冷藏車(chē)制冷方式分析與研究

賀廉云

（德州學(xué)院 機(jī)電工程系，山東 德州 253023）

冷藏車(chē)制冷方式分析與研究

賀廉云

（德州學(xué)院 機(jī)電工程系，山東 德州 253023）

冷藏車(chē)在易腐食品產(chǎn)、貯、運(yùn)、銷中起著十分重要的作用,隨著時(shí)代的發(fā)展，冷藏車(chē)已經(jīng)越來(lái)越趨于專業(yè)化和系統(tǒng)化，文章闡述了冷藏車(chē)在食品運(yùn)輸方面的作用和地位，分析了冷藏車(chē)的各種制冷方式及其特點(diǎn)，指出了冷藏車(chē)制冷方式的新方向。

冷藏車(chē)；制冷方式；鐵板制冷；機(jī)械制冷

1 冷藏車(chē)研究的意義

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及人們生活水平的不斷提高，不同地區(qū)之間的物資交換和流通正變得越來(lái)越頻繁,數(shù)量和種類也在不斷地增加、擴(kuò)大，尤其是一些易腐食品,這類食品若按一般條件保管和運(yùn)輸極易受到外界條件的影響而損害其品質(zhì)。運(yùn)輸中常見(jiàn)的易腐貨物有：季節(jié)性與區(qū)域性都較強(qiáng)的果蔬、肉及肉制品、水產(chǎn)、奶及某些奶制品等易腐類食品,這類食品的運(yùn)輸,對(duì)運(yùn)輸設(shè)備提出了較高的要求，要求其具有冷藏保溫功能。因此，對(duì)冷藏車(chē)制冷方式的研究會(huì)進(jìn)一步加深對(duì)制冷行業(yè)具體應(yīng)用的理解，對(duì)冷藏車(chē)的開(kāi)發(fā)和提升也有一定的參考價(jià)值。

2 冷藏車(chē)制冷方式分析

（1）水冰及鹽冰制冷。在大氣壓力下，冰的融點(diǎn)為0℃。根據(jù)融化吸熱的原理，冰在融化時(shí)的吸熱大約為334.8kJ/kg，在水冰中添加鹽類可降低其融點(diǎn)。在一定范圍內(nèi)，水冰中鹽的成分越多，則融點(diǎn)越低。當(dāng)冷藏箱中溫度升高時(shí)，冰吸熱融化成水；鹽溶于水，再吸收溶解熱。

將需要保鮮冷凍的貨物包裝好后放入冷藏車(chē)熱定的容器中，在貨物的周?chē)派纤蛘啕}冰，在運(yùn)輸過(guò)程中，水冰或鹽冰融化吸收貨物中的熱量達(dá)到保鮮冷凍的作用。水冰制冷裝置投資少，運(yùn)行費(fèi)用低，但是普通水（鹽）冰單位質(zhì)量的吸熱量較小，車(chē)廂內(nèi)降溫有限。此外鹽冰融化后會(huì)污染環(huán)境、食品，腐蝕車(chē)廂和使貨物受潮，因此水（鹽）冰制冷主要月于魚(yú)類等水產(chǎn)品的冷藏運(yùn)輸。

（2）干冰制冷。干冰制冷和水冰制冷的原理比較接近，只不過(guò)水冰制冷時(shí)融化吸熱，而干冰制冷時(shí)升華吸熱，二者達(dá)到的效果相近。干冰是固態(tài)的CO2，CO2的凝固點(diǎn)為215.55K（即-58.61℃）。在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力下，于-78.9℃升華為二氧化碳?xì)怏w，每千克吸收氣化潛熱為137kcal。CO2氣體的比熱為0.2kcal/kg、從 -78.9℃至 0℃，每千克的干冰可吸熱為153kcal，約為水冰的2倍。干冰的比重比水冰重，其單位體積的冷卻能力約為水冰的3倍。在一個(gè)大氣壓力下，干冰（固態(tài)CO2）的升華溫度低（-78.9℃），升華吸熱量大（573.5kJ/kg)，故將它作為車(chē)廂冷源，不僅可以獲得較低溫度（一般低于-20℃），而且可獲得較大的制冷量，因此該制冷方式適于冷凍食品的運(yùn)輸。

干冰制冷裝置簡(jiǎn)單、投資和運(yùn)行費(fèi)用較低、使用方便、貨物不會(huì)受潮。由于干冰具有很低的升華溫度和較高的吸熱能力，可保持車(chē)廂內(nèi)有較低的溫度。干冰氣化時(shí)產(chǎn)生的CO2氣體能抑制薇生物的繁殖，減緩脂肪氧化，減弱水果、蔬菜的呼吸作用，有利于食品的保鮮。但干冰吸取周?chē)趾笕菀捉Y(jié)霜，會(huì)影響進(jìn)一步氧化，C02氣體太多會(huì)造成水果、蔬菜的呼吸困難而敗死;另外廂內(nèi)溫度難于調(diào)節(jié)是最大的不足，故干冰主要用于零售的冷凍食品冷藏車(chē)。干冰成本較高，且消耗量較大，故實(shí)際應(yīng)用較少。

（3）冷板制冷。冷板制冷原理就是利用蓄冷劑冷凍后所蓄存的冷量進(jìn)行制冷。運(yùn)輸前先將廂內(nèi)冷板中的蓄冷劑進(jìn)行“充冷”，使其冷卻凍結(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)輸貨物的適溫范圍內(nèi)，故將冷板又稱“蓄冷板”。

冷板式冷藏汽車(chē)采用在車(chē)廂內(nèi)安裝蓄冷板，依靠冷板中凍結(jié)的共晶溶液吸熱融解，吸收周?chē)矬w的熱量，實(shí)現(xiàn)制冷降溫作用。蓄冷板采用鋁合金做成50～100mm厚的中空殼體，內(nèi)裝蓄冷劑。在蓄冷板中，設(shè)有制冷蒸發(fā)器盤(pán)管，蓄冷劑直接與盤(pán)管接觸。蓄冷板充冷時(shí)只需外接制冷機(jī)組，制冷劑在蒸發(fā)盤(pán)管中吸熱而使蓄冷劑凍結(jié)以貯存冷量。蓄冷板可裝在車(chē)廂內(nèi)頂部或兩側(cè)，利用空氣自然對(duì)流來(lái)冷卻廂內(nèi)貨物。蓄冷板也可安裝在車(chē)廂內(nèi)前端，用風(fēng)機(jī)強(qiáng)制空氣循環(huán)保持廂內(nèi)低溫。

冷板裝置本身較重、體積較大，占據(jù)了車(chē)廂的一定容積，而且冷板充冷一次僅可持續(xù)工作8～15h。因此冷板制冷適于中、輕型冷藏汽車(chē)的中、短途運(yùn)輸，近幾年來(lái)，隨著能源和環(huán)境污染問(wèn)題日益突出，冷板制冷的應(yīng)用發(fā)展較快，已成為僅次于機(jī)械制冷的制冷方式。冷凍板冷藏車(chē)是一種耗能少、制冷成本低、冷藏效果好的新型冷藏車(chē)，其缺點(diǎn)是必須依靠地面的專用充冷設(shè)施為其提供冷源，使用范圍局限在大干線上?？梢栽O(shè)想，通過(guò)技術(shù)改進(jìn)，這種新型的冷凍板冷藏車(chē)將成為我國(guó)鐵路冷藏車(chē)的發(fā)展方向。

（4）機(jī)械制冷。為了克服冷板式冷藏汽車(chē)的缺點(diǎn)出現(xiàn)了機(jī)械冷板式冷藏汽車(chē)，類似于機(jī)械冷藏汽車(chē)，其制冷機(jī)組采用小型氟里昂風(fēng)冷壓縮冷凝機(jī)組并安裝在駕駛室頂上，壓縮機(jī)與風(fēng)機(jī)所需動(dòng)力由地面電源供給。因此，當(dāng)汽車(chē)靠站時(shí)，可將制冷機(jī)組接到電源上運(yùn)轉(zhuǎn)，凍結(jié)共晶溶液。當(dāng)汽車(chē)行駛時(shí)制冷。機(jī)械制冷方式有：蒸氣壓縮式、吸收式、蒸氣噴射等。目前以蒸氣壓縮式應(yīng)用最為廣泛。

蒸氣壓縮式制冷屬于蒸發(fā)制冷。制冷劑置于一個(gè)封閉系統(tǒng)中，液態(tài)制冷劑在蒸發(fā)器中汽化吸熱制冷，在冷凝器中放熱并重新冷凝成液態(tài)，在壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，制冷劑不斷地循環(huán)工作。機(jī)械制冷裝置廣泛采用的主要原因在于制冷機(jī)組既能制冷又能加熱，擴(kuò)大了使用范圍；廂內(nèi)溫度可實(shí)現(xiàn)自控調(diào)節(jié)，調(diào)溫精確、可靠，調(diào)溫范圍較寬，能適應(yīng)各種不同冷藏貨物的運(yùn)輸。盡管機(jī)械制冷裝置結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、購(gòu)置及運(yùn)行費(fèi)用較高，運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲較大等間題，但迄今為止，機(jī)械制冷仍為一種可靠、有效的制冷方式。

（5）液氮制冷。液氮制冷就是利用液氮從貯罐通過(guò)噴淋裝置噴射出來(lái)，突變到常溫常壓狀態(tài)，汽化吸熱進(jìn)行制冷。具有使用靈活、建設(shè)投資少、操作管理方便等優(yōu)點(diǎn)，是冷藏車(chē)制冷方式中重要不可或缺的部分。在大氣壓力下，液氮的沸點(diǎn)為-196℃，汽化潛熱為200kJ/kg。氮?dú)獾谋葻釣?.05kJ/（Kg.℃），因此每千克液氮汽化并升溫至-20℃時(shí)，所吸收的熱量約為385kJ，液氮沸點(diǎn)低，且是制氧的副產(chǎn)品，因而得到了較廣泛的應(yīng)用。

液氮制冷裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠，無(wú)噪聲和污染；液氮制冷量大、制冷迅速，適于速凍。液氮汽化不會(huì)使廂內(nèi)受潮，并且氮?dú)鈱?duì)食品保鮮、防止干耗均有好處。此外，液氮制冷控溫精確（±2℃）。但是液氮成本較高，需經(jīng)常充注，因而推廣受到一定限制。目前，液氮制冷裝置主要應(yīng)用于冷凍醫(yī)療、冷凍美容，以及超導(dǎo)等方面

3 冷藏車(chē)制冷方式新方向

盡管機(jī)械制冷技術(shù)成熟、運(yùn)行可靠、性能穩(wěn)定，但是仍然存在諸多缺陷，如：需要?jiǎng)恿︱?qū)動(dòng)（或是獨(dú)立電機(jī)驅(qū)動(dòng)，或是由汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)）、易發(fā)生氟利昂泄露等。隨著環(huán)保事業(yè)的不斷發(fā)展，冷藏車(chē)技術(shù)提出了環(huán)保節(jié)能的新理念，尤其是新的制冷方式的研究為冷藏車(chē)的發(fā)展提供了新的選擇。

相變溫度為-55℃、-33℃、-18℃、-12℃、-6℃的系列干冰型冰袋，徹底解決了低溫配送中只能依靠干冰作為制冷劑的尷尬局面。干冰型低溫冰袋可以像常見(jiàn)的普通冰袋一樣儲(chǔ)存，使用十分方便。在使用之前放入低溫冰箱中充分凍結(jié)，使用時(shí)取出與物品同時(shí)放入保溫箱內(nèi)并密封箱口，就可以保持低溫在120h以上，確保生物制劑與食品的配送安全。該技術(shù)填補(bǔ)了行業(yè)的國(guó)際空白，為航空低溫配送帶來(lái)了新的曙光。近年來(lái)，有學(xué)者提出用液態(tài)CO2汽化制冷的冷藏車(chē)技術(shù)，其工作原理與液氮冷藏車(chē)相似，具有制冷量大、降溫迅速、控溫精準(zhǔn)、經(jīng)濟(jì)可靠和對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，并對(duì)液態(tài) CO2冷藏車(chē)技術(shù)進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性分析，對(duì)液態(tài)CO2在毛細(xì)管中的流動(dòng)特性和質(zhì)量流量特性展開(kāi)實(shí)驗(yàn)研究，得到了與冷負(fù)荷匹配的最佳毛細(xì)管長(zhǎng)度，他們的研究為我國(guó)冷藏車(chē)技術(shù)開(kāi)辟了一條新路。

4 結(jié)語(yǔ)

表1 冷藏車(chē)主要制冷方式

文章介紹了冷藏車(chē)幾種主要的制冷方式，對(duì)冷藏車(chē)的制冷方式進(jìn)行了相關(guān)的分析，總結(jié)如表1所示。

［1］譚宏博，梁騫，田寶聰.我國(guó)低溫冷藏車(chē)的研究綜述［J］.制冷與空調(diào)，2007，7（4）：5-7.

［2］董曉俊，郝亮，闞杰，等.雙蒸發(fā)器冷藏車(chē)制冷系統(tǒng)應(yīng)用R404A的模擬研究［J］.西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，40（1）：67-71.

［3］郝亮，闞杰，李濤，等.冷藏車(chē)制冷系統(tǒng)應(yīng)用層疊式蒸發(fā)器與管翅式蒸發(fā)器的模擬比較［J］.制冷學(xué)報(bào)，2006，27（3）：30-34.

［4］郝亮，闞杰，李濤，等.冷藏車(chē)層疊式蒸發(fā)器應(yīng)用R404A與R22和R134a的比較［J］.制冷與空調(diào)，2006，6（4）：29-33.

［5］韓新宇，車(chē)晶，臧潤(rùn)清，等.空氣制冷系統(tǒng)在冷藏車(chē)中的應(yīng)用［J］.制冷空調(diào)與電力機(jī)械，2005，（3）：21-25.

［6］李夔寧，童明偉，嚴(yán)嘉，等.液體CO2冷藏車(chē)制冷系統(tǒng)的毛細(xì)管長(zhǎng)度與廂體冷負(fù)荷匹配的實(shí)驗(yàn)研究［J］.制冷學(xué)報(bào)，2004，（2）：7-11.

［7］嚴(yán)嘉，童明偉，臧仁德，等.液體CO2在毛細(xì)管中質(zhì)量流量特性的實(shí)驗(yàn)［J］.重慶大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，28（2）：47-50.

Research of the Refrigeration method for Refrigerater trucks

HE Lian-yun

（Mechanical and Electronic Engineering Department，Dezhou University，Dezhou，Shandong 253023，China）

Refrigerater trucks play a significant part in the procedure of manufacturing，storing，transporting，marketing of perishable food.As the development of generations.Refrigerater trucks is becoming more and more specalized and systemized.This article states the effect and status of refrigerater trucks in food transporting and analyses the various cooling methods and other characteristics of refrigerated trucks，and points out a new direction about refrigeration method of refrigerator trucks.

refrigerater truck；refrigeration method；sizzling refrigeration；mechanical refrigeration

TB657

A

2095-980X（2017）01-0079-02

2016-12-20

賀廉云（1966-），女，碩士，教授，主要從事模糊控制系統(tǒng)與非線性控制系統(tǒng)的研究工作。