冷藏运输车辆的选型

张国生

机械制冷、半导体制冷是未来冷藏保温运输车发展趋势。

温度是影响所有鲜活农产品储藏、运输的关键性因素，在低温条件下，鲜活农产品的各种劣变和腐败得到有效抑制，冷藏保温运输主要注意以下几个方面：

选择制冷方式

目前我国冷藏保温汽车按制冷装置的制冷方式有机械冷藏汽车、液氮冷藏汽车、冷板冷藏汽车、干冰冷藏汽车、水(盐)冰冷藏汽车等。其中利用固体在液化或汽化时的吸热作为制冷方式称固体制冷，如干冰、水冰、盐冰等。

■水冰及盐冰制冷

在大气压力下，冰的融点为0℃，若加入盐可使其融点降低，在一定范围内，水冰中盐成分越多融点越低。水冰制冷装置投资少，运行费用低，单位质量吸热量小，降温有限。盐冰对车厢及货物有损害，适用范围受限制，主要用于鱼类等水产品的冷藏运输。

■干冰制冷

干冰的升华温度低，吸热量大，可获得较低温度和较大制冷量，因此适用于冷冻食品运输。制冷装置投资少、运行费用低，使用方便，货物不会受损害。但由于干冰制冷容易在箱体内结霜，温度控制困难，再加上干冰成本高，消耗量大，故实际应用也较少。

■冷板制冷

利用蓄冷剂冷冻后所蓄存的冷量进行制冷。运输前预先将厢内冷板中的蓄冷剂冷冻冻结，然后在运输途中利用冷板中的蓄冷剂融化吸热，使厢内温度保持在运输货物适宜温度范围内。体式冷板制冷装置的制冷机组、动力装置和蓄冷板等均置于车上：分体式制冷利用地面动力装置驱动制冷机组对蓄冷板“充冷”。冷板装置本身较重、体积较大，且可持续工作时间短，因此冷板制冷多用于中、轻型冷藏汽车的中短途运输。

■液氮制冷

利用液氮汽化吸热进行制冷，制冷装置结构简单、工作可靠，无噪声，无污染，控温精确。但成本较高，需要经常充注。

■机械制冷

机械制冷工作原理是在一定压力下，液体达到某一温度(沸点)就会沸腾，吸收汽化潜热而产生相变，转变为饱和蒸汽。在冷凝器中放热并重新冷凝成液态。在压缩机驱动下，制冷剂不断循环工作，产生制冷作用。蒸汽压缩机式制冷的冷藏车上一般配置专用的发动机或电动机带动制冷机组进行制冷，常用于中重型运输车的长距离运输，具有适用范围广，温度可调节，自动控制，调温精确可靠，调温范围宽，能适应各种不同冷藏货物的特点。

机械制冷是一种较为可靠有效的制冷方式，但冷藏汽车工作时要消耗燃油或电力，并增加尾气排放。机械制冷装置结构复杂，使得冷藏运输成本较高，运价贵，从而严重阻碍了冷藏汽车的发展。

■半导体制冷

半导体制冷是利用直流电通过用特种半导体材料组成的P—N结时，P—N结一端的温度急剧升高，另一端急剧降低的热点效应原理达到制冷目的的一种新型制冷方式。制冷原理如图1所示。把P型半导体元件和N型半导体元件连接成热电偶，接通直流电源后，在接头处就会产生温差和热量的转移。在上面的一个接头处，电流方向是N—P，温度下降并且吸热，这就是冷端。而在下面的一个接头处，电流方向是P—N，温度上升并且放热，因此是热端。把若干对半导体热电偶在电路上串联起来就构成制冷热电堆，这个热电堆的上面是冷端，下面是热端。借助热交换器等各种传热手段，使热电堆的热端不断散热并且保持一定的温度，把热电堆的冷端放到工作环境中去吸热降温，这就是热电制冷器的工作原理。

半导体制冷具有无机械运动、制冷迅速、没有复杂的机械结构、无传统压缩机和制冷剂、使用方便、应用广泛等特点。半导体制冷技术始于50年代初，到60年代半导体制冷材料的优值系数达到先进水平，半导体制冷器达到大规模应用，如河北节能投资有限责任公司的半导体电子冷藏箱，河北华冷半导体有限公司研制开发用于汽车内的半导体冷暖箱，浙江安吉尔有限公司的电子冷热箱等。

由于燃油价格突飞猛涨，如何研制保温冷藏效果好，节省能源的冷藏车是本论文研究的重点。半导体制冷器可以做成各种大小和形状，制冷量可以从毫瓦级到千瓦级，制冷温差可达30-150℃。

厢体的设计

冷藏车厢的热负荷与冷藏箱的结构、内容积、厢体的绝热层厚度和绝热材料的优劣有关，同时与生产加工工艺过程也有关。冷藏厢体一般采用整体一次性原地浇铸发泡工艺，方法是先将内胆按照尺寸制作完毕，装入外壳内并悬浮，然后在外壳和内胆之间整体注入硬聚氨酯泡沫进行现场发泡。利用该工艺制成的厢体具有整体性，在夹层中完全没有连接用的腹板和加强件，完全用绝热的聚氨酯泡沫填充，增加厢体强度。使用聚氨酯泡沫进行填充，聚氨酯本身具有粘接特性，其粘接强度可达234.5kp_a/m²，这个工艺使得在粘接的同时又进行发泡过程，使得被粘接材料的凸凹不平的表面得以充满，扩大了粘接表面积，即使在极端的温度和负荷影响下，也不会出现剥离现象。针对主要影响车厢漏热的车厢门设计，多采用双道内藏充气式硅橡胶密封，解决了传统橡胶密封条容易老化的缺点，同时提高厢体密封性能。这样设计的冷藏厢体无骨架、无热桥，厢体强度高，具有完整绝热层和更好的热稳定性能。

绝热层厚度的确定

冷藏车厢体隔热性能直接影响车内温度变化的速度、制冷以及货物的质量。采用导热系数较小的材料和增加隔热层厚度，将有利于厢体隔热性能的提高。绝热层厚度的确定直接影响耗电量和厢体的内容积。若厚度增加，通过绝热层厢内的热量减少，耗电量较少，但会使车厢内容积减小，厢体内胆设计应综合考虑制冷效果、保温性能和经济性，在能满足制冷性能指标基础上，减少绝热层厚度，可在一定程度上增加内容积，降低能耗。

冷消耗分析

冷藏车要求车体隔热性好、气密性好，其中车体隔热性能直接影响车内温度的变化速度、制冷效果和货物质量。冷藏车的冷消耗的因素包括车体传热、漏热、太阳辐射热、通风换热、货物降温放热、热车体降温放热、货物呼吸热等，但与车体传热有关的冷消耗仅仅为前三项。

机械制冷、半导体制冷是未来冷藏保温运输车发展趋势，冷藏厢体的结构与制造工艺决定冷藏车的保温隔热性能，采用导热系数小的材料和增加隔热层厚度，有利于冷藏车厢体隔热性能的提高，从而使制冷费用减少，使车内温度稳定性提高。但同时也会增加隔热层的造价，减少装货容积，增加车辆自重。应进行技术经济性比较，在适合冷藏运输技术指标情况下确定经济合理的隔热层厚度和最优传热系数。