袁久峰 賀瑩煒 殷娟

摘要：海水流化冰機在漁船進行海產品低溫保鮮過程中發(fā)揮著至關重要的作用，但是當前的流化冰機經過長時間的運行后，或多或少都會出現冰堵和能耗升高的問題，這就會給其正常運行造成嚴重的不利影響。為了對當前的海水流化冰機進行改造升級，本文通過對海水流化冰機的主要參數進行一定的論述，在此基礎上，結合流化冰機實際的運行特點，對其主要部件進行了選型設計，能夠從一定程度上提高流化冰機的運行質量，進而確保其始終處于良好的工作狀態(tài)，對于從事相關工作的技術人員具有一定的借鑒意義。

關鍵詞：漁船;海水流化冰機;設計

中圖分類號：F407.474? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）12-0211-02

0? 引言

海水流化冰中除了含有海水，還含有一定量以懸浮狀態(tài)存在的冰晶顆粒，進而構成了一種固液兩相的混合溶液。其中的冰晶顆粒微小綿密，具有良好的流動性，可以通過泵進行輸送。相較于傳統(tǒng)的冰種而言，海水流化冰是一種新型的冷卻介質，其具有冷卻速度快、換熱面積大以及不會影響海產品品質等優(yōu)點，在水產品的保鮮過程中獲得了非常廣泛的應用。當時當前的海水流化冰機存在一定的問題，經過長時間的運行后會出現冰堵和能耗升高的問題，這就會影響其正常運行。因此，為了改善當前海水流化冰機存在的問題，就需要針對其存在的缺陷進行改進設計，進而為漁船海產品的保鮮提供可靠保障。

1? 海水流化冰機設計的總體方案

為了滿足不同制冰能力的需求，海水流化冰機將采用漁船上富余的電力作為驅動電源，這就需要對有限的電能進行充分的利用，所以需要選擇工作效率較高的壓縮機。制冷系統(tǒng)選用R-404A作為制冷工質，制冷系統(tǒng)中的蒸發(fā)器可以分為內圓筒和外套兩部分。在海水流化冰機的工作過程中，通過海水泵將海水輸送至冷凝器中，對冷凝器中的制冷劑進行降溫。通過另一個海水泵將海水輸送至冰桶內冷卻，進而制得海水流化冰。

2? 海水流化冰機的主要參數確定

2.1 冷負荷

通常來說，海水流化冰機在工作過程中制冷裝置和管路的能量損害約為7%，對于鹽水系統(tǒng)而言，損失量會增加至12%。本文中所設計的海水流化冰機的冷卻方式為直接冷卻。為了盡可能降低能量的損害，提高能量的利用率，通過在制冰桶的外部設置一定厚度的隔熱層，進而降低輻射和溫差傳熱對冷卻系統(tǒng)造成的不利影響，通過實驗計算其冷卻量損失能夠降低至9%左右，進而改善冰機的能量利用率。

2.2 蒸發(fā)溫度和冷凝溫度

在壓縮機保持不變的情況下，制冷量和理論功率主要受到單位容積制冷量和比體積功的影響，而對于壓縮機而言，這兩個參數主要取決于蒸發(fā)溫度和冷凝溫度，在實際的設計過程中需要予以充分的關注。海水流化冰機制冷系統(tǒng)工作過程中的蒸發(fā)溫度計算如下式所示：

Δt-傳熱溫差，通常介于4～6℃范圍內，本文選擇5℃。

上式中的蒸發(fā)溫度計算為-7℃，選取R404A作為制冷工質，其工作過程中的蒸發(fā)壓力為450kPa。制冷系統(tǒng)工作過程中的冷凝溫度計算為：

式中，tw1-海水的進口溫度，27℃;

tw2-海水的出口溫度，33℃;

根據上式，計算出的冷凝溫度為36℃，所需要的冷凝壓力為1650kPa。

3? 主要部件選型

3.1 壓縮機選型

壓縮機作為海水流化冰機的關鍵組成部分，其對于流化冰機的整體性能具有決定性的影響，因此，需要做好壓縮機的選型工作，確保其能夠滿足海水流化冰機的工作需求。通過對漁船海水流化冰機的使用情況進行系統(tǒng)全面的調查研究，可知壓縮機的工作能源主要來自于漁船正常運行外剩余的電力，所制得的海水流化冰主要用于水產品的低溫保鮮工作。因此，選擇了全封閉渦旋式壓縮機，其結構如圖1所示，該壓縮機具有容積率高、軸力矩變化較小、可靠性高以及絕熱效率高等優(yōu)點，能夠滿足漁船有限電能的冷卻降溫需求。

3.2 冷凝器選型

通過對當前漁船的冷凝器進行調查分析，為了便于漁船使用，本文將選用水冷式冷凝器。為了提高冷凝器的傳熱系數，減少整個機組所占用的空間，并且還要對環(huán)境具有較高的適應性，選用了臥式殼管式冷凝器，其具體的結構如圖2所示。同時，由于海水具有非常強的腐蝕性，為了避免冷凝器長期工作受到腐蝕，選用了耐腐蝕性的材料，能夠在酸、堿、鹽環(huán)境中保持穩(wěn)定，進而為冷凝器的正常運行建立了良好的基礎。

在冷凝器的工作過程中，冷卻水與相應的制冷工質在冷凝管中相向運動，這樣能夠確保制冷工質具有較高的過冷度，并且冷卻水溫也相應的升高，進而有助于降低水的消耗量，能夠在一定程度上提高傳熱系數，以此降低海水泵的工作強度，從而達到節(jié)約電能的目的。

3.3 冰筒工藝

在海水流化冰機的制冷過程中，其中的制冷工質直接與冰筒內部接觸，這就對冰筒提出了較高的要求，冰筒既要為流化冰的形成提供有利條件，又要在制冷系統(tǒng)工作過程中承擔著蒸發(fā)器的作用，為此本文所設計的冰筒結構如圖3所示。

通過將不銹鋼材質的內圓筒與外套進行有機結合，進而構成一個各環(huán)間密封良好的環(huán)形制冷工質流通通道，其作為冰筒的重要組成部分，對于制造質量要求非常高。本文采用了熱合法成形工藝，確保了內圓筒與外套之間的緊密結合。同時，在冰筒內部還設置了螺桿式攪拌器，能夠將流化冰在冰筒內進行良好的循環(huán)，當冰筒內壁導熱結冰時，通過攪拌器能夠及時將流化冰攜帶至筒外。

3.4 其他重要部件

3.4.1 電動機

為了滿足漁船的制冷需求，選用了YC單相異步電動機。該電動機具有高啟動轉矩、外形較小、質量較小、低噪音以及維修簡單等優(yōu)點，能夠適應漁船的運行環(huán)境要求。

3.4.2 減速器

為了增加螺桿式攪拌器運行過程中的轉矩，進而能夠滿足更大阻力的運行需求，這就需要增設相應的減速器。結合本文所選用的攪拌器，根據其結構整合原則，優(yōu)選減渦輪減速器，其減速比為25。

3.4.3 控制系統(tǒng)

為了確保整套制冷設備的高效穩(wěn)定運行，這就需要配備一套完善的控制系統(tǒng)。電磁閥作為控制系統(tǒng)的重要組成部分，其發(fā)揮著電路執(zhí)行器的關鍵作用，本文選用了丹佛斯EVR型電磁閥，其耐介質溫度為105℃，12W線圈的電磁閥在工作過程中的壓力差為25bar。

4? 實踐驗證

通過將本文所設計的海水流化冰機應用于漁船的制冷工作中，在海水溫度為26～28℃，鹽度為3.3%的環(huán)境中運行，制取海水流化冰。其所有的重要部件工作穩(wěn)定，沒有發(fā)生異常情況，能夠連續(xù)、穩(wěn)定的制取含冰率為35～40%的海水流化冰。同時，所制得的海水流化冰呈現出穩(wěn)定的冰晶狀態(tài)，還具有良好的流動性，并且能夠與水產品之間進行有效的接觸，進而實現了良好的低溫保鮮，為水產品的保存工作建立了良好的基礎。

5? 結語

總而言之，海水流化冰機在水產品的低溫保鮮工作中發(fā)揮著至關重要的作用，本文結合漁船水產品的保存需求和漁船的運行特點，設計了一種海水流化冰機，其改善了當前流化冰機存在的缺陷，能夠為水產品提供持續(xù)穩(wěn)定的低溫保鮮，進而確保水產品始終處于新鮮的狀態(tài)。

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