冷藏運(yùn)輸車輛的選型

張國(guó)生

機(jī)械制冷、半導(dǎo)體制冷是未來(lái)冷藏保溫運(yùn)輸車發(fā)展趨勢(shì)。

溫度是影響所有鮮活農(nóng)產(chǎn)品儲(chǔ)藏、運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵性因素，在低溫條件下，鮮活農(nóng)產(chǎn)品的各種劣變和腐敗得到有效抑制，冷藏保溫運(yùn)輸主要注意以下幾個(gè)方面：

選擇制冷方式

目前我國(guó)冷藏保溫汽車按制冷裝置的制冷方式有機(jī)械冷藏汽車、液氮冷藏汽車、冷板冷藏汽車、干冰冷藏汽車、水(鹽)冰冷藏汽車等。其中利用固體在液化或汽化時(shí)的吸熱作為制冷方式稱固體制冷，如干冰、水冰、鹽冰等。

■水冰及鹽冰制冷

在大氣壓力下，冰的融點(diǎn)為0℃，若加入鹽可使其融點(diǎn)降低，在一定范圍內(nèi)，水冰中鹽成分越多融點(diǎn)越低。水冰制冷裝置投資少，運(yùn)行費(fèi)用低，單位質(zhì)量吸熱量小，降溫有限。鹽冰對(duì)車廂及貨物有損害，適用范圍受限制，主要用于魚(yú)類等水產(chǎn)品的冷藏運(yùn)輸。

■干冰制冷

干冰的升華溫度低，吸熱量大，可獲得較低溫度和較大制冷量，因此適用于冷凍食品運(yùn)輸。制冷裝置投資少、運(yùn)行費(fèi)用低，使用方便，貨物不會(huì)受損害。但由于干冰制冷容易在箱體內(nèi)結(jié)霜，溫度控制困難，再加上干冰成本高，消耗量大，故實(shí)際應(yīng)用也較少。

■冷板制冷

利用蓄冷劑冷凍后所蓄存的冷量進(jìn)行制冷。運(yùn)輸前預(yù)先將廂內(nèi)冷板中的蓄冷劑冷凍凍結(jié)，然后在運(yùn)輸途中利用冷板中的蓄冷劑融化吸熱，使廂內(nèi)溫度保持在運(yùn)輸貨物適宜溫度范圍內(nèi)。體式冷板制冷裝置的制冷機(jī)組、動(dòng)力裝置和蓄冷板等均置于車上：分體式制冷利用地面動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)制冷機(jī)組對(duì)蓄冷板“充冷”。冷板裝置本身較重、體積較大，且可持續(xù)工作時(shí)間短，因此冷板制冷多用于中、輕型冷藏汽車的中短途運(yùn)輸。

■液氮制冷

利用液氮汽化吸熱進(jìn)行制冷，制冷裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠，無(wú)噪聲，無(wú)污染，控溫精確。但成本較高，需要經(jīng)常充注。

■機(jī)械制冷

機(jī)械制冷工作原理是在一定壓力下，液體達(dá)到某一溫度(沸點(diǎn))就會(huì)沸騰，吸收汽化潛熱而產(chǎn)生相變，轉(zhuǎn)變?yōu)轱柡驼羝?。在冷凝器中放熱并重新冷凝成液態(tài)。在壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)下，制冷劑不斷循環(huán)工作，產(chǎn)生制冷作用。蒸汽壓縮機(jī)式制冷的冷藏車上一般配置專用的發(fā)動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)制冷機(jī)組進(jìn)行制冷，常用于中重型運(yùn)輸車的長(zhǎng)距離運(yùn)輸，具有適用范圍廣，溫度可調(diào)節(jié)，自動(dòng)控制，調(diào)溫精確可靠，調(diào)溫范圍寬，能適應(yīng)各種不同冷藏貨物的特點(diǎn)。

機(jī)械制冷是一種較為可靠有效的制冷方式，但冷藏汽車工作時(shí)要消耗燃油或電力，并增加尾氣排放。機(jī)械制冷裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使得冷藏運(yùn)輸成本較高，運(yùn)價(jià)貴，從而嚴(yán)重阻礙了冷藏汽車的發(fā)展。

■半導(dǎo)體制冷

半導(dǎo)體制冷是利用直流電通過(guò)用特種半導(dǎo)體材料組成的P—N結(jié)時(shí)，P—N結(jié)一端的溫度急劇升高，另一端急劇降低的熱點(diǎn)效應(yīng)原理達(dá)到制冷目的的一種新型制冷方式。制冷原理如圖1所示。把P型半導(dǎo)體元件和N型半導(dǎo)體元件連接成熱電偶，接通直流電源后，在接頭處就會(huì)產(chǎn)生溫差和熱量的轉(zhuǎn)移。在上面的一個(gè)接頭處，電流方向是N—P，溫度下降并且吸熱，這就是冷端。而在下面的一個(gè)接頭處，電流方向是P—N，溫度上升并且放熱，因此是熱端。把若干對(duì)半導(dǎo)體熱電偶在電路上串聯(lián)起來(lái)就構(gòu)成制冷熱電堆，這個(gè)熱電堆的上面是冷端，下面是熱端。借助熱交換器等各種傳熱手段，使熱電堆的熱端不斷散熱并且保持一定的溫度，把熱電堆的冷端放到工作環(huán)境中去吸熱降溫，這就是熱電制冷器的工作原理。

半導(dǎo)體制冷具有無(wú)機(jī)械運(yùn)動(dòng)、制冷迅速、沒(méi)有復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)、無(wú)傳統(tǒng)壓縮機(jī)和制冷劑、使用方便、應(yīng)用廣泛等特點(diǎn)。半導(dǎo)體制冷技術(shù)始于50年代初，到60年代半導(dǎo)體制冷材料的優(yōu)值系數(shù)達(dá)到先進(jìn)水平，半導(dǎo)體制冷器達(dá)到大規(guī)模應(yīng)用，如河北節(jié)能投資有限責(zé)任公司的半導(dǎo)體電子冷藏箱，河北華冷半導(dǎo)體有限公司研制開(kāi)發(fā)用于汽車內(nèi)的半導(dǎo)體冷暖箱，浙江安吉爾有限公司的電子冷熱箱等。

由于燃油價(jià)格突飛猛漲，如何研制保溫冷藏效果好，節(jié)省能源的冷藏車是本論文研究的重點(diǎn)。半導(dǎo)體制冷器可以做成各種大小和形狀，制冷量可以從毫瓦級(jí)到千瓦級(jí)，制冷溫差可達(dá)30-150℃。

廂體的設(shè)計(jì)

冷藏車廂的熱負(fù)荷與冷藏箱的結(jié)構(gòu)、內(nèi)容積、廂體的絕熱層厚度和絕熱材料的優(yōu)劣有關(guān)，同時(shí)與生產(chǎn)加工工藝過(guò)程也有關(guān)。冷藏廂體一般采用整體一次性原地澆鑄發(fā)泡工藝，方法是先將內(nèi)膽按照尺寸制作完畢，裝入外殼內(nèi)并懸浮，然后在外殼和內(nèi)膽之間整體注入硬聚氨酯泡沫進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)發(fā)泡。利用該工藝制成的廂體具有整體性，在夾層中完全沒(méi)有連接用的腹板和加強(qiáng)件，完全用絕熱的聚氨酯泡沫填充，增加廂體強(qiáng)度。使用聚氨酯泡沫進(jìn)行填充，聚氨酯本身具有粘接特性，其粘接強(qiáng)度可達(dá)234.5kp_a/m²，這個(gè)工藝使得在粘接的同時(shí)又進(jìn)行發(fā)泡過(guò)程，使得被粘接材料的凸凹不平的表面得以充滿，擴(kuò)大了粘接表面積，即使在極端的溫度和負(fù)荷影響下，也不會(huì)出現(xiàn)剝離現(xiàn)象。針對(duì)主要影響車廂漏熱的車廂門(mén)設(shè)計(jì)，多采用雙道內(nèi)藏充氣式硅橡膠密封，解決了傳統(tǒng)橡膠密封條容易老化的缺點(diǎn)，同時(shí)提高廂體密封性能。這樣設(shè)計(jì)的冷藏廂體無(wú)骨架、無(wú)熱橋，廂體強(qiáng)度高，具有完整絕熱層和更好的熱穩(wěn)定性能。

絕熱層厚度的確定

冷藏車廂體隔熱性能直接影響車內(nèi)溫度變化的速度、制冷以及貨物的質(zhì)量。采用導(dǎo)熱系數(shù)較小的材料和增加隔熱層厚度，將有利于廂體隔熱性能的提高。絕熱層厚度的確定直接影響耗電量和廂體的內(nèi)容積。若厚度增加，通過(guò)絕熱層廂內(nèi)的熱量減少，耗電量較少，但會(huì)使車廂內(nèi)容積減小，廂體內(nèi)膽設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮制冷效果、保溫性能和經(jīng)濟(jì)性，在能滿足制冷性能指標(biāo)基礎(chǔ)上，減少絕熱層厚度，可在一定程度上增加內(nèi)容積，降低能耗。

冷消耗分析

冷藏車要求車體隔熱性好、氣密性好，其中車體隔熱性能直接影響車內(nèi)溫度的變化速度、制冷效果和貨物質(zhì)量。冷藏車的冷消耗的因素包括車體傳熱、漏熱、太陽(yáng)輻射熱、通風(fēng)換熱、貨物降溫放熱、熱車體降溫放熱、貨物呼吸熱等，但與車體傳熱有關(guān)的冷消耗僅僅為前三項(xiàng)。

機(jī)械制冷、半導(dǎo)體制冷是未來(lái)冷藏保溫運(yùn)輸車發(fā)展趨勢(shì)，冷藏廂體的結(jié)構(gòu)與制造工藝決定冷藏車的保溫隔熱性能，采用導(dǎo)熱系數(shù)小的材料和增加隔熱層厚度，有利于冷藏車廂體隔熱性能的提高，從而使制冷費(fèi)用減少，使車內(nèi)溫度穩(wěn)定性提高。但同時(shí)也會(huì)增加隔熱層的造價(jià)，減少裝貨容積，增加車輛自重。應(yīng)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較，在適合冷藏運(yùn)輸技術(shù)指標(biāo)情況下確定經(jīng)濟(jì)合理的隔熱層厚度和最優(yōu)傳熱系數(shù)。