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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流第1章第2章第3章第4章 冷板式冷藏汽车改装设计.精品文档.第5章 绪 论1.1 我国冷藏保温汽车的现状1.1.1 我国冷藏保温汽车的发展现状冷藏车是用来运输冷冻或保鲜的货物的封闭式厢式运输车，广义上泛指运输易腐货物的专用汽车，是公路冷藏运输的主要工具。我国专用汽车相关的主管机构对冷藏运输车进行了多种分类，按专用设备功能将其细分为保温汽车、冷藏汽车和保鲜汽车三类：只有隔热车体而无制冷机组的称为保温汽车；有隔热车体和制冷机组且厢内温度可调范围的下限低于-18，用来运输冻结货物的称冷藏汽车；有隔热车体和制冷机组（兼有加热功能），厢内温度可调范围在
2、0左右，用来运输新鲜货物的称保鲜汽车。保鲜车的隔热厢体一般为一室（一个空间）也有二、三室的，以便于运输不同温度要求的货物。按制冷方式又可分为机械制冷、蓄冷板制冷、液化气体制冷（常用的如液氮和液体二氧化碳）等，以前还用过冰制冷和干冰制冷制冷装置则又有既可制冷又可加热的和仅可制冷的两种。还有就是如所有运输用专用车一样按底盘吨位分类，主要分为重型、中型、轻型、微型四个种类不同型号底盘就构成不同型号的冷藏汽车品种，通俗地称为纵向分类，按专用设备功能分类则为横向分类，纵横交错就构成冷藏汽车的品种我国现在冷藏汽车（包括保温车、保鲜车），品种已接近500种，而发达国家则有1000余种冷藏车由专用汽车底盘的行
3、走部分，与隔热保温厢体，制冷机组，车厢内温度记录仪等部件组成，对于特殊要求的车辆，如肉钩车，可加装肉钩等选装件。目前，发达国家冷藏运输率达50%以上，美、日、西欧等国家高达8090。据有关统计，目前，我国冷藏保温车约有3万辆，而美国有20多万辆，日本有12万辆。德、法等国也在4万辆左右。冷藏保温汽车占货运汽车的比例，我国仅为0.3，美国为1，英国为2.8，德国为3。我国目前冷藏车保有量约在30000台左右。从九十年代初期开始，我国冷藏车每年以50%左右的速度增长。到了二十一世纪开始，每年也约有20%左右的增长速度。2008年我国冷藏车的市场年增量达到5000台左右，2008年1-8月份达到36
4、00台。虽然从上面的数据我们可以分析出，我国的冷藏运输业相比发达国家要落后许多，不过多年来，我国冷藏保温汽车也有了很大的发展：1原来主要由食品进出口、商业、水产等系统按主管部门分配计划和调拨进行运输，转为自主经营的按市场需求进行运输。随着肉、鱼、禽、蛋类食品供大于求，计划供应取消，中长途调拨运输的比例减少，短途分配性运输比例大增；2随着我国公路建设的飞速发展，公路冷藏运输与铁路、水路相比，其比例不断提高，由90年代的20%发展到现在已近30%；3运输的易腐货物也从原来较为单一的冷冻肉、禽、水产发展到新鲜的肉、禽、水产占相当比例，同时水果、蔬菜、乳制品、冷饮、保健食品等保鲜食品也需用冷藏、保温、
5、保鲜汽车运输；4由于需求的改变，车辆吨位结构比例也随即发生变化，由原来的重、中、轻（微）分别占10%、70%、20%发展到现在的占10%、40%、50%；5随着对冷藏运输质量要求的提高，冷藏汽车和保鲜汽车的占有率从10%提高到40%。 与此同时，冷藏汽车的用户也从计划经济时的食品进出口、商业、水产部门发展到大型食品商场和菜场，大型连锁超市，食品、乳制品和冷饮生产企业等，还出现了专业从事公路冷藏运输的现代物流企业。 1.1.2 我国冷藏保温汽车的生产现状随着需求的增长，我国生产冷藏汽车（含保温汽车）的生产厂家（包括专业的和兼业的）从80年代的10家经历了1990年的20多家、1995年的50多家
6、发展到2000年的73家，并且遍布全国23个省市自治区（详见表1.1）。 表1.1 2000年我国冷藏保温汽车企业按地区分布地名北京天津河北山西辽宁吉林企业数1013255地名黑龙江上海江苏浙江安徽福建企业数118223地名江西山东河南湖北广东广西企业数2094531地名四川重庆贵州陕西甘肃企业数21111随着我国政府机构改革的推进，“十五”期间，汽车工业主管部门由机械工业部归入国家经贸委，后国家计委和国家经贸委合并为国家发展与改革委员会。而后，汽车安全、环保等强制性执行标准不断推出，逐步与国际接轨，市场准入门槛迅速升高，导致产品开发成本越来越高，这就促使一些小型、兼业的冷藏保温汽车企业逐步的
7、被淘汰；而一汽、东风、长安、江淮、江铃、北京福田、上汽通用五菱、东风柳汽的、河北长城等汽车集团和主机厂开始将发展专用车作为拓展载货汽车主产品市场的重要手段，中集（主营集装箱）、重庆力帆（主营摩托车）、河南新飞（主营冰箱空调）等其他行业的大型企业也开始生产专用汽车，冷藏汽车作为厢式专用车的主要种类，也受到重视。到2005年上半年，有产品投入市场的冷藏保温汽车企业（包括专业的和兼业的）共45家，分布在十七个省、市区（见表1.2）。 表1.2 2004年我国冷藏保温汽车企业按地区分布地名北京河北辽宁吉林黑龙江上海企业数636121地名江苏浙江山东安徽江西河南企业数315123地名湖北广东广西重庆贵州
8、企业数13331据中国汽车报工业年鉴不完全统计，2000年我国冷藏保温汽车产量为2792辆，2004年冷藏、保温、保鲜汽车产量为3915辆，其中保温车占55.4%；冷藏车占40.3%，保鲜车占4.3%。从2003年起，冷藏汽车企业销售收入和工业总产值均达到6亿多元，工业增加值近1亿元。20002004年，我国冷藏汽车的产量(见表1.3)。 目前我国冷藏汽车主要生产企业有以下几家： 中集车辆（山东）有限公司：原济南汽车改装厂与德国考格尔公司合资组建，后为中集集团收购。引进德国考格尔车厢生产技术和意大利生产线，采用全封闭聚氨酯隔热厢体，性能达我国A级和国际先进水平。 河南冰熊冷藏汽车有限公司，军转
9、民企业，股票上市公司，后为格林柯尔集团兼并。曾投资6000万元引进意大利PLASTBLOCK的隔热厢体生产技术和设备工装。厢体为全封闭聚氨酯结构，隔热性能达到我国A级和国际水平。镇江飞驰汽车集团有限责任公司，原镇江冷藏汽车厂。1977年引进罗曼冷藏车技术，80年代引进美国维纳斯FRP厢板生产设备，厢体有真空负压“三明治”式生产工艺和高压灌注发泡工艺，聚聚氨酯隔热车厢性能达我国A级和国际先进水平。还建有符合国际标准的冷藏汽车试验室。郑州红宇专用汽车有限公司，原名：河南红宇机械厂，军转民企业。引进意大利车厢生产技术和部分设备，车厢隔热层为聚氨酯发泡厢板组装，隔热性能达我国A级和国际水平。表1.3
10、20002004年我国冷藏汽车产量年份20002001200220032004保温汽车合计27922050193824302169重型17014326110586中型594231644412460轻型169983865214381148微型329837381475475冷藏汽车合计11791087148317361577重型1981631968597中型173207630502473轻型7545295731110801微型541888439206保鲜汽车合计107579157169重型19中型18430轻型8033612微型2740145139河南新飞专用汽车有限责任公司：由以生产冰箱和空调机
11、等制冷空调设备为主体的新飞集团组建的冷藏汽车、厢式汽车等专用汽车生产企业。凭籍其雄厚的资金和技术力量，根据市场需求，“十五”期间开发了90多种冷藏保温汽车产品，市场覆盖面不断扩大，其隔热车厢性能达到我国A级和国际水平。 北京北铃专用汽车有限公司：中日合资企业。引进日本隔热厢体生产技术，采用聚氨酯发泡工艺，隔热性能达到我国A级和国际水平。 北京晨光天云特种车辆有限责任公司：原北京天云汽车改装厂：军转民企业。引进德国SCHMITY厢板制造技术和工艺装备，厢体隔热性能达到我国A级。 北京福田汽车股份有限公司：“十五”迅速崛起的我国商用汽车企业，股票上市公司。依靠其载货汽车底盘优势发展专用车，从而进一
12、步拓展其载货汽车市场，冷藏保温汽车已有轻、中、重型40多个品种。 其它还有江西九江福阳集装箱有限公司（系江西制氧机厂从事冷藏汽车生产的部分另行成立的中港合资企业）、河南须河车辆有限公司（引进日本五十铃冷藏车的隔热厢体整体聚氨酯发泡技术）、沈阳铭辰汽车有限公司、湖北圣龙厢式汽车改装厂等。 1.1.3 我国冷藏保温汽车制冷装置的技术现状我国现有的保温汽车和冷藏汽车基本上均采用机械方式制冷，因CO2制冷、液氮充冷不如机械制冷机组加燃油一样方便，蓄冷板制冷也因装备质量较大，占用较大的空间和装载质量，因此都难以取代机械制冷机组。由于至今我国冷藏车和保鲜车年产量仅2000辆左右，而且品种较多，因此难以达到
13、批量的经济性。我国目前主要采用“热王”（THERMO KING）、三菱机组和开利，产品多为进口。事实上国内从上世纪80年代起就开始试制、生产制冷机组，襄樊汉水空调设备厂、岳阳制冷机厂（现岳阳恒立冷气设备公司）等率先开始试制，但均未形成一定规模。后来，上海冷气机厂与美国开利合资组建上海开利运输冷冻设备公司，生产轻型、中型、重型车用的独立式（制冷机组有副发动机）和非独立式（汽车主发动机带动）制冷机组。上海新江机器厂与澳大利亚国际制冷空调公司合资的上海国际空调设备公司也生产过车用制冷机组；近几年劲达公司采用韩国技术在广东中山建厂生产客车空调机和车用制冷机组这些企业均以生产汽车空调机为主，兼生产冷藏车
14、用制冷机组，产品技术基本上能满足使用要求，但由于产量小，生产规模小，其技术性能特别是可靠性很难与美国“热王”、开利机组竞争。所以，我国冷藏车配套的制冷装置技术较发达国家落后，是制约我国冷藏车发展的一个重要因素。1.1.4 我国冷藏保温汽车隔热厢体技术发展现状自上世纪八十年代以来，我国冷藏汽车生产企业通过对外合资合作和引进先进技术，从而在隔热厢体的生产技术水平上面有了很大的提高。现在的车厢生产，隔热材料一般采用硬质聚氨脂作，采取注入发泡分片拼装工艺或三明治夹芯板，密封条则采用多层密封截面形状和橡塑材料。车厢的隔热性能一般均达到A级（K0.4W/k）,较为先进的可达到K=0.35 W/k左右。而国
15、际的先进水平K401.23.04.820401.53.86.0202.15.38.4设计目标为载质量3.5t的冷藏运输车，参考新飞公司的XKC5115XLC，其车厢的传热面积为：=S=2(ab+bc+ac)=2(5.99*2.26+5.99*1.99+2.23*1.99)=59.43140m2所以由表3.3可知：车厢的漏气倍数L=1.2。3.2 隔热车厢平均传热系数计算 隔热车厢的各隔热厢壁(前、侧、顶、底和后门)除骨架部分外，均由内外蒙皮和隔热层组成，可以看作是材质均匀的多层壁，作为只有一个热量方向的单元热流体计算其传热系数。而骨架区域部分的传热系数可采用因热流法和有限差分法求得，但这种方法
16、计算较繁杂。在实际工程应用中，可采用简化的方法计算车厢的平均传热系数，即把隔热车厢的各隔热厢壁看作是没有骨架的由内外蒙皮及隔热层组成的多层结构来计算其传热系数，再根据车厢骨架的多少，乘以车壁传热结构系数而求得。1.隔热厢壁传热系数(不考虑骨架的影响)按下式计算 （3.3）式中：隔热厢壁不考虑骨架影响传热系数，W/m2K；车厢外表面的放热系数。空气流速m/s时，=29W/m2K；当m/s时， =5 .67+1 7.5，W/m2K 车厢内表面的放热系数。当车厢内空气为自然对流时=79 W/m2K；当车厢内空气为强制循环时，=1724 W/m2K各层材料厚度，m 各层材料的热导率，W/m2K设空气流
17、速V=3m/s, =5.67+17.5=5.67+17.5*1.73=36W/m2K；车厢内空气为强制循环，取 =20 W/m2K；=80mm；=0.15。2.修正计算： = （3.4）采用分片组装式货箱，取=1.2。=1.2*0.305=0.366式中：修正后车壁传热系数，W/m2K 车厢传热结构系数，与车厢骨架结构和骨架密度有关。一般整体骨架式车厢=1.31.5；分片组装和整体隔热层的车厢=1.11.33.计算车厢平均传热系数： 隔热车厢平均传热系数为各隔热厢壁传热系数的平均值，即 （3.5）式中:隔热车厢平均传热系数, W/m2K 隔热车厢各壁的传热面积，m2 隔热车厢的总传热面积，m2
18、=59.431m2；=0.366=59.431m2；=2（6.07*2.31+6073*2.07+2.31*2.07）=62.74=61.06 m2=0.363.3 冷藏汽车的热负荷计算使用时，其隔热车厢的热负荷有以下几项：1.通过隔热车厢壁传人车厢的热量。 （3.6）式中：车厢外界温度，按使用环境最高温度计算， 车厢内空气温度，按设计的车内可达最低温度计算，取=30；=-20=0.36*61.06*50=1099W2.车厢各处缝隙泄漏传入车厢的热量。 （3.7）式中：车厢的漏气倍数，h-1 车厢内空气密度，kg/m3 V车厢内空气容积，m3 C空气的定压比热容，J/kgK L水蒸汽的气化潜热
19、，J/kg 车厢外空气的相对湿度，% 车厢内空气的相对湿度，% 车厢外饱和空气的含湿量，kg/kg(干空气) 车厢内饱和空气的含湿量，kg/kg(干空气)实际计算时，常用如下经验公式计算 （3.8）一般隔热车厢=0.1，泄漏严重的车厢取=0.2。取=0.1=0.1*1099=110W3.太阳辐射进入车厢的热量 。 （3.9）式中：车厢外表面受辐射的面积，通常取车厢传热面积的3040%，m2 车厢外表面受辐射的平均温度，常取=每昼夜日照小时数，常取1216，h实际计算时，根据日照情况采用如下公式： （3.10） 一般地区取；强日照地区取。取=0.1*1099=110W。4.开门时传入的热量。 （
20、3.11）式中：开门频度系数。运输途中不开门，=0.25；每天开门6次以下，=0 .5；712次，=0.75；12次以上，=1.0。每天开门次数56次，=0.5=0.5*1099=550W5.车厢内照明灯、风机等产生的热量。 （3.12）式中：照明灯的功率（W）；风机的功率（W）；平均每天照明时间（h）；风机每天使用时间（h）。取=100W（4个）=500W；=12h=1/24 (100*12+500*12)=300W冷藏汽车在运输中的制冷热负荷Q应是上述各项热量之和，即 （3.13）=1099W； =110W； =110W；=550W； =300W=1099+110+110+550+300=
21、2169W3.4 制冷机组的选择3.4.1制冷机所需制冷量的计算制冷机的制冷量必须大于制冷热负荷Q，考虑到制冷机的使用寿命和隔热车厢的老化等因素，制冷机的制冷量为； = （3.14）式中：n安全系数，一般取n=1.31.5。 取n=1.4, =1.4*2169=3037W3.4.2制冷装置选择本设计采用的是非独立式的冷板制冷方式。这种制冷方式本身不带制冷机组，只需要依赖地面的制冷机组进行“充冷”，用以满足一次运输的制冷需要。根据以上计算所得的结果，利用类比的方法，选取冷板的结构尺寸和与其相配的制冷机组。根据计算的冷量选取两块冷板，每块冷板可以蓄存的冷量为1600W。冷板的尺寸为：长宽厚（mmm
22、mmm）40001500100，质量为100kg，其结构和安装位置见图。3.5 本章小结本章首先对本冷藏保温汽车的主要热工参数的选择，然后计算制冷机组所需要的冷量。依据制冷量选用本车所用的冷板和冷板的数量，以及与其相配的制冷机组。最后列出制冷机组的相关参数。第4章 隔热货箱的设计冷藏保温汽车的隔热货箱是所有冷藏保温汽车的重要装置。作为车厢，它具备厢式汽车车厢的共性，更主要的是要求它具有良好的隔热保温性能。因此在结构上是围绕如何提高其隔热性能进行设计。4.1 隔热货厢的结构特点对比4.1.1隔热货厢的分类隔热货箱按照其结构型式的不同可以分为两大类，即整体式隔热货箱和分片式隔热货箱。整体式货箱又有
23、整体骨架式和整体隔热层式两种。分片式货箱也有分片注入发泡式和“三明治”板粘接式两种。4.1.2隔热货箱结构特点的对比1.整体结构的隔热货厢 整体骨架式货厢： 整体骨架填嵌式货厢：这种车厢的强度和刚度大；型式简单，不需要特殊的型材，但工艺繁琐。由于硬聚苯乙烯泡沫材料的导热系数较大，为了提高车厢隔热性能，势必加厚厢壁、增加车厢的整备质量、减小了有效容积。因此该型式车厢多用于保温性能要求较低的保温汽车上。 整体骨架硬聚氨脂喷涂式货厢：它与上述的填嵌式结构主要不同之处是隔热层采用现场喷涂发泡硬聚氨酯泡沫成形工艺，该工艺易于使隔热材料充满整个车厢的隔热空间，故隔热性能较好；硬聚氨酯导热系数比聚苯乙烯的要
24、低，因此在保证车厢总传热系数K一定的前提下，可减小车厢壁厚。但喷涂发泡的隔热层厚度不易控制均匀，因此安装内蒙皮之前，隔热层内表面须经加工取平。现场喷涂发泡空气污染比较严重，工人劳动强度大。因此现场喷涂发泡工艺不如后叙的现场注入发泡工艺先进。 整体隔热层式货厢：这种结构型式是先以整体骨架型式或以分片拼装型式制成车厢，预留隔热层空间，然后整体注入硬聚氨脂泡沫。这种车厢的最大特点是它具有完整的隔热层。车厢的隔热、密封性能好。2.分片结构的隔热货厢： 分片拼装硬聚氨酯注入发泡式 ：在结构上，该型式车厢的关键是处理好各片之间的拼接、拼缝的密封和“断热桥”的布置。要求拼接方式合理、连接可靠、装配方便、嵌合
25、型材的品种要少；在工艺上，则要首先保证硬聚氨酯与内外蒙皮、骨架等粘接可靠；其次，要求聚氨酯密度均匀，其均匀性和拼接方式比整体式好，工艺也简单。 “三明治”板预制粘接式：“三明治”板拼装结构是近年来发展起来的一种新型隔热车厢结构。它不但在冷藏保温汽车上得到迅速发展，而且在冷藏集装箱上也被广泛采用。试验证明：采用“三明治”板粘接拼装的隔热车厢总传热系数K值和缝气倍数L值，均比采用分片提装硬聚氨酯注人发泡结构的车厢低。此外，它还具备以下优点： 厢体外表平整、光滑，厢体质量小； 厢体结构简单，工序简便，适合成批和多品种生产； 车厢断热桥设计更为合理； 车厢隔热，密封性能好，热工指标可达国家专业指标的A
26、级标准。4.2 隔热货厢的设计及选择首先本次设计的隔热货箱应从以下几个方面进行考虑和选择： 保温和隔热性能要好； 生产工艺简单，适合大批量生产； 维修和维护也应尽量简单、实用； 材料品种多，选用方面； 最主要的是成本应尽可能的降低成本。然后对以上几种货箱进行一下对比分析：整体骨架填嵌式货厢保温和隔热性能较差，不适合采用。而整体骨架硬聚氨脂喷涂式车厢，喷涂发泡空气污染比较严重，这根本不适合未来工业发展。个人认为这种货箱的结构形式随着发展将会被历史所淘汰。整体隔热层式货箱隔热、密封性能较好，生产工艺也相对简单，比较符合本次的设计要求。下面再分析一下分片式货箱。分片拼装硬聚氨酯注入发泡式工艺较简单；
27、隔热和密封性也不错，其它性能也不错，但我感觉这种货箱在结构方面的要求过于烦琐，对于成批量的生产可能会碰到一些困难。对于本次设计来说，最看好的是“三明治”板预制粘接式货箱，这种货箱是近几年来发展起来的一种新型结构，在冷藏保温汽车上得到了迅速发展和广泛的应用。其优点非常明显，各种性能和本次设计要求也非常吻合，所以此次毕业设计就选择了这种货箱形式。湖北程力专用汽车有限公司生产这种形式的货箱，本设计直接选择。4.3 车门及附件的设计4.3.1车厢门形式的选择对货箱门的要求是：开启自如、装卸方便、关闭可靠、密封良好，具有适度的刚度和预期的使用寿命。本设计选择的货箱门基本符合了上述要求。结构形式为：按车厢
28、门的安装位置选是后门；按车厢开启方式选铰链式；按车厢门的开启角度分选180中开门；按开启车厢的门数分选双开门。4.3.2附件介绍厢门附件主要有门铰链和门锁机械，具体分布见图（车门及附件的结构）。1.厢内附件：为了引导厢内空气沿正确方向流动，使厢内温度趋于均匀。在厢内前壁、侧壁和后门内板上装上了导风条。导风条截面一般为矩形。四壁导风条还起保护厢壁不被货物撞伤的作用。车厢板上面还铺装异形铝合金地板，它具有防滑、干燥、清洁、贮水和排水等作用。导风条和异型地板结构见图（车门及附件的结构）所示。当清洗车厢地板、冷冻食品融解和制冷装置除霜时，厢内底板经常积水。在结构上设置了漏水管(排水管)以便将积水及时排
29、除干净。漏水管除具排水功能外，还应具良好的密封功能，在不排水时，漏水管能自动密封，以保证隔热车厢的隔热性能。下面介绍一下其结构（图4-1）和原理。这种漏水管在其出日处装有一截橡胶管。平时橡胶管是收缩封闭的，当积聚的积水多到一定程度时，依靠积水的重力将橡胶管胀开排水。另一种漏水管为一截塑料管，上端与车厢底板齐平或略低，下端通到厢外，并用塞子将需放水时，将塞子打开即可。漏水管的布置与数量见图（门及附件的结构）。 2.厢外附件：车厢外的附件主要包括踏板和工作梯。为了便于人员上下和货物的装卸，踏板的离地高度在6001000mm之间。在此次设计中取700mm。因为采用的是冷板制冷，不需要工作梯对制冷机组
30、进行检修，所以本设计没有设计工作梯。踏板结构见图（车门及附件的结构）所示。 图4.1 漏水管结构 4.4 车厢总质量计算按照前面所计算选取的硬质聚氨酯厚度结合厢体表面积以及密度，可计算出车厢大致重量。表4.1 常用材料的导热系数值材料名称密度导热系数材料名称密度导热系数纯铝2710236纤维板2450.048铝合金2660162木屑板1790.083碳钢（c0.5%）784049.8松木（垂直木纹）4960.15碳钢（c1.0%）779043.2松木（平行木纹）5270.35碳钢（c1.5%）775036.7聚苯乙烯泡沫25300.044不锈钢782015.2聚氨酯泡沫40600.029软木板1054370.0440.079空气0.0259由上表，密度取60kg/m3，车厢尺寸参照