節(jié)流降壓制冷劑液體的熱力膨脹閥使制冷劑的量與冷庫熱負荷基本保持平衡外,還配備有以壓力作為控制信號的壓力繼電器來保護壓縮機、以及溫度繼電器被用來控制供液電磁閥的電路的通斷以使冷庫溫度得以保持在給定的范圍內(nèi)、以滑油壓差作為控制信號的壓差控制器的電開關(guān)，用來在滑油泵排、吸兩端的壓差低于某一調(diào)定值時，自動切斷壓縮機電路，以實現(xiàn)保護性停車、電磁閥、自動調(diào)節(jié)蒸發(fā)壓力的恒壓閥和供水量調(diào)整閥等多種自動化單元共同維持伙食冷藏裝置的正常運行。圖2-1-1所示為船舶伙食冷藏裝置主要部件1.1.2伙食冷藏裝置工作原理在大型遠洋船舶航行中，蒸汽壓縮式制冷是最常見的制冷方法。它有較寬的制冷溫度范圍，單機容量大、規(guī)格多，中小容量范圍的設(shè)備比較緊湊，可適應(yīng)不同場合的需要，效率較高，制冷系數(shù)較大。工作原理如圖所示，壓縮式制冷選擇沸點很低的工作介質(zhì)作制冷劑，經(jīng)排氣管進入膨脹閥節(jié)流降壓進入蒸發(fā)器,在較低的蒸發(fā)壓力下，液態(tài)制冷劑逐漸氣化蒸發(fā),并從被冷卻空間吸收氣化潛熱，從而實現(xiàn)制冷。為了維持制冷劑在蒸發(fā)器中低壓,冷凝器出口或膨脹閥前的液態(tài)冷劑處于高壓過冷狀態(tài),就需用壓縮機將制冷劑從蒸發(fā)器中吸出并壓送到冷凝器中。壓縮機出口的冷劑為高溫高壓蒸氣，于是就可利用環(huán)境介質(zhì)(舷外水或空氣)使高溫高壓的制冷劑氣體冷凝成為液體，然后再經(jīng)膨脹閥節(jié)流送入蒸發(fā)器氣化吸熱，從而實現(xiàn)連續(xù)的制冷循環(huán)。圖2-1-2所示為蒸汽壓縮式制冷原理圖1.2船舶冷庫制冷裝置在船舶的應(yīng)用船舶冷藏包括海上漁船、商業(yè)冷藏船、海上運輸船的冷藏貨艙和船舶伙食冷庫。其中船舶伙食冷庫為船員提供各類冷藏的食品，滿足船舶航行期間船員生活。以浙江某船業(yè)公司16500t貨輪為例分析，該輪伙食冷藏庫庫房由魚庫、肉庫、蔬菜庫、糧食庫等組成。庫房設(shè)計溫度見表1.庫房外周圍環(huán)境溫度：貨輪廚房下部400C，外圍壁400C，空調(diào)艙室270C，庫底非空調(diào)艙室350C，緩沖間210C，冷凍機室、空調(diào)機室350C，冷卻海水溫t≤320C。從表中可以看出，冷庫由五個部分組成魚庫、肉庫、蔬菜庫、糧食庫、冷藏緩沖間。圖2-2所示為貨輪的冷庫布置，按照溫度劃分，蔬菜、糧食庫屬于高溫冷庫，果品蔬菜類的保鮮，庫房溫度為-5~50C。因而設(shè)計在同側(cè)，回氣管分別安裝兩個蒸發(fā)壓力調(diào)節(jié)閥來保證蔬菜庫及糧食庫的蒸發(fā)溫度，從而保證庫溫的穩(wěn)定。由于果蔬仍有呼吸作用，所以除了要保持庫內(nèi)溫度和濕度外，還需引進適量的新鮮空氣。肉、魚類多用于鮮品冷藏前的快速冷凍，即凍結(jié)冷庫，庫房溫度-230C以下。肉庫和魚庫均為低溫庫，因而設(shè)計在一側(cè)，保證制冷溫度不被外界影響，為了保證庫房的設(shè)定溫度，在魚肉庫的回氣管分別裝兩個單向閥。菜庫及糧食庫中間是緩沖間為冷卻間、凍結(jié)間、冷藏間進出貨物而設(shè)置的通道，起到溝通各冷間、便于裝卸周的轉(zhuǎn)作用。計算參數(shù)魚庫肉庫蔬菜庫糧食庫冷藏緩沖間庫溫/℃-18-18+4+15+21相對濕度/%9090907070進貨溫度/℃-5-5+30+30—配食標(biāo)準(zhǔn)(kg/人/天)0.10.30.20.78—容積系數(shù)/?/t1.63.651.5—表1貨輪庫房設(shè)計參數(shù)、儲備食品容積參數(shù)圖2-2所示為貨輪的冷庫冷藏庫的建設(shè)，要求冷藏庫的墻壁、地板以及平頂要設(shè)有一定厚度的保溫材料，減少外面?zhèn)魅氲臒崃?起到隔熱的作用。為了減少吸收太陽的輻射能，冷庫外墻表面一般情況會涂成白色或淺顏色的，也能夠減少吸熱。這個根據(jù)自身要貯藏的貨物來決定冷庫溫度設(shè)定多少。1.3船舶伙食冷藏裝置關(guān)鍵參數(shù)的控制1.3.1船舶伙食冷藏裝置溫度控制與管理1）溫度控制系統(tǒng)的組成及控制原理在船舶航行中，為了保證船員的正常生活，控制伙食冷藏裝置的制冷系統(tǒng)的溫度是非常重要的，在智能現(xiàn)代化的今天，自動控制已經(jīng)深入冷庫系統(tǒng)中。因而設(shè)計以下溫度自動控制系統(tǒng)的工作原理:主要是依靠溫度繼電器11來檢測冷藏庫溫度的變化。當(dāng)溫度升高到設(shè)定的上限溫度時，溫度繼電器11開關(guān)閉合，這時，回路控制使電磁閥9通電，打開閥，當(dāng)液態(tài)冷卻劑通過蓄熱室8和電磁閥9時，經(jīng)過熱膨脹閥10落入低壓蒸發(fā)器12中蒸發(fā),并且當(dāng)壓縮機1吸入壓力升高時，吸熱使制冷存儲器的溫度降低。達到低壓繼電器3設(shè)定的極限，開關(guān)閉合,壓縮機將自動啟動，而低溫低壓的氣態(tài)冷卻劑將由制冷壓縮機抽走，使冷卻劑的壓力和溫度得以補償將其升高，然后通過冷凝器5在液體中冷卻,并存儲在儲液罐7中，可以循環(huán)使用;當(dāng)冷藏溫度降至設(shè)定的下限溫度時，溫度繼電器斷電并斷開，電磁閥斷開并關(guān)閉，冷卻劑停止進入蒸發(fā)器。一旦關(guān)閉液體供應(yīng)電磁閥，壓縮機的吸入壓力就會逐漸降低。當(dāng)吸氣壓力降至設(shè)定的極限值時，低壓繼電閥關(guān)閉，導(dǎo)致壓縮機停止運行。通過以上的具體操作來實現(xiàn)對冷庫的溫度控制[4]。1.壓縮機；1.截止閥；3.壓力繼電器；4.滑油分離器；5.冷凝器；6.背壓閥7.儲液罐；8.蓄熱室；9.電磁閥；10.熱力膨脹閥；11.溫度繼電器；11.蒸發(fā)盤管13、14.止回閥圖2-3船舶伙食冷藏裝置溫度控制系統(tǒng)簡圖2）PLC概述及其優(yōu)勢PLC是一種可編程的邏輯式控制器，計算功能強大,性價比高它通常是用于進行邏輯運算、順序控制、時間、計數(shù)和其他算術(shù)公式運算等多種方式用來進行計算操作的一種指令。3）PLC對制冷壓縮機的啟停控制制冷壓縮機的啟停和卸載由制冷壓縮機低壓繼電器、吸氣壓力傳感器、卸載電磁閥和PLC共同控制。在制冷過程中，制冷劑在蒸發(fā)器中氣化吸收熱量使冷庫的溫度降低，壓縮機的吸氣壓力會上升，當(dāng)吸氣壓力到達低壓繼電器設(shè)定壓力范圍的上限值時，低壓繼電器的觸點閉合，輸入開關(guān)量信號至PLC，PLC經(jīng)過邏輯運算在其它啟動條件滿足時，啟動壓縮機，此時卸載電磁閥通電，壓縮機處于卸載運行狀態(tài)[5]。壓縮機吸氣端的壓力傳感器將吸氣壓力信號輸入至PLC，若吸氣壓力繼續(xù)升高，達到卸載壓力的預(yù)設(shè)值時PLC控制卸載電磁閥斷電，壓縮機進入全載運行狀態(tài)。壓縮機的停止由低壓繼電器和PLC共同控制，當(dāng)各庫庫溫先后到達設(shè)定溫度范圍下限值使溫度繼電器陸續(xù)斷電后，供液電磁閥關(guān)閉，制冷劑停止進入蒸發(fā)器，隨著壓縮機運行吸氣壓力低于低壓繼電器壓力范圍下限值時，低壓繼電器的觸點斷開，PLC檢測到低壓繼電器的斷開狀態(tài)，控制壓縮機停機。4）PLC的自動調(diào)節(jié)圖2-4伙食冷庫控制系統(tǒng)PLC控制流程圖由于船舶伙食冷庫容量的日益增大，對其制冷控制系統(tǒng)可靠性的要求也日益提高?？删幊炭刂破鱌LC具有體積小、功能強、可靠性高和維修方便等優(yōu)點，因此在伙食冷庫制冷控制系統(tǒng)中采用PLC技術(shù)可以更好的滿足遠洋運輸?shù)囊?。如圖2-4所示伙食冷庫控制系統(tǒng)投入工作時，PLC首先進行程序初始化，魚肉庫門加熱器工作以防門結(jié)冰不能開啟，冷庫融霜間隔計時器開始計時，溫度繼電器檢測溫度，壓縮機低壓繼電器檢測吸口壓力。當(dāng)冷庫溫度達到設(shè)定溫度范圍的上限值時，PLC控制供液電磁閥開啟，冷劑進入蒸發(fā)器吸熱，使冷庫溫度下降，當(dāng)庫溫達到設(shè)定溫度的下限值時，PLC控制供液電磁閥關(guān)閉，冷劑停止進入蒸發(fā)器。當(dāng)融霜間隔時間達到設(shè)定時長時，融霜加熱器、排水管加熱器工作，融霜時間到達設(shè)定時長時停止融霜[6]。壓縮機低壓繼電器檢測吸口壓力到達設(shè)定范圍的上限值時，曲軸箱加熱器停止工作，自動啟動冷卻水泵，壓縮機半載啟動，經(jīng)過短時間的延時，吸口壓力若超過卸載壓力，PLC控制卸載電磁閥斷電，壓縮機進入全載運行狀態(tài)。壓縮機運行過程中若滑油壓差過低、排氣壓力過高或者冷卻水壓力過低均會使壓縮機停機，并發(fā)出報警。當(dāng)吸口壓力到達低壓繼電器設(shè)定范圍的下限值時，PLC控制壓縮機停機，曲軸箱加熱器開始工作。在融霜過程中若冷庫溫度到達冷庫設(shè)定溫度范圍的上限值，停止融霜、供液電磁閥開啟、壓縮機啟動，開始對冷庫進行冷卻。1.3.2溫度控制與管理的注意事項1）冷庫的溫度范圍在由溫度繼電器、供液電磁閥和PLC共同控制顯控屏上進行設(shè)定。冷庫溫度達上限時，溫度繼電器閉合，PLC控制開啟供液電磁閥，冷劑進入該庫的蒸發(fā)器使庫溫下降;當(dāng)溫度下降到庫下限值時，溫度繼電器觸點斷開，PLC控制供液電磁閥斷開，冷劑停止進入冷庫蒸發(fā)器。2）控制霜層厚度過厚會堵塞肋片間通道，使通風(fēng)量減少，傳熱變差，導(dǎo)致制冷量不足。在融霜過程中壓縮機的吸氣壓力到達低壓繼電器的下限值時，融霜停止，可防止霜層提前融完以致蒸發(fā)器管內(nèi)的冷劑壓力和溫度過高[7]。3）壓縮機冷卻水壓力低保護壓縮機需要冷卻水進行冷卻，當(dāng)冷卻水壓力過低時使壓縮機不能良好冷卻，此時應(yīng)有停機保護，在冷卻水管路上設(shè)有壓力傳感器將壓力信號輸入至PLC，當(dāng)壓力過低時PLC會控制壓縮機停機，并發(fā)出報警信號。1.3.3船舶伙食冷藏裝置冷濕度控制與管理1）船舶伙食冷藏裝置濕度控制系統(tǒng)的組成及工作原理冷庫內(nèi)的相對濕度根據(jù)儲藏貨物的種類與溫度而定，因而冷庫必須控制濕度。目前應(yīng)用最多的一項技術(shù)為冰蓄冷和濕空氣保鮮冷庫技術(shù),系統(tǒng)原理如圖2-6所示。冷庫里的蔬菜或瓜果、花卉放在敞開的可周轉(zhuǎn)使用箱9內(nèi),周轉(zhuǎn)箱9內(nèi),周轉(zhuǎn)箱疊放成集裝箱形式便于運輸[8]。濕空氣冷卻器8靠一面墻布置在天花板下面，三通自動調(diào)節(jié)閥7調(diào)節(jié)流量。冷的濕空氣向?qū)γ鎵Ψ较虼?，流過周轉(zhuǎn)箱9不斷混入室內(nèi)空氣，再回到空冷器5熱濕處理。1.壓縮機;1.冷凝器;3.節(jié)流閥;4.蒸發(fā)器;5.蓄冷器;6.泵;7.三通自動調(diào)節(jié)閥;8.濕空氣冷卻器;9.周轉(zhuǎn)箱。圖2-6冰蓄冷和濕空氣保鮮冷庫系統(tǒng)2）濕度控制與管理的注意事項1.通過降低蒸發(fā)器的溫度進行除濕。可以根據(jù)倉庫內(nèi)的相對濕度參數(shù)，通過變頻制冷機來調(diào)節(jié)蒸發(fā)器的溫度。如果冷庫內(nèi)的相對濕度符合設(shè)計要求，蒸發(fā)器的溫度只需要滿足溫度的控制要求即可，否則采用濕度優(yōu)先的原則。當(dāng)冷庫內(nèi)的相對濕度接近于上限，或者已經(jīng)超過了上限時，就通過變頻制冷機來獲得較低的出風(fēng)溫度，然后再通過加熱升溫來降低相對濕度，同時將溫度和濕度都控制在規(guī)定的范圍之內(nèi)。過程基本不會影響冷庫內(nèi)氣流對外的壓力，不會對潔凈區(qū)造成污染。1.向冷庫內(nèi)注入干燥的壓縮空氣。冷庫受外界的影響，其相對濕度接近或超過75%的時候，通過注入-600C露點的壓縮空氣，此時冷庫內(nèi)的溫度將會上升，迫使制冷壓縮機啟動。另一方面，注入的壓縮空氣相對濕度接近于零，其與冷庫內(nèi)的原有空氣混合后又降低了冷庫內(nèi)的相對濕度。同時，注入壓縮空氣后，冷庫驅(qū)使一部分冷庫內(nèi)的空氣通過縫隙擴散出去，阻礙了室外濕空氣的進入。不過，這種控制方案不適用于設(shè)置在潔凈區(qū)域內(nèi)的冷庫，因為在降低庫內(nèi)相對濕度的同時，會有部分空氣排向周邊的區(qū)域，會對外圍潔凈區(qū)的壓差產(chǎn)生一定影響。但是這種方案的最大優(yōu)點是固定資產(chǎn)的投入極少，后續(xù)的運行成本也相對較低，控制也比較簡單。3）濕冷系統(tǒng)的三循環(huán)設(shè)計船舶遠洋運行中，干冷空氣會從食品吸收成分，使食物因缺少水分而變質(zhì)，可采用濕冷系統(tǒng)的混合換熱器來實現(xiàn)冷庫的降溫增濕維護果蔬的新鮮。具有獨特的三循環(huán)特征。該循環(huán)系統(tǒng)中還包括了一個具有制冷劑、載冷劑和濕度的空氣[9]。參見圖2-7。通過利用機械式制冷、儲存空氣和蓄積制冷量等方式來獲得低于溫度的制冷水(低于庫內(nèi)溫度5~100C),再在混合式換熱器中對于氣水之間進行一次熱質(zhì)的交換,使得冷庫內(nèi)部空氣能夠在迅速地冷卻的情況下,還能夠獲得很高的相對溫度(90%~100%),然后經(jīng)過一次通風(fēng)與入庫的果蔬進行一次熱質(zhì)的交換,使其能夠在較短的時間內(nèi)完全得以冷卻,并有效地抑制其中大量水分的流失與蒸發(fā)。制冷劑循環(huán)B.載冷劑循環(huán)C.濕空氣循環(huán)1.制冷壓縮機；1.冷凝器；3.膨脹閥；4.蒸發(fā)器；5.水箱；6.水泵；7.混合換熱器；8.風(fēng)機；9.物料；圖2-7濕冷系統(tǒng)的三循環(huán)示意圖4）濕冷三循環(huán)的運行特性測定：一個為濕冷庫,一個為普通機械冷庫,對兩庫的濕度進行了測試，如圖2-8所示。圖2-8濕冷庫和普通冷庫的濕度比較從圖中可以看出,濕冷庫的溫度波動小,除非物料入庫或開門換氣,庫溫均可保持穩(wěn)定。濕冷庫相對濕度保持在95%～100%,也同樣十分穩(wěn)定,而普通冷庫相對濕度只能達到75%～85%。濕冷系統(tǒng)采用混合換熱器的，使冷庫可以獲得降溫增濕的雙重效果,為果蔬收獲后的迅速預(yù)冷和儲藏保鮮提供了有利條件,因此,濕冷系統(tǒng)在我國果蔬的生產(chǎn)和流通領(lǐng)域?qū)⒂辛己玫耐茝V應(yīng)用前景。1.3.4船舶蔬菜保鮮技術(shù)研究1）控制溫度溫度對蔬菜的呼吸作用、酶活性、失重和的微生物的影響很大，溫度越高，呼吸作用越旺盛，參與代謝的多種酶類的生理生化過程進行得越快，蔬菜體內(nèi)水分蒸發(fā)越快，微生物的繁殖速度越快，貯藏時間也越短。為了使蔬菜庫內(nèi)的低溫維持在一定范圍內(nèi)，應(yīng)在船上設(shè)置一套蔬菜庫專用制冷系統(tǒng)，主要由組裝式冷藏機組、閥板、冷風(fēng)機和管路附件組成，冷藏機組的冷凝器為海水冷卻，根據(jù)蔬菜種類的不同，可以進行分類儲存，并設(shè)置不同的庫溫，冷庫的庫溫控制精度一般為±2攝氏度