余热冷管应用于船舶舱室空调的可行性分析摘要：为利用船舶的废气余热，设计一种基于余热冷管的旋转式吸附制冷空调装置.通过该装置在船舶舱室的应用和计算，得出：在柴油机烟气余热温度为300℃时，将2500支余热冷管组合成体积为18.84m3旋转式吸附制冷空调装置，可以为一个热负荷为100kW船舶舱室提供空调冷量，每年节约船用燃油30t，减少CO2排放73734m3.关键词：余热冷管；船舶舱室；空调；吸附制冷：U664.51；TB69；TK115文献标志码：AFeasibilityanalysisofwasteheatcoolingtubeappliedtoairconditioninginshipcabinZHAOHuizhong，WEICun，ZHANG激n，LIYingying，LIChunlei（MerchantMarineCollege，ShanghaiMaritimeUniv.，Shanghai201306，China）Abstract：Tousetheexhaustheatofships，theequipmentofrotaryadsorptionrefrigerationandairconditioningisdesignedbasedonwasteheatcoolingtubes.Throughtheapplicationoftheequipmenttoashipcabinandsomecalculations，thefollowingconclusionscanbedrawn.If2500coolingtubesareassembledintoarotaryadsorptionrefrigerationandairconditioningequipmentwiththevolumeof18.84m3，itcanofferenoughcoldforashipcabinwiththethermalloadof100kWwhentheexhaustheattemperatureofadieselis300℃.Itcansave30tmarinefuelsperyearandreduce73734m3emissionsofCO2.Keywords：wasteheatcoolingtube；shipcabin；airconditioning；adsorptionrefrigeration收稿日期：20130928修回日期：20131114基金项目：国家自然科学基金（50976073）；上海市教育委员会科研创新重点项目（13ZZ121）；上海海事大学校基金（20120094）：赵惠忠（1968―），男，河南郑州人，副教授，博士，研究方向为余热利用以及太阳能制冷，（Email）hzzhao@shmtu.edu0引言船舶在海上航行时，空调设备可为船员提供舒适的热湿环境.目前，船舶上应用的空调主要依靠柴油机发电产生电能带动压缩制冷机组.万吨级以上的远洋船舶空调系统耗电量约占船舶电网总容量的20%.针对传统的压缩式制冷消耗电能的弊端和船舶在海上航行时柴油机会产生大量废气余热这一情况，利用船舶的废气余热制冷越来越受到业内学者的关注.同时，国际海运界对船舶在从事国际运输活动中排放出的大量温室气体也日益关注.国内学者对吸附式制冷的研究主要是从20世纪80年代开始的.严爱珍等对吸附式制冷以及制冷工质对进行研究.WANG等也对吸附式制冷进行大量的研究.孙永明详细探讨将固体吸附式制冷技术应用在船舶制冷空调系统的可能性、发展前景及其有待解决的问题.FERNANDEZSEARA等对用于拖网渔船尾气余热回收的NH3H2O吸附式制冰装置进行研究.SHU等详细论述船舶轮机系统和余热尾气排放系统，并对吸附式制冷进行进一步的探讨.诸建良设计出一套油冷柴油机及其余热回收系统，能有效地减少热损失、增加余热回收，从而取得节油的效果.张华等和朱成剑等对余热吸附式制冷单元管进行深入研究，利用毛细管原理设计出一种新颖的余热制冷单元管，并对冷管的特性及传热机理进行深入研究.顾伟红等对国际海运温室气体减排市场机制及其不确定性进行解析，得出当前需要降低船舶温室气体排放的结论.结合之前的研究成果，本文根据目前船舶余热量特点，设计出一种新型的余热冷管和余热冷管型旋转式吸附制冷空调装置.该装置可以为船舶空调提供冷量，并且能减少船舶温室气体的排放量.1余热冷管制冷原理及热力学分析余热冷管是以余热作为热源，基于固体吸附制冷原理在一支密闭不锈钢管或铜管内通过吸附、脱附循环获得冷量的一种制冷单元.其制冷过程无须消耗化石能源，采用的吸附工质对为沸石水.图1为余热冷管结构，具体的结构参数见表1.过程（见图2（a）），即当船舶排出的高温尾气外掠冷管吸附/脱附段，加热该段使制冷剂蒸气从吸附床中脱附出来，脱附出的制冷剂蒸气在冷凝器与空气换热冷凝成液态水，并依靠重力储存在该段；②蒸发制冷过程（见图2（b）），即利用空气或海水冷却吸附床温度，吸附剂吸附周围制冷剂蒸气，制冷剂蒸气分压下降，蒸发器的液态制冷剂开始蒸发汽化，吸收大量的汽化潜热，从而使周围空气的温度降低，向外界提供...