【文章內(nèi)容簡介】 外存在一定的溫差，故熱量從隔熱壁一側(cè)的熱流體中傳至另一側(cè)的冷流體中有三個過程：高溫一側(cè)空氣中的熱量傳至高溫一側(cè)隔熱壁表面；隔熱壁內(nèi)的導熱，即熱量從隔熱壁的高溫一側(cè)表面?zhèn)髦恋蜏匾粋?cè)表面；熱量從隔熱壁低溫一側(cè)表面?zhèn)髦恋蜏匾粋?cè)的空氣中 [11]。上述傳熱過程 包含了以導熱為主要形式的隔熱平壁內(nèi)部的傳熱和以對流換熱，熱輻射為主要形式的隔熱平壁邊界的傳熱。 對于均勻平壁，單位時間內(nèi)通過隔熱壁的熱量為： TKFQ ?? （ W） （ 44） 式中： K—— 隔熱壁的傳熱系數(shù) 1KR???????， W/（ m2178。 Ｋ） ， R 表示為隔熱壁的傳熱熱阻， m2178。K/W ； F—— 隔熱壁的傳熱面積， m2； T? —— 隔熱壁兩側(cè)溫差， K。 K 值反映車廂隔熱壁傳熱的強烈程度， K 值越大，傳熱過程越強烈，在同樣的傳熱面積和車廂內(nèi)外溫差的情況下，傳過的熱量就越多，隔熱性能就越差。反之， K值越小，隔熱性能就越好。 (2) 車廂隔熱壁內(nèi)部傳熱 車廂隔熱壁內(nèi)部的傳熱形式主要是熱傳導，若把單位時間和單位面積所通過的熱量稱為熱流密度，用符號 q表示，則傅立葉定律可表述為： 17 dXdTq ???（ W/m2） （ 45） 式中： dTdX —— 溫度梯度， K/m； ?—— 材料的導熱系數(shù)， W/(m178。 K)。 式中負號表示熱量傳遞的方向同溫度梯度的方向相反，即指向溫度降低的方向。導熱系數(shù) ? 的定義為熱流量密度除以溫度梯度，及表示物體導熱能力的大小，其值與材料的種類有關(guān)，金屬材料的導熱系數(shù)最高，液體次之，氣體最小。非金屬固體的導熱系數(shù)變化范圍較大， 數(shù)值高的同液體接近，數(shù)值低的（如隔熱材料）與空氣的導熱系數(shù)具有同一數(shù)量級。隔熱車廂結(jié)構(gòu)中常用的一些材料在常溫壓下的導熱系數(shù)值見表 44[12]常用材料的導熱系數(shù)值。 表 44 常用材料的導熱系數(shù)值 材料名稱 密度 ?（ Kg/m3） 導熱系數(shù) ? (W/（ m178。 K）） 1 密度 ?（ Kg/m3） 導熱系數(shù)? (W/（ m178。 K）） 純鋁 2710 236 纖維板 245 鋁合金 2600 162 木屑板 179 碳鋼（ C ? %） 7840 松木（垂直木紋） 496 碳鋼（ C ? %） 7790 松木（平行木紋） 527 碳鋼（ C ? %） 7750 聚苯乙 烯泡沫 25～ 30 不銹鋼 7820 聚氨酯泡沫 40～ 60 軟木板 105～437 ～ 空氣 — 均勻平壁導熱的計算 車廂 內(nèi)外表面的溫度分別保持 T1和 T4，且 T1＞ T4。多層平壁各層之間接觸良好，沒有接觸熱阻，則分界面接觸處不會發(fā)生溫度驟降，在穩(wěn)定導熱的情況下，平壁釋放出的熱量和吸收的熱量相等，因此，通過各層的熱量也必然向等，根據(jù)式（ 46）。 RTTTq ????? ?? 21 （ 46） 式中： R—— 隔熱壁的熱阻， 18 每一層的熱量密度為： ? ?? ?? ??????????????????433332222111TTqTTqTTq?????? （ 47） 將上述各層溫差疊加并簡化得： ????3141i iiTTq?? （ 48） 根據(jù)設計的數(shù)據(jù)可得知： 0 2 1 6 20 0 50 ????q（ W/m2）（ 49） （ 49） 根據(jù)公式（ 49）所計算的結(jié)果，得知單位時間和單位面積所通過的熱量及熱流密度 q為 (W/m2)。 隔熱車廂熱負荷計算 冷藏車車隔熱車廂熱負荷的計算是設計、選用制冷裝置和加溫設備的依據(jù)，對于冷藏車而言，隔熱車型各種情況下的熱負荷計算分述如下。 (1) 通過隔熱車廂壁傳人車廂的熱量 Q1。 ? ?nw TTKFQ ??1 (410) 式中： wT —— 車廂外界溫度，按使用環(huán)境最高溫度計算， ℃ ； nT —— 車廂內(nèi)空氣溫度，按設計的車內(nèi)可達最低溫度計算， ℃ 。 取 tw =30℃ ； tn =20℃ 。 ? ? 4 ?????? nw TTKFQ (2) 車廂各處縫隙泄漏傳入車廂的熱量 2Q 。 19 ? ? ? ?? ?nnwwnw XXLTTCVQ ???? ???? 360012 (411) 式中： ? —— 車廂的漏氣倍數(shù)， h1 ； ? —— 車廂內(nèi)空氣密度， kg/m3； V—— 車廂內(nèi)空氣容積， m3； C—— 空氣的定壓比熱容， J/kg178。 K； L—— 水蒸汽的氣化凝固熱， J/kg； ?w —— 車廂外空氣的相對濕度， %； ?n —— 車廂內(nèi)空氣的相對濕度 ， %； Xw —— 車廂外飽和空氣的含濕量， kg/kg(干空氣 )； Xn —— 車廂內(nèi)飽和空氣的含濕量， kg/kg(干空氣 )。 實際計算時，常用如下經(jīng)驗公式計算 2Q ? ? 12 ～? 一般隔熱車廂 12 ? ，泄漏嚴重的車廂取 12 ? 。 取 12 ? =? = (3) 太陽輻射進入車廂的熱量 3Q 。 ? ? 24/3 fwff TTKFQ ??? (412) 式中： Ff —— 車廂外表面受輻射的面積，通常取車廂傳熱面積的30%～ 40%， m2； fT —— 車廂外表 面受輻射的平均溫度，常取 tf = 20?tw ℃ ； wT —— 每晝夜日照小時數(shù)，常取 12～ 16， h。 實際計算時，根據(jù)日照情況采用如下公式： ?????Q = W 20 (4) 開門時傳入的熱量 4Q 。 ? ?314 fQ ?? (413) 式中： f —— 開門頻度系數(shù)。運輸途中不開門， f =；每天開門6 次以下， f =0 .5； 7~12 次， f =； 12 次以上， f =。 每天開門次數(shù) 5~6 次， f = ? ?4 13Q f Q Q??=179。（ +） = (5) 車廂內(nèi)照明燈、風機等產(chǎn)生的熱量 5Q 。 ? ?jjdd tPtPQ ?? 2415 (414) 式中： Pd —— 照明燈的功率（ W）； Pj —— 風機的功率（ W）； td —— 平均每天照明時間（ h）； tj —— 風機每天使用時間（ h）。 取 Pd =100W（ 1個） td =8h 沒有風機， tj =0 ? ?jjdd tPtPQ ?? 2415 =1/24 (100? 8+0)= 冷藏汽車在運輸中的制冷熱負荷 Q應是上述各項熱量之和，即 54321 ????? wQ ? wQ ? wQ ? wQ ? wQ ? 54321 ????? =++++= 21 制冷機組的選擇 制冷機所需制冷量 Q0 的計算 制冷機的制冷量必須大于制冷熱負荷 Q，考慮到制冷機的使用壽命和隔熱車廂的老化等因素，制冷機的制冷量 Q0 為； Q0 =nQ 式中： n—— 安全系數(shù)，一般取 n=~。 取 n=, Q0 =nQ =? = 機組選擇 本設計采用的是非獨立 式的冷板制冷方式。這種制冷方式本身不帶制冷機組，只需要依賴 制冷機組進行“充冷”，用以滿足一次運輸?shù)闹评湫枰?。根?jù)以上計算所得的結(jié)果，利用類比的方法 ，選取冷板的結(jié)構(gòu)尺寸和與其相配的制冷機組。根據(jù)計算的制冷量選取 1塊冷板，每塊冷板可以蓄存的冷量為 800W。 冷板的尺寸為：長 ? 寬 ? 厚（ mm? mm? mm） 2020? 1600? 70,其結(jié)構(gòu)和安裝位置見總裝配圖 01 所示。 制冷機組選用北京冠海豐汽車空調(diào)工貿(mào)有限公司生產(chǎn)的型號為DT400 型制冷機組。此制冷機組適用于 4 米車廂的冷藏車，能使冷藏車內(nèi)廂體內(nèi)的溫度達到 20℃。 表 45 制冷機組的主要參數(shù) 機組型號 DT400 使用溫度 20℃ 使用廂體長度或容積 環(huán)境溫度 38℃ 壓縮機 7L15D 制冷劑 R404A 除霜方式 熱氣容霜 安全方 式 壓力控制 備電系統(tǒng) 無 機組結(jié)構(gòu) 分體機組 電源 12V/24V 22 本章小結(jié) 本章主要是圍繞著對隔熱車廂的參數(shù)計算，如傳熱系數(shù)的計算、漏氣倍數(shù)的選擇等等，這些計算主要是為了計算出冷板式冷藏車所需要的制冷量。然后根據(jù)制冷量選擇適合這個冷板式冷藏車的制冷機組為冷板沖冷。 23 第 5 章隔熱車廂結(jié)構(gòu)設計 冷藏車的隔熱車廂采用隔熱壁板制成，主要由頂板、底板、前壁、后壁、左右側(cè)壁、車門、底架及各種車廂附件組成。裝有 270176。大開門鉸鏈式后門的車 廂，后壁僅為后門。 冷藏車隔熱車廂是具有一定隔熱作用和成長能力的密閉型廂體。以承載為目的的骨架為主骨架，多采用強度和剛度較高的鋼、鋁型材或用其板材沖壓件等，以斷熱為目的的骨架，稱為輔助骨架，即所謂的“斷熱橋”，常用木材、膠合板、工程塑料、玻璃鋼等非金屬材料。主骨架多與外蒙皮連接，輔助骨架則與內(nèi)蒙皮連接。它們之間形成填充隔熱材料的空間。主骨架與輔助骨架固連，共同完成骨架的全部功能。在結(jié)構(gòu)設計時應考慮以下要求：具有足夠的強度和剛度；自身質(zhì)量?。恢圃旃に嚭唵?；具有良好的隔熱性能和便于維修等。 隔熱車廂的結(jié) 構(gòu)形式 隔熱車廂的結(jié)構(gòu)形式分為整體式結(jié)構(gòu)和分片拼裝結(jié)構(gòu)。 而我設計的隔熱車廂的結(jié)構(gòu)形式為分片拼裝結(jié)構(gòu)，所以在這里只詳細介紹分片拼裝結(jié)構(gòu)。 分片拼裝隔熱車廂的結(jié)構(gòu)特點是：將六大組成部分（頂板、底板、左右側(cè)壁、前壁、后壁）和門分別采用聚氨酯或聚乙烯泡沫材料制成各自獨立的廂壁隔熱層，然后利用合適的連接方式（如鉚接、粘接、螺紋連接或嵌合連接加鉚接等），將各片拼裝完整的車廂。這種隔熱車廂具有隔熱性能好、質(zhì)量輕、強度高、耐腐蝕、使用壽命長、便于修補等優(yōu)點，是當前比較理想的一種隔熱車廂。 分片拼裝隔熱車廂根據(jù)加工工藝不同 ，可分為分片拼裝硬聚氨酯注入發(fā)泡式和“三明治”板預制粘接式兩種。 （ 1）分片拼裝硬聚氨酯注入發(fā)泡式 裝配式，車廂底板裝在副車架上，前壁、左右側(cè)壁立在底板上并用鋁型材與車廂底架橫梁螺栓固連，底板后端與后門框采用嵌合緊固。頂板擱在前壁和左右側(cè)壁上并采用鉚接緊固，頂板后端也采用嵌合方式與后門框緊固。車廂內(nèi)各車廂壁之間連接處均采用角形鋁材鉚接，并涂以密封膠帶等密封材料。車廂內(nèi)裝有“ T”字形鋁型地板或花紋鋁材地板，以及掛鉤、掛軌、導風條、排水管、照明和報警裝置等。車廂裝配后，還需在其拼縫處注入聚氨酯泡沫材料，以增強密 封性，減少熱傳導。 （ 2）“三明治”板預制粘接式 “三明治”板又稱復合板或夾層板。它是由上、下蒙皮和夾在中間的隔熱材料板組成。蒙皮材料多為鋁板、不銹鋼板等金屬板以及玻璃纖維類的工程塑料板。隔熱材料一般選用性能優(yōu)良的硬聚氨酯泡沫，也可選用硬聚苯乙烯泡沫，還可選用硬聚苯乙烯泡沫與硬聚氨酯泡沫組合而成的隔熱 24 層。 由于“三明治”板中沒有骨架，因此要求隔熱材料具有一定的強度。通常要求隔熱材料的抗壓強度達 400kPa，抗拉強度為 600kPa，抗剪強度為 300kPa。 各片“三明治”板預制成形后，先用粘膠劑將其拼裝成車廂 ，然后再車廂內(nèi)外拼縫處采用鋁型材料將其鉚接成整體。鉚接前應將鋁型材和鉚接的廂壁接合面處涂刷丁基橡膠密封。后面框與后壁的連接除采用鉚接方法外，還可采用焊接、螺栓連接等方法連接。 試驗證明：采用