冷藏集装箱保温涂层经济厚度的计算和绝热性能的分析

1、在冷藏集装箱的壁面涂一层或者多层绝热材料 , 可以有效提高集装箱的保温性能。 保温层越厚 , 节能效 果越好 , 但是投入的资金也就越多 , 所以过厚的保温层 并不一定经济。使热损失代价与保温投资费用之和最 小的保温层厚度称为经济厚度 ; 确定经济厚度涉及到 影响热量传递的诸多因素 , 以及热价格、 涂料造价和使 用年限、 维护维修费用等因素。通常 , 集装箱采用单层的绝热材料保温 ; 对于有特 殊要求的冷藏集装箱 , 如果单层的保温层不能满足要 求 , 也可以考虑选择不同的材料做双层或者多层保温。 另外 , 所选用的保温材料要求具有良好的太阳光反射 率和抗氧化性 , 以及良好的防水隔潮效果。

2、1单层保温经济厚度的计算集装箱的保温年总费用为保温层和维护保养投资费的年分摊费用 , 以及年热损失费用之和。 其中保温层 的投资与厚度、 造价和维护费用有关 , 总造价按寿命期 分摊到年 ; 而热损失与热价格和散热热流有关 ; 而散热 热流与箱内温度和环境温度之间的温差有关 , 也与保 温材料的热阻有关 , 即与它的导热系数、 厚度和表面积 有关 :(1式中 :F 年总费用 , 元 ;P 单位体积保温材料的造价 , 元 /m 3; ! 保温涂层厚度 , m;P ' 单位面积维护造价 , 元 /m 2; N 保温层投资年分摊率 , % ;! "!"! ! ! ! &q

3、uot;! "成果与经验冷藏集装箱保温涂层经济厚度的计算和绝热性能的分析阚安康 , 韩厚德 , 陈威(上海海事大学 商船学院 , 上海 , 200135摘要 :对冷藏集装箱添加保温层的经济厚度做了分析 , 推导出计算公式 , 并对其节能效果通过实例做分析比较。选择合适的绝热材料和合理的经济厚度 , 加上正确的施工工艺 , 可以提高冷藏集装箱的 保温性能 , 获得可观的经济效益。关键词 :保温涂层 ; 经济厚度 ; 绝热效果 ; 绝热材料 ; 费用节约中图分类号 :V169.42文献标识码 :A文章编号 :1005-7439-05-0265-03The Analysis on the

4、Economical Thickness and Insulating Effect of theRefrigerated Container' s Insulating LayerKAN An-kang , HAN Hou-de , CHEN Wei(Merchant marine college, Shanghai maritime university , Shanghai 200135, ChinaAbstract :Through researching on the economical t hickness of the Refrigerated Container

5、9;s Insulating Layer, I deduced the calculating formulas of how to get it, both single and double insulating layer. And I analyzed the insulating effect based on the case. The correct choice of the insulating material, the economical thickness and the working method, can improves the insulating abil

6、ity and benefits you considerably.Key words:insulating layer, economical thickness, insulating effect , insulating material expense-saving交通部研究型实验室建设项目第 26卷第 6期 2005年 12月能源技术ENERGY TECHNOLOGY 265B 热能价格 , 元 /J; ! s 年运行时间 , s ;t w , t o 分别为集装箱内壁和环境平均温度 , K ; " 绝热材料的导热系数 , W/(m K ; #o 保温层外表面与周围空气间

7、的对流辐射联 合传热系数 , W/(m 2 K 。为了得到总费用最小 , 对变量 $求导并令其等于 0:(2式中 , t w 为保温层的内侧温度 , 即集装箱表面温度。 整理以后可以得到保温层的经济厚度计算公式 :(3这里可以看到 :对于给定的保温材料 , 由于导热系 数 " 和单价 P 等一定 , 因此经济厚度 $主要取决于温 差 (t w -t 0 。2保温效果通常 , 冷藏集装箱各壁的厚度不完全相同 , 添加涂层以后 , 各壁的等效导热系数会发生变化 , 计算公式为 :(4式中 :K 第 ! ! 面等效传热系数 , W/(m 2 K ;$ 第 ! 面的箱壁厚度 , m ; &q

8、uot; 第 ! 面箱壁导热系数 , W/(m K 。 当箱体内冷量已知时 , 在允许的温降条件下 , 保温 时间可以根据下面的公式计算 :(5! 时间 , s ;K 第 ! ! 个冷藏集装箱壁的传热系数 , W/(m 2 K ; A 第 ! 个冷藏集装箱壁面换热面积 , m 2; M c 箱体内的冷量 , kJ/K 。冷藏集装箱添加涂层以后 , 增加了壁面的热阻 , 使 冷藏集装箱的保温时间增加 , 节约了能量。 假设收回保 温层投资的年限为 n 年 , 利用因添加保温层而多获得 的收益等于保温层的支出 , 可以得到公式 :(6式中 :%& 添加涂层以后单位冷量可以节约的 费用 ,

9、元 /kJ;q 添加涂层后散热流量 , kJ/h ; t h 年运行时间 , h 。3实例计算以 508mm(20英寸 标准集装箱为实例计算 , 冷藏箱体的尺寸 :6.1m ×2.44m ×2.44m (容积 23.3m 3 , 箱体 采用 VIP 和聚氨酯板制成。该冷藏集装箱常年营运在 低纬度的东南亚地区 , 环境温度为 38 , 没有保温层的 时候 , 集装箱的基本情况见表 1:现在箱体内的温度为 0 , Mc=8.1×104kJ/K 。利用 公式 (5 计算可以得到 , 如果允许温升 10 , 该冷藏集 装箱的保温时间 %!为 23.92h 。分析冷藏集装箱

10、的实际情况 , 因为集装箱营运的 海域在低纬度 , 受强烈阳光照射 , 所以根据实际工况 , 选择一种反射型的绝热涂料作为保温层材料。该绝热涂 料的导热系数 为 0.030W/(m K, 造价为 600元 /m 3。假 定其表面的换热系数 0为 8.70W/(m 2 K , 保温层投资年分摊率 N 为 25%, 热价格 B 为 6.5×10-6元 /J 。根据公 式 (3 可以得到涂层的经济厚度为 (=0.00039m 。由于保温涂层的添加 , 利用公式 (4 , 冷藏集装箱 各个壁面的传热系数 k 变化见表 2:表 2增加涂层后冷藏集装箱各箱板的传热系数 /W m -2 K -1顶

11、板两侧板底板前板后板根据公式 (5 可以计算出 , 添加涂层以后 , 在制冷 机组停机的状态下 , 冷藏集装箱的温升 10 所需要的 时间为 25.19h , 添加涂层以后 , 保温时间可以 延 长阚安康等 : 冷藏集装箱保温涂层经济厚度的计算和绝热性能的分析 266(上接第 250页 国内外先进泄漏探测系统 , 以便尽早 发现和排除事故隐患。(9 建立科学的管道运行操作规程并严格执行 , 对 操作人员进行岗位培训 , 提高其业务素质和操作水平。 (10 建立完善的管道维护体系和规程 , 提高系统的 维修性水平。(11 对管道标以明显标志 , 加强巡线和宣传力度 , 杜绝人为破坏。参考文献1魏

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15、 西 安石油学院学报 (自然科学版 2003, 18(1 :47-50. 15贺新建 . 关于城市地下天然气管道、阀门并泄漏原因及 对策 J. 消防科学及技术 , 2000, (4 :48-49.1.27h 。 在没有添加涂层的时候每小时损失能量折合成2.21元 /kW ; 添加涂层以后降为 2.09元 /kW ; 假定冷藏 集装箱按照每年营运 252天计算 , 利用公式 (6 , 投资 回收期 n 为 0.23年 , 也就是说 , 一个季度就可以收回 涂层的投资。4说明(1 如果单层保温层不能满足冷藏集装箱特殊的 保温要求 , 就要选择双层 (或者多层来做保温层 , 其计 算可以参考下列公式 :(7 式中 , 下标 1表示外层 , 下标 2表示内层。假定内层 2的厚度一定 , 求 dF 1 =0得 ,整理得 :(8式中表示内外保温层绝热材料经济厚度 ! 1和 ! 2的关系 , 可以利用公式 (3 计算出 ! 2, 然后求出 ! 1, 选择 材料要考虑到绝热材料的很多方面的因素 ; 一般要求 , 外层的绝热材料要具有良好的太阳反射率 , 抗氧化燃 烧性 , 内层要求具有良好的绝热性和耐水性。(2 文中的冷藏集装箱没有添加涂层的数据是实 际工况数据 , 添加涂层也是在设定工况下的计算数据 , 但保温层的维护费用、投资年限分摊率等 , 则是估