（制冷及低温工程专业论文）多温区冷藏车的设计及车厢内温度场的数值模拟.pdf

多温区冷藏车的设计及车厢内温度场的数值模拟 摘要 随着人民生活水平的提高，必然会带动食品的丰富与充足。顾客在消费食品时， 已不再拘泥于量上的满足，而是更多地考虑食品的质量和安全卫生。冷藏运输无 疑是能保证食品安全地从一个地方运送至另一个地方的最有效的技术手段。随着 冷冻冷藏食品业的飞速发展，冷冻冷藏食品的种类和数目也越来越多，以往使用 的单温区的冷藏车越来越难以满足市场的需求，与单温区的冷藏车相比，多温区 冷藏车显然更适合作为市内的配送车辆。一方面，有些超市冷库门前的空间并不 是很大，多辆车进行装卸货时既占空间又耗时间；另一方面，使用一辆多温区冷 藏车可以很大程度的节约人力，财力，降低运输成本。 检索国内外相关标准和规范发现，目前为止，还没有冷藏车热负荷计算的标 准，本文采用了三种不同的冷负荷计算方法对多温区冷藏车热负荷进行计算，以 寻求冷藏车负荷计算的合适方法。通过计算得出多温区冷藏车热负荷中隔热厢壁 传入热及开门时传入的热量占了总热量的近8 0 ，在手头没有足够的资料和参数， 但又急需得出大致热负荷时，就可以利用这种简化的方法进行估算。 在冷藏车的使用过程中发现箱体内气流组织的好坏将直接影响到冷藏车的保 温效果；近年来计算机技术和数值计算迅速发展，并被广泛地应用于各类工程实 际中，取得了良好的效果。本文在广泛检索了数值计算在食品工程、制冷工程中 的应用现状和前人的研究成果的基础上，建立了多温区冷藏车数值模拟的数学物 理模型，并选择温度场进行了实验研究，验证了所建模型的正确性。随即，作者 对空库的速度场、温度场作了细致的进一步数值研究，并对不同的风速条件下 ( 9 m s ，6 m s ，3 m s ) ，不同堆货形式下的多温区冷藏车箱体内的温度场和速度场 作了数值模拟及优化设计，得到如下结论：1 ) 对于长度较小的冷冻车厢建议采用 较小风速，这样既能减小干耗又能节约能耗；2 ) 对于相对较长的冷藏车厢而言， 建议在货物刚入库时，采用大风速使货物迅速降温至设定温度，然后使用小风速 来维持车厢内的温度；3 ) 不应把货物直接置于冷藏车底部，建议在冷藏车底部开 设风道。 作者还根据所查阅及掌握的文献和标准制订了多温区冷藏车性能测试方案以 检验模拟的准确性。 最后，作者结合当前市场需求并从节约能耗，降低成本等各方面考虑，对多 温区冷藏车的车厢及汽车底盘进一步研究设计，提出了新型的冷藏车车厢结构与 冷藏车地盘，并都己申请获得了“新型多温区冷冻冷藏车厢、“一种带有储物箱 的冷藏车 的国家实用新型专利。 关键词；多温区冷藏车，热负荷计算，数值模拟，优化设计，性能测试 i i d e s i g n i n ga n dn u m e r i c a ls i m u l a t i o no nt h et e m p e r a t u r e f i e l df o rm u l t i - - t e m p e r a t u r er e f r i g e r a t e dt r u c k s a b s t r a c t w i t ht h eg r o w i n go fp e o p l e l i v i n gc o n d i t i o n ，t h eq u a n t i t ya n dt h ev a r i e t yo ff o o d b e c o m er i c h e ra n dr i c h e r q u a l i t y , i n c l u d i n gs a n i t a t i o na n dt h es a f e t y , i sm u c hm o r e i m p o r t a n tf o rc o n s u m e r s w i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h ec h i l l e df o o di n d u s t r y , t h ek i n d s a n da m o u n t so ft h e r e f r i g e r a t e d t r u c k s a r eb e i n gm o r ea n dm o r e n en o r m a l r e f r i g e r a t e d t r u c k sw eu s e da r eh a r dt om e e tt h en e e do ft h em a r k e t ，s ot h e m u l t i t e m p e r a t u r er e f r i g e r a t e dt r u c k sa r ef i t t e rf o rc o n s i g n m e n ti nc i t i e sc o m p a r i n g 、航t 1 1 t h es i m p l e - t e m p e r a t u r er e f r i g e r a t e dt r u c k s s e a r c h i n gt h ec o r r e l a t i v ep a p e r sa n ds t a n d a r da b r o a da n dd o m e s t i c ，w ef o u n dt i l l n o w , t h e r ei sn o ta n yc a l c u l a t i n gs t a n d a r do ft h eh e a tl o a do ft h er e f r i g e r a t e dt r u c k s i n t h i sp a p e r , t h r e ed i f f e r e n tm e t h o d sw e r es e l e c t e dt oc a l c u l a t et h eh e a tl o a do ft h e m u l t i t e m p e r a t u r er e f r i g e r a t e dt r u c k sa n dt r i e dt of i n dag o o dw a y t og e tt h eh e a tl o a do f t h et r u c k a c c o r d i n gt ot h er e s u l t ，w ec a ng e tt h a th e a tf r o ma d i a b a t i cc o m p a r t m e n ta n d h e a tf r o md o o ro p e n i n ga c c o u n tf o ra b o u t8 0 o ft h et o t a lh e a tl o a d t h u s ，w h e nw e h a v en o te n o u g hd a t aa n dp a r a m e t e r s ，t h e nw ec a l lb a s et h e s et w om a i nh e a tl o a dt o e s t i m a t et h et o t a lh e a tl o a d i ti sf o u n dt h a tt h ef l o wp a t t e r ni nt h et r u c ki st h ek e yf a c t o ro fk e e p i n gf r u i ta n d v e g e t a b l e 雠s hd u r i n gt h et r a n s p o r t a t i o n w i t ht h ed e v e l o p m e n to fc o m p u t e rs c i e n c e a n dn u m e r i c a lc a l c u l a t i o n , n u m e r i c a ls i m u l a t i o nh a sw i d e l ya p p l i e di nm a n yk i n d so f e n g i n e e r i n ga n dw o r k e dq u i t ew e l l o nt h eb a s i so fa p p l i c a t i o n sa n dr e s e a r c hp r o d u c t i o n o ff o r m e r so nn u m e r i c a lc a l c u l a t i o no ff o o da n dr e f r i g e r a t i o n ，t h em a t h e m a t i c a lm o d e l f o rn u m e r i c a ls i m u l a t i o no nm u l t i t e m p e r a t u r er e f r i g e r a t e dt r u c k sw a sf o u n d e da n d g o t t e nt h et e m p e r a t u r ef i e l db yc a l c u l a t i o n t h e n , t h et e m p e r a t u r ef i e l dw a sm e a s u r e dt o v a l i d a t et h ec o r r e c t n e s so fm o d e lw ef o u n d e d a f t e rt h a t , t h ev e l o c i t yf i e l d ，t e m p e r a t u r e f i e l dw e r ep a r t i c u l a rs t u d i e di nt h i sp a p e r s e v e r a ld e s i g np a r a m e t e r s ( t h ed i f f e r e n t v e l o c i t yo ft h ee v a p o r a t o ri n c l u d i n g9 m s ，6 m sa n d3 m sa n dt h ed i f f e r e n tg o o d sp i l i n g m o d e s ) w h i c hm a ya f f e c tt h ef l o wf i e l di nm u l t i - t e m p e r a t u r er e f r i g e r a t e dt r u c k sw e r e l i t a l s os t u d i e di nt h i sp a p e r a c c o r d i n gt ot h es i m u l a t i o nr e s u l t s ，t h eo p t i m i z i n gp r o j e c t w i l la l s ob eb r o u g h tf o r w a r da n dg e tt h ef o l l o w i n gp o i n t s ：f i r s t l y , i nt h ef r o z e ns e c t i o no f t h ec o m p a r t m e n tw h i c hi sc o m p a r a t i v e l ys h o r t e r , w es h o u l du s et h es m a l l e rf a nv e l o c i t y w h i c hc a r ln o to n l yr e d u c et h ed r y - w a s t a g eb u ta l s os a v et h ee n e r g yc o n s u m i n g s e c o n d l y , i nt h ef r e e z i n gs e c t i o no f t h ec o m p a r t m e n tw h i c hi sc o m p a r a t i v e l yl o n g e r , w e s h o u l da d j u s tt h ef a nv e l o c i t yt om o s tt om a k et h et e m p e r a t u r et ot h es e t t i n gp o i n t ，a n d t h e nc u td o w ni tt ol o w e rl e v e lt ok e 印t e m p e r a t u r e t h et l l i r d ，t h eg o o d ss h o u l dn o tb e e m p l a c eo nt h ef l o o rd i r e c t l y , b u tt os e t u pt h ea i r - f l o wp a t hi nt h ef l o o r a c c o r d i n gt ot h ep a p e r sa n ds t a n d a r d s ，t h ep e r f o r m a n c et e s t i n ge x p e r i m e n t i s d e s i g n e df o rt h em u l t i t e m p e r a t u r er e f r i g e r a t e dt r u c k s f i n a l l y , i no r d e rt om e e tt h en e e d so fm a r k e t ，s a v ee n e r g ya n dl o w e rt h ec o s t ，t h e n e ws t y l ef r e e z i n ga n df r o z e ns e c t i o no ft h ec o m p a r t m e n ta n dt h en e ws t y l et r u c k c h a s s i so fm u l t i t e m p e r a t u r er e f r i g e r a t e dt r u c kw e r es t u d i e da n dd e s i g n e df u r t h e rm o r e w h i c hw e r ea p p l i e df o rt w op r a c t i c a ln e wp a r e mp a t e n t s ：t h en e ws t y l ef r o z e na n d f r e e z i n gs e c t i o no ft h ec o m p a r t m e n ta n da n e ws t y l et r u c kc h a s s i so ft h er e f r i g e r a t e d t r u c k sw i t hs t o r a g eb o x k e y w o r d s ：m u l t i t e m p e r a t u r er e f r i g e r a t e dt r u c k s ，h e a tl o a dc a l c u l a t i o n ，n u m e r i c a l s i m u l a t i o n , o p t i m i z ed e s i g n ，p e r f o r m a n c et e s t i n g i v 答辩委员会成员名单 姓名工作单位职称备注 陶乐仁上海理工大学教授主席 陈天及上海海洋大学教授委员 万金庆上海海洋大学教授委员 沈月新上海海洋大学教授委员 张青上海海洋大学副教授委员。 委员 委员 周然秘书 答辩地点食品学院10 6答辩日期2 0 0 8 6 1 3 上海海洋大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 食品冷藏链 食品冷藏链( c o l dc h a i n ) 是指易腐食品在生产、贮藏、运输、销售、直至消 费前的各个环节中始终处于规定的低温环境，以保证食品质量，减少食品损耗的 一项系统工程。它随着科学技术的进步、制冷技术的发展而建立起来，以食品冷 冻工艺学为基础，以制冷技术为手段【1 1 。冷藏链是一种在低温条件下的物流现象， 因此，要求把所涉及的生产、运输、销售、经济性和技术性等各种问题集中起来 考虑，协调相互间的关系。 1 1 1 食品冷藏链的分类 按食品从加工到消费所经历的时间顺序分类的话，食品冷藏链可分为冷冻加 工、冷冻贮藏、冷藏运输和冷冻销售四方面【2 1 。 ( 1 ) 冷冻加工包括肉类、鱼类的冷却与冻结；果蔬的预冷与速冻；各种冷 冻食品的加工等等。 ( 2 ) 冷冻贮藏包括食品的冷藏和冷冻，也包括果蔬的气调贮藏。 ( 3 ) 冷藏运输包括食品的中、长途运输及短途送货等。在冷藏运输过程中， 温度的波动是引起食品质量下降的主要原因之一，因此，运输工具必须具有良好 的性能，不但要保持规定的低温，更切忌大的温度波动，长距离运输尤其如此。 ( 4 ) 冷冻销售包括冷冻食品的批发及零售等，由生产厂家、批发商和零售 商共同完成。近年来，超市及大卖场的大量涌现，已使其成为了冷冻食品的主要 销售渠道。 1 1 2 食品冷藏链的结构 食品冷藏链的结构大体如图1 所示。 。避埋曲蹯臣 图卜1 食品冷藏链结构图 f i g 1 - 1t h es t r u c t u r ef o rc o l dc h a i no ff o o d 冷藏链中的各个环节都起着非常重要的作用，是不容忽视的，同时，要保证 冷藏链中食品的质量，对食品本身也有如下要求： l 上海海洋大学硕士学位论文 1 ) 食品应该是完好的，最重要的是新鲜度，如果食品已经开始变质，低温也 不可能使其恢复到初始状态。 2 ) 食品应在生产、收获后不作停留或只作极短暂停留后就予以冷冻。 1 2 冷藏运输 冷藏运输是食品冷藏链中十分重要而又必不可少的一个环节，由冷藏运输设 备来完成。冷藏运输设备是指本身能造成并维持一定的低温环境，以运输冷冻食 品的设施及装置，包括藏汽车、铁路冷藏车、冷藏船和冷藏集装箱等p 巧】。从某种 意义上讲，冷藏运输设备是可以移动的小型冷藏库。 1 2 1 对冷藏运输设备的要求 虽然冷藏运输设备的使用条件不尽相同，但一般来说，它们均应满足以下条 件： 1 ) 能产生并维持一定的低温环境，保持食品的品温； 2 ) 隔热性好，尽量减少外界传人的热量； 3 ) 可根据食品种类或环境变化调节温度； 4 ) 制冷装置在设备内所占空间要尽可能地小； 5 ) 制冷装置重量轻，安装稳定，安全可靠，不易出故障； 6 ) 运输成本低。 1 2 2 冷藏汽车 ( 一) 对冷藏汽车的要求 作为冷藏链的一个极其重要的中间环节，冷藏汽车的主要任务是：作为分配性 的交通工具作短途运输：当没有铁路时，长途运输冷冻食品。 虽然冷藏汽车可采用不同的制冷方法，但设计时都应考虑如下因素： 1 ) 车厢内应保持的温度及允许的偏差； 2 ) 运输过程所需要的最长时间； 3 ) 历时时间最长的环境温度； 4 ) 运输的食品种类： 5 ) 开门次数。 ( 二) 冷藏汽车的冷负荷 一般地，食品在运输前均已在冷冻或冷却装置中降到规定的品温，所以冷藏 汽车无需再为食品消耗制冷量，冷负荷主要由通过隔热层的热渗透及开门时的冷 量损失组成。如果冷藏运输新鲜的果蔬类食品，则还要考虑其呼吸热。 2 上海海洋大学硕士学位论文 通过隔热层的传热量与环境温度、汽车行驶速度、风速和太阳辐射等有关。 在停车状态下，太阳辐射是主要的影，向因素；在行驶状态下，空气与汽车的相 对速度是主要的影响因素。 车体壁面的隔热好坏，对冷藏汽车的运行经济性影响很大，要尽力减小热渗 透量。用作隔热层的最常用的隔热材料是聚苯乙烯泡沫塑料和聚氨酯泡沫塑料， 其传热系数小于o 6 w ( m 2 k ) ，具体数值取决于车体及其隔热层的结构。从热损失 的观点看，车体最好由整块玻璃纤维塑料制成，并用现场发泡的聚氨酯泡沫塑料 隔热，在车体内、外装设气密性护壁板。 由于单位时间内开门的次数及开、关间隔的时间均不相同，所以，开门冷量损失 的计算较困难，一般凭经验确定。其值约比壁面热损失大几倍。可达到几倍于壁 面热损失的数值，分配性冷藏汽车由于开门频繁，冷量损失较大，而长途冷藏汽 车可不考虑此项损失。若分配性冷藏汽车每天工作8 h ，可按最多开门5 0 次计算。 ( - - ) 冷藏汽车的分类1 6 j 根据制冷方式，冷藏汽车可分为机械制冷、液氮或干冰制冷、蓄冷板制冷等 多种。这些制冷系统彼此差别很大，选择使用方案时应从食品种类、运行经济性、 可靠性和使用寿命等方面综合考虑。 ( 1 ) 机械制冷机械制冷汽车通常用于远距离运输，在寒冷的季节里，制冷机 组可以拆除。机械制冷汽车有三种基本结构： 1 ) 车首式制冷机组。把包括电动机在内的整套制冷机组安装在车厢前端。 2 ) 制冷机组与动力装置分开。大型货车的制冷压缩机配备专门的发动机，通常 以汽油作燃料，布置在车厢下面；小型货车的压缩机与汽车共用一台发动机( 图 1 2 ) ，制冷能力一般按车速4 0 k m h 设计。为了防止汽车出现机械故障，或在冷藏汽 车停驶时仍能驱动制冷机组，有的汽车还装备一台能利用外部电源的备用电动机。 3 ) 压缩机组独立。带电动机的压缩机组置于车架底下，用一根长管道将机组与 车内的蒸发器连接起来。这种形式的制冷机组在振动时容易松动，制冷剂易泄漏， 且车下机组受到沙、尘土及路面热辐射的影响，设备故障较多，所以总的趋势是 采用车首式制冷机组。 机械制冷冷藏汽车的蒸发器通常安装在车厢的前端，采用强制通风方式，如 图1 3 所示。冷风贴着车厢顶部向后流动，从两侧及车厢后部下到车厢底面，沿底 面间隙返回车厢前端。这种通风方式使整个食品货堆都被冷空气包围着，外界传 人车厢的热流直接被冷风吸收，不会影响食品的温度。 上海海洋大学硕士学位论文 图1 2 机械制冷冷藏车 1 冷凝器2 蒸发器 f i g 1 - 2m e c h a n i c a lr e f r i g e r a t e dt r u c k 1 - c o n d e n s o r2 - e v a p o r a t o r 冷凝器蒸发器 图1 - 3 机械制冷汽车车内气流组织示意图 f i g 1 - 3a i rf l o wf o r t h em e c h a n i c a lr e f r i g e r a t e dt r u c k 前面已讲到，在冷藏运输新鲜的果蔬类食品时，将产生大量的呼吸热，为了 及时排除这些热量，在货堆内外都要留出一些间隙，以利通风。运输冻结食品时， 没有呼吸热放出，货堆内部不必留间隙，只要冷风在货堆周围循环即可。 机械制冷冷藏汽车的优点是：车内温度比较均匀稳定，温度可调，运输成本 较低。缺点是：结构复杂，易出故障，维修费用高；初投资高；噪声大；大型车 的冷却速度慢，时间长； 需要融霜。 ( 2 ) 液氮或干冰制冷这种制冷方式的制冷剂是一次性使用的，或称消耗性的。 常用的制冷剂包括液氮、干冰等。 液氮制冷冷藏车示意图如图1 4 所示，主要由液氮罐、喷嘴及温度控制器组成。 冷藏汽车装好货物后，通过控制器设定车厢内要保持的温度，而感温器则把测得 的实际温度传回温度控制器，当实际温度高于设定温度时，则自动打开液氮管道 上的电磁阀，液氮从喷嘴喷出降温，当实际温度降到设定温度后，电磁阀自动关 闭。液氮由喷嘴喷出后，立即吸热汽化，体积膨胀高达6 0 0 倍，即使货堆密实，没 有通风设施，氮气也能进入货堆内。冷的氮气下沉时，在车厢内形成自然对流， 4 上海海洋大学硕士学位论文 使温度更加均匀。为了防止液氮汽化时起车厢内压力过高，车厢上部装有安全排 气阀，有的还装有安全排气门。 图1 - 4液氮制冷冷藏汽车 1 液氮贮藏管2 喷嘴3 门开关4 安全开关 f i g 1 - 4l i q u i dn i t r o g e nr e f r i g e r a t e dt r u c k 1 一l i q u i dn i t r o g e ns t o r a g ep i p e2 一m u z z l e3 - d o o rs w i t c h4 - s a n y s w i t c h 液氮制冷时，车厢内的空气被氮气置换，而氮气是一种惰性气体，长途运输 果蔬类食品时，不但可减缓其呼吸作用，还可防止食品被氧化。 液氮冷藏汽车的优点是：装置简单，初投资少；降温速度很快，可较好地保 持食品的质量；无噪声；与机械制冷装置比较，重量大大减小。缺点是：液氮成 本较高；运输途中液氮补给困难，长途运输时必须装备大的液氮容器，减少了有 效载货量。 用干冰制冷时，先使空气与干冰换热，然后借助通风使冷却后的空气在车厢 内循环。吸热升华后的二氧化碳由排气管排出车外。有的干冰冷藏汽车在车厢中 装置四壁隔热的干冰容器，干冰容器中装有氟利昂盘管，车厢内装备氟利昂换热 器，在车厢内吸热汽化的氟利昂蒸汽进入干冰容器中的盘管，被盘管外的干冰冷 却，重新凝结为氟利昂液体后，再进入车厢内的蒸发器，使车厢内保持规定的温 度。 干冰制冷冷藏汽车的优点是：设备简单，投资费用低；故障率低，维修费用 少；无噪声。缺点是：车厢内温度不够均匀，冷却速度慢，时间长；干冰的成本 童 闻0 ( 3 ) 蓄冷板内装共晶溶液，能产生制冷效果的板块装容器叫蓄冷板， 蓄冷板中充注有低温共晶溶液，使蓄冷板内共晶溶液冻结的过程就是蓄冷过 程。将蓄冷板安装在车厢内，外界传人车厢的热量被共晶溶液吸收，共晶溶液由 固态转变为液态。 常用的低温共晶溶液有乙二醇、丙二醇的水溶液及氯化钙、氯化钠的水溶液。 上海海洋大学硕士学位论文 不同的共晶溶液有不同的共晶点，要根据冷藏车的需要，选择合适的共晶溶液。 般来讲，共晶点应比车厢规定的温度低2 3 k 。 蓄冷的方法通常有两种：一是利用集中式制冷装置，即当地现有的供冷藏库用 的或具有类似用途的制冷装置。拥有蓄冷板冷藏汽车很多的地区，可设立专门的 蓄冷站，利用停车或夜间使蓄冷板蓄冷。此时可利用图1 5 所示的蓄冷板，这种蓄 冷板中装有制冷剂盘管，只要把蓄冷板上的管接头与制冷系统连接起来，就可进 行蓄冷；二是借助于装在冷藏汽车内部的制冷机组，停车时借助外部电源驱动制 冷机组使蓄冷板蓄冷。 图1 5 带制冷剂盘管的蓄冷板 1 制冷剂出口2 制冷荆入口3 珙晶溶液4 蓄冷板壳体 f i g 1 - 5t h e c o l dp l a t ew i t hr e f r i g e r a n tc o i l l - r e f r i g e r a n to u t l i n e2 - r e f r i g e r a n ti n l i n e3 一e u t e c t i cs o l u t i o n4 - s h e l l t ot h ec o l dp l a t e 图1 - 6 为蓄冷板冷藏汽车示意图。蓄冷板可装在车厢顶部，也可装在车厢侧壁 上，蓄冷板距厢顶或侧壁4 一- - 5 c m ，以利于车厢内的空气自然对流。为了使车厢内 温度均匀，有的汽车还安装有风扇。 图l - 6蓄冷板冷藏汽车示意图 1 前壁2 厢顶3 侧壁 f i g 1 - 6s t o r a g e r e f r i g e r a t e dc 盯s c h e m a t i c l - t t o n tw a l l2 - c e i l i n go f t h et r u c k3 - s i d ew a l l 6 上海海洋大学硕士学位论文 蓄冷板冷藏汽车内换热主要以辐射为主，为了利于空气对流，应将蓄冷板安 装在车厢顶部，但这会使车厢的重心过高，不平稳。 蓄冷板汽车的蓄冷时间一般为8 , - - , 1 2 h ( 环境温度3 5 c ，车厢内温度- 2 0 c ) ，特 殊的冷藏汽车可达2 - - 3 天。保冷时间除取决于蓄冷板内共晶溶液的量外，还与车 厢的隔热性能有关，因此应选择隔热性较好的材料作厢体。 蓄冷板冷藏汽车的优点是：设备费用比机械式的少；可以利用夜间廉价的电 力为蓄冷板蓄冷，降低运输费用；无噪声；故障少。缺点是：蓄冷板的数量不能 太多，蓄冷能力有限，不适于超长距离运输冻结食品；蓄冷板减少了汽车的有效 容积和载货量；冷却速度慢。 蓄冷板不仅用于冷藏汽车，还可用于铁路冷藏车、冷藏集装箱、小型冷藏库 和食品冷藏柜等。 ( 4 ) 组合式制冷为了使冷藏汽车更经济、方便，可采用以上几种制冷方式的 组合，通常有液氮一风扇盘管组合制冷、液氮蓄冷板组合制冷两种。 图7 为液氮一蓄冷板组合制冷冷藏汽车示意图。它主要用于分配性冷藏汽车，液氮 制冷和蓄冷板制冷各有分工。蓄冷板主要担任下列情况的制冷任务：1 ) 通过车厢 壁或缝隙的传热量；2 ) 环境温度大于3 8 c 时，一部分开门的换热量；3 ) 环境温 度小于1 6 c 时，全部的开门换热量。而液氮系统主要承担环境温度大于1 6 c 时的 开门换热量，以尽快恢复车厢内规定的温度。 这种组合式制冷的特点是：环境温度低时，用蓄冷板制冷较经济，而环境温 度高或长时间开门后，用液氮制冷更有效；装置简单，维修费用低；无噪声，故 障少。 除了上述冷藏汽车外，还有一种保温汽车，它没有任何制冷装置，只在壳体 上加设隔热层，这种汽车不能长途运输冷冻食品，只能用于市内由批发商店或食 品厂向零售商店配送冷冻食品。 1 3 我国冷藏运输的发展概况及同发达国家的差距 我国在上世纪5 0 年代后期，为了向前苏联和东欧国家出口冷藏肉类、禽蛋等 易腐食品，开始用保温汽车加冰运输到铁路集运车站，再用铁路冰保车辆运抵目 的地国家和区。5 0 年代末，我国食品进出口部门开始组织其下属企业采用解放牌 汽车底盘改装保温汽车。 6 0 年代我国实行计划供应肉类、水产、禽蛋等食品，商业部门为确保向城市 7 上海海洋大学硕士学位论文 居民供应冷藏肉、禽、蛋等易腐食品，也开始在其商业机械厂设点改装。由于数 量和质量上不能满足需求，因此6 0 年代至7 0 年代先后从罗马尼亚、匈牙利等东 欧国家以“补偿贸易”方式进口数百辆中型保温汽车，从意大利进口大型保温汽车。 7 0 年代到8 0 年代，为满足我国易腐食品出口到日本、香港等地的需要，又从日本、 意大利、罗马尼亚等进口各种吨位冷藏汽车。 7 0 年代中后期，机械行业开始涉足冷藏保温汽车生产，1 9 8 1 年全国有1 0 家 企业改装冷藏保温汽车，年产量约7 0 0 辆，其中冷藏汽车不足1 0 。据各省市车 管部门的统计资料，全国冷藏保温汽车的保有量3 9 4 0 辆，遍布2 9 个省、市、自 治区。 改革开放以来，特别是9 0 年代以来，随着人民生活水平的不断提高，易腐食 品消费量快速增长，公路冷藏运输在我国有了长足地发展。从冷藏运输的发展历 史看，我国的扩展空间是可观的，但与发达国家相比，我国在生产布局、产品种 类和功能方面存在着相当大的差距。 当前，我国冷藏保温车行业存在的主要弊病是投资分散、重复建设、生产点 分散、形不成规模效益。我国现有冷藏保温车专业与兼业生产厂共7 0 多家，大部 分中小型厂采用普通厢式车的制造工艺，钢板之间的隔热层用聚氨酯或聚苯乙烯 填充，由于工艺水平低，造成外观和隔热性能均较差。我国采用先进技术和设备、 具有一定规模的专业冷藏保温车生产厂有七八家，年总生产能力约一万辆，但由 于市场需求限制，年产( 销) 量仅为约4 0 0 0 辆，造成生产能力大量闲置，投资得不 到有效回报。 我国冷藏保温车与发达国家相比在保有量上还有较大差距。我国冷藏保温车 的保有量约为3 万辆，而与我国国土面积差不多的美国为2 0 多万辆，我国国土面 积是日本的2 0 多倍，而日本冷藏保温车的保有量为1 0 多万辆。我国的人口分别 为美国的4 6 倍和日本的9 6 倍，说明我国按人均计算的冷藏保温车保有率只是美 国和日本的约1 3 。 我国冷藏保温车占货运汽车的比例约为o 3 ，明显低于美国的1 、英国的 2 8 、法国、德国的2 3 。我国的冷藏运输率( 易腐食品采用冷藏运输所占的比 例) 不到2 0 ，而美国、欧洲、日本等发达国家为8 0 以上。 我国冷藏保温车的品种与生产技术近年来有了很大提高，但与发达国家相比 还有较大差距、如我国保温车品种只有1 0 0 多种，还不能充分满足市场需要。日 本在7 0 年代就已有3 5 0 多种，特别是车厢样式。车厢门样式很多，使顾客有较大 选择余地。另外，在厢体耐久性、密封性方面、在设计能力、技术能力、装备制 造能力、服务能力等方面、我国也有较大差距。 上海海洋大学硕士学位论文 1 4 我国冷藏汽车的现状 1 4 1 我国冷藏汽车市场的发展现状 改革开放以后，我国公路冷藏运输的结构也从计划模式向市场模式过渡。( 1 ) 原来主要由商业、食品进出口、水产等系统的冷库车队按主管部门调拨和分配计 划进行运输，转为自主经营的冷库车队按市场需求进行运输1 1 。随着肉、鱼、禽、 蛋类食品供大于求，计划供应取消，中长途调拨运输的比例减少，短途分配性运 输比例大增；( 2 ) 随着我国公路建设的快速发展，公路冷藏运输与铁路、水路相比， 其比例不断提高，9 0 年代已占2 0 ，现在已近3 0 ；( 3 ) 运输的易腐货物也从原来 的冷冻肉、禽、水产占绝大多数，发展到新鲜的肉、禽、水产占相当比例，还有 水果、蔬菜、乳制品、冷饮、保健食品等保鲜食品也需用冷藏、保温、保鲜汽车 运输；( 4 ) 车辆吨位结构发生变化，原来重、中、轻( 微) 分别占1 0 、7 0 、2 0 ， 现在则分别占1 0 、4 0 、5 0 ；( 5 ) 随着对冷藏运输质量要求的提高，冷藏汽车和 保鲜汽车的占有率从10 提高到4 0 。 冷藏汽车的用户也从计划经济时的商业、食品进出口、水产部门发展到大型 食品商场和菜场，大型连锁超市，食品、乳制品和冷饮生产企业等，还出现了专 业从事公路冷藏运输的现代物流企业。 随着市场领域的拓展，我国冷藏汽车的保有量也较快增长：1 9 8 0 年约3 5 0 0 辆，1 9 8 5 年约6 0 0 0 辆，1 9 9 0 年约1 0 0 0 0 辆，1 9 9 5 年约1 5 0 0 0 辆，至今约2 5 0 0 0 辆。每年 的销售量达4 0 0 0 多辆 1 4 2 我国冷藏汽车的生产现状 8 0 年代我国生产冷藏汽车( 含保温汽车) 的生产厂家( 包括专业的和兼业的) 约十来家，1 9 9 0 年达2 0 多家，1 9 9 5 年增至5 0 多家，2 0 0 0 年达到7 3 家，遍布全 国2 3 个省市自治区( 详见表1 一1 ) 。 9 上海海洋大学硕士学位论文 表1 12 0 0 0 年我国冷藏保温汽车企业按地区分布 t a b 1 - 1d i s t r i b u t i o no f t h er e f r i g e r a t e dt r u c k si no u rc o u n t r yb ya r e 嬲a t2 0 0 0 “十五”期间，随着我国政府机构改革的不断推进，汽车工业主管部门由机械工 业部( 后改为国家机械工业局，撤消各工业局后) 归入国家经贸委，后国家计委 和国家经贸委合并为国家发展与改革委员会。汽车安全、环保等强制性执行标准 不断推出，逐步与国际接轨，市场准入门槛很快升高，导致产品开发成本越来越 高，一些小型、兼业的冷藏保温汽车企业被淘汰；而一汽、东风、长安、江淮、 江铃、北京福田、上汽通用五菱、东风柳汽的、河北长城等汽车集团和主机厂开 始将发展专用车作为拓展载货汽车主产品市场的重要手段，中集( 主营集装箱) 、 重庆力帆( 主营摩托车) 、河南新飞( 主营冰箱空调) 等其他行业的大型企业也开 始生产专用汽车，冷藏汽车作为厢式专用车的主要种类，也受到重视。到2 0 0 5 年 上半年，列入国家发改委车辆生产企业和产品公告的有产品投入市场的冷藏 保温汽车企业( 包括专业的和兼业的) 共4 5 家，分布在十七个省、市区( 见表1 2 ) 。 表1 - 22 0 0 4 年我国冷藏保温汽车企业按地区分布 t a b 1 2d i s t r i b m i o no f t h er e f r i g e r a t e dt r u c k si no u rc o u n t r yb ya r e a sa t2 0 0 4 1 0 上海海洋大学硕士学位论文 据中国汽车报工业年鉴不完全统计，2 0 0 0 年我国冷藏保温汽车产量为2 7 9 2 辆，2 0 0 4 年冷藏、保温、保鲜汽车产量为3 9 1 5 辆，其中保温车占5 5 4 ；冷藏车 占4 0 3 保鲜车占4 3 。从2 0 0 3 年起，冷藏汽车企业销售收入和工业总产值均 达到6 亿多元，工业增加值近1 亿元。2 0 0 0 2 0 0 4 年，我国冷藏汽车的产量见表 1 3 。 表1 - 32 0 0 0 2 0 0 4 年我国冷藏汽车产量单位：辆 t a b 1 - 3o u t p u to f t h er e f r i g e r a t e dt r u c k si no u rc o u n t r yf r o m2 0 0 0t o2 0 0 4 1 4 3 我国冷藏汽车的品种和技术发展现状 ( 一) 我国冷藏汽车的品种发展现状 我国冷藏汽车按专用设备功能分为冷藏汽车、保温汽车和保鲜汽车三个种类。 冷藏汽车按制冷方式又分为机械制冷、蓄冷板制冷、液化气体制冷( 常用的如液 上海海洋大学硕士学位论文 氮和液体二氧化碳) 等，以前还用过冰制冷和干冰制冷。制冷装置则又有既可制 冷又可加热的和仅可制冷的两种，保鲜车则必定是前者。隔热厢体一般为一室( 一 个空间) ，也有二、三室的，以便运输不同储藏温度要求的货物。还有就是如所有 运输用专用车一样按底盘吨位分类，主要分为重型、中型、轻型、微型四个种类。 不同型号底盘就构成不同型号的冷藏汽车品种，通俗地称为纵向分类，按专用设 备功能分类则为横向分类，纵横交叉就构成冷藏汽车的品种。我国现在冷藏汽车 ( 包括保温车、保鲜车) 品种己接近5 0 0 种，发达国家则有1 0 0 0 余种。 ( 二) 隔热厢体技术发展现状 上世纪八十年代以来，我国冷藏汽车生产企业通过引进技术和对外合资合作， 隔热厢体的技术水平有很大提高，现在一般均采用硬质聚氨脂作隔热材料，采用 三明治夹芯板或注入发泡分片拼装工艺，密封条采用橡塑材料和多层密封截面形 状，车厢隔热性能一般均达到a 级( k o 4 w m k ) ，较为先进的达到k = 0 3 5w m 2 k 左右。而国际先进水平k 0 3 w m 2 k 。但厢体制造工艺、门的密封性等仍有一定 差距。 ( 三) 制冷装置的技术现状 我国现有的冷藏汽车和保鲜汽车基本上均采用机械方式。因液氮、c 0 2 制冷 充注制冷剂的营业场所较少，不象机械制冷机组加燃油( 汽、柴油) 那样方便， 蓄冷板制冷因装备质量较大，占用较大的空间和载质量，因此都难以取代机械制 冷机组。由于至今我国冷藏车和保鲜车年产量仅2 0 0 0 辆左右，而品种较多，因此 难以达到经济批量，目前国内主要采用“冷王”、开利和三菱机组，产品多为直接进 口。国内从上世纪8 0 年代起试制生产、制冷机组，襄樊汉水空调设备厂、岳阳制 冷机厂( 现岳阳恒立冷气设备公司) 等先开始试制，但均未形成一定规模。后来， 上海冷气机厂与美国开利合资组建上海开利运输冷冻设备公司，生产轻型、中型、 重型车用非独立式( 汽车主发动机带动) 和独立式( 制冷机组有副发动机) 制冷 机组。上海新江机器厂与澳大利亚国际制冷空调公司合资的上海国际空调设备公 司也生产过车用制冷机组；近几年劲达公司采用韩国技术在广东中山建厂生产客 车空调机和车用制冷机组。这些企业均以生产汽车空调机为主，兼生产冷藏车用 制冷机组，产品技术基本上能满足使用要求，但由于产量小，生产规模小，其技 术性能。特别是可靠性很难与美国“热王”、开利机组竞争，为我国冷藏车配套的仍 居少数。制冷装置是制约我国冷藏车发展的重要因素。 ( 四) 汽车底盘对我国冷藏汽车发展的影响 近几年我国载货汽车底盘品种和技术均有很大的发展，但还不能适应专用汽 车发展需求。国外重型厢式汽车( 包括冷藏汽车) 通常采用专用底盘，其纵梁离 1 2 上海海洋大学硕士学位论文 地高度和重心较低，发动机功率较大，驾驶室的舒适性好，环保方面一般已达欧 i 标准，奔驰、沃尔沃等重型货车已达欧标准，而我国重型货车在动力性、排 放和噪声、操作性、驾驶舒适性等方面还有较大差距。我国轻型、微型货车大都 引进日本五十铃、铃木和意大利依维柯等产品技术，但性能不如上述产品，而欧 美等发达国家用于分配性运输的冷藏汽车所采用的奔驰、依维柯等汽车底盘的技 术性能( 特别是可靠性) 比国内车辆好得多。目前我国冷藏汽车中，中型货车底 盘占很大比例，国外一般很少有5 - - 6 吨的冷藏汽车，因为中型冷藏车进行调拨性 运输成本较高，用于分配性运输，又因通过性不如轻型车，且载质量较大而不适 应。 ( 五) 产品开发和性能测试技术现状 目前国内较大的一些冷藏汽车生产企业均已采用c a d c a e 技术用于产品开 发，包括设计优化、厢体结构强度分析、数据查询等。有的合资企业也引进一些 产品开发技术，但仍处于初级阶段。如何通过虚拟制造、虚拟试验缩短产品开发 周期，提高企业对市场的快速反应能力，还需进一步努力。与发达国家相比，除 设计、工艺技术不如外，产品性能测试技术差距更大。目前我国只有镇江飞驰等 冷藏车重点生产企业建有隔热性能、气密性和整车制冷性能( 静态) 试验的人工 气候室，但与国外试验室相比，其功能和控制、数据处理系统等也处于初级阶段， 而很多冷藏车生产企业尚缺乏必要的测试手段，产品性能难以提高。产品开发和 性能测试技术较为落后也是制约我国冷藏汽车技术发展的重要因素。 1 5 我国冷藏汽车的发展趋势 1 5