轻型冷藏车的设计.doc
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目录
第一章绪论··························································3
1.1冷藏保温汽车的特点···············································3
1.2冷藏保温汽车的经济意义···········································4
1.3国内外冷藏保温汽车的发展过程和现状·······························4
1.3.1冷藏保温汽车的发展过程·······································4
1.3.2国外冷藏保温汽车的发展现状···································5
1.3.3我国冷藏保温汽车的发展现状···································6
1.4我国冷藏保温汽车的发展趋势·······································7
第二章隔热车厢结构···············································10
2.1制冷装置························································10
2.2隔热车厢分类····················································12
2.3隔热车厢结构····················································13
2.3.1隔热车厢的结构型式··········································13
2.3.2隔热层材料及其厚度··········································14
2.3.3断热桥结构··················································15
2.3.4车厢蒙皮····················································15
2.3.5密封条······················································16
2.3.6车厢门及其附件··············································16
2.3.7车厢内外附件················································18
2.4车厢制作技术现状················································20
第三章隔热车厢设计···············································21
3.1车厢主要结构型式和技术参数的确定································21
3.2车厢设计主要技术参数分析和计算··································22
3.2.1车厢隔热壁传热系数的计算····································22
3.2.2隔热车厢平均传热系数的计算··································25
3.2.3制冷设备热负荷的计算········································25
3.3制冷机组的选择··················································28
3.4车厢换气倍数的确定··············································28
3.5车厢重量的计算··················································29
总结··································································30
致谢··································································31
主要参考文献·························································32
第一章绪论
1.1冷藏保温汽车的特点
冷藏保温汽车是冷藏运输用的专用汽车，用来运输易腐货物和对温度有特定要求的货物，主要为食品。
冷藏保温汽车是重要的公路冷藏运输工具。
一般将冷藏保温汽车分为冷藏汽车和保温汽车。
装有隔热车厢而未装有任何制冷或加热装置的称为保温汽车，既装有隔热车厢又装有制冷装置的称为冷藏汽车。
有些冷藏汽车还装有加热装置，或者其所采用的机械式制冷装置设有加热循环系统，用来对车厢内加热，以便在外界环境温度低于货物的运输适宜温度时，保持车厢温度于适宜状态。
由此可见，保温汽车的专用装置仅为隔热车厢，冷藏汽车的专用装置除隔热车厢外，还有制冷装置和加热装置。
见图1.1
图1.1冷藏车
对冷藏保温汽车的基本功能要求是在任何外界环境条件（主要是温度条件）下，均能保持货物在整个运输过程中不致腐败变质。
可见，保温汽车只适宜于短距离的冷藏运输，以及运输适温范围较宽的易腐货物，冷藏汽车适于长距离冷藏运输以及环境温度变化范围大的场合。
用保温汽车运输易腐货物时，车厢的隔热层起着阻滞厢内外热交换的作用，而车厢材料和厢内货物的热容量也起着维持厢内原有温度的作用。
运输过程中，外界传入的热量和食物本身的呼吸热则会导致厢内温度身高。
保温汽车只适宜于短距离的冷藏运输，以及运输适温范围较宽的易腐货物。
冷藏汽车主要是靠制冷和加热装置来维持厢内温度，使其保持在所运货物的适温范围内，从而达到避免货物变质的目的。
机械制冷汽车制冷机空气冷却器周围的低温是通过风机送风即强制通风来送到车厢内各处，这要求厢内货物的堆放不致切割厢内的空气循环。
导风条、型材地板等附件也有利于形成正确的气流方向。
1.2冷藏保温汽车的经济意义
冷藏保温汽车的经济意义在于保证货物的运输质量，避免易腐货物在运输过程中腐烂变质而受到经济损失。
食品的生产、加工、保管、贮藏、运输及销售分配与人民生活密切相关，食品冷藏链的各个环节都与人民生活休戚相关。
据联合国粮农组织估计，目前世界各国农牧业每年生产食品三十多亿吨，其中易腐食品约占三分之一，这些食品在流通过程中腐烂变质不堪食用的有2～3亿吨。
我国人民易腐食品的消费水品并不高，但损耗和浪费也十分惊人，肉类、水产、禽蛋、水果、蔬菜等每年都有大量腐烂损失，有的是在产地变质，有的在流通过程中遭受损失。
外贸方面也有食品运到口岸后因质量不符要求而被退回内销造成大量经济损失的情况。
建立和完善食品冷藏链就能大大减少和基本避免这类损失。
冷藏保温汽车由于适用范围广、机动性强、中转环节和装卸次数少、可实行门对门运输等优越性而在冷藏运输中占有极为重要的地位，成为食品冷藏链中不可缺少的运输环节。
与其它冷藏运输方式比较，公路冷藏运输的经济效益主要有“运距效益”、“时间效益”和“运输质量效益”。
“运距效益”是指汽车运输其运距往往小于铁路运输或水路运输的运距；汽车运输速度比水路快，又不像铁路运输需要多次装卸转运、编组待运，其送达时间一般都比水路、铁路短，即具有较高的“时间效益”；汽车冷藏运输装卸次数和中转环节少，就减少了易腐货物因装卸和中转贮藏时碰伤及货温升高造成的损耗，具有十分明显的“运输质量效益”。
以前人们常常只考虑运价和运输成本，其实这是远为不够的，还必须考虑货损、送达时间、能耗、投资经济效益等因素，即应综合考虑运方和货方的利益，更需考虑广泛的社会效益。
我国以前常用敞车和篷车类普通货车来运输易腐食品，包括运输鲜冻鱼肉，不仅造成食品大量腐烂变质，而且使食品遭到污染，影响食用者的健康，也给国家造成大量经济损失。
1982年我国颁布了《食品卫生法》，明文规定易腐食品的运输条件，这是从法律上肯定了冷藏运输的重要意义。
1.3国内外冷藏保温汽车的发展过程和现状
1.3.1冷藏保温汽车的发展过程
在古代，人们就知道用冰降温可防止物品很快腐烂，当开始用厢式车辆来运输食品以保证食品的运输安全和免遭污染时，人们就用冰和易腐食品混装的办法，避免厢内温度上升太快而使货物变质。
为提高车厢的保温性能，在制造车厢板壁时填嵌隔热材料，隔热材料要求使导热系数较小而比重较轻，这样就产生了保温车。
早期的隔热材料有软木、米波拉、木料木屑等。
现在多采用泡沫材料。
用得最多的使聚苯乙烯泡沫和聚氨酯泡沫。
聚苯乙烯泡沫材料比重轻而导热系数小，可制成板材并易于切割，比原先各种隔热材料具有很大的优越性。
硬质聚氨酯泡沫材料以越来越广泛地被用作隔热材料。
其导热系数更小，比重也轻，且具有较高的强度，与蒙皮材料粘接力强。
聚氨酯还可采用现场发泡隔热层成形工艺，工艺流程大大简化而使工效提高很多，骨架简化而使车厢自重减轻。
对冷藏汽车来说，更为重要的发展是在制冷装置所采用的制冷方式以及对厢内温度调控方面。
固体和液体冷却装置用得较早，冷却剂由水冰、含盐水冰发展到干冰和液氮在低温下气化的等固体液体。
制冷剂用于运输工具出现了运输用制冷装置，冷藏运输工具形成食品冷藏链的关键环节。
随着制冷技术的发展，又出现了蓄冷板冷藏车。
对厢内温度的调节控制技术也有很大发展，用节流阀控制固体和液体气化来调控其制冷量，机械制冷装置用两位控制的方法，现在厢内温度可控制在调定温度±2℃的范围内。
1.3.2国外冷藏保温汽车的发展现状
欧美国家冷藏保温汽车发展较早，在十九世纪末和二十世纪初各国开始发展冷藏运输工具，目前冷藏保温汽车已成为专用汽车的主要种类之一。
美国近期保温车约占全国载货汽车保有量的0.8%，还有冷藏保温挂车和半挂车，占其总数的9.7%。
法国现有冷藏保温汽车挂车和半挂车占全国运输汽车总数的1%。
德国冷藏保温汽车、半挂车占全国运输汽车总数的2%。
英国冷藏保温汽车占全国货运汽车总数的2.8%。
目前日本年产冷藏保温汽车二至三万辆，保有量近九万辆。
俄罗斯冷藏保温汽车约占货运汽车的2.3%。
日本冷藏保温汽车中轻型车占60～70%；中型车占20～25%；重型车占10～15%。
冷藏汽车约占55%，其中冷冻车占20～25%。
在德国，轻中重的比例为2:
5:
3。
美国冷藏汽车总重9吨以下的占44%；9～12吨的占11%；12吨以上的占45%。
美欧国家还有大量挂车和半挂车。
日本冷藏汽车的品种最多，占专用汽车品种数的一半以上，除按使用要求选用不同制冷装置和汽车底盘外，根据装货需要设有后门、侧门、顶门，门的结构形式也有拉门、折门、滑道、卷帘、反冲等，附设的装卸机构有提升起重、尾门起重、链传送等。
欧美日本冷藏保温汽车结构工艺先进，并十分重视性能试验。
二十世纪初欧洲已建立冷藏运输工具的试验基地，现在十多个国家建立了二十多个试验中心。
有奥地利维也纳亚森纳尔试验站是最著名的一个，它是由国际铁路联盟组织试验研究所与奥地利政府与上世纪五十年代确定并着手筹建的。
1960年11月建成静止试验室，能在静态条件下测定车厢漏气量和总传热系数、进行制冷机性能试验和整车试验；以后建立的运行试验室可模拟车辆的运行条件，除温度（-50～+50℃）和湿度（相对湿度50～100%）外，还有风速、阳光辐射、雨雪等。
其它有名的还有意大利的帕多瓦和罗马试验站、德国的慕尼黑试验站和法国的安东尼试验站。
1.3.3我国冷藏保温汽车的发展现状
我国的冷藏运输事业是50年代后期才开始发展起来的，60年代初外贸部门开始组织其下属企业采用“解放”底盘改装保温汽车，至70年代初主要靠进口保温车来满足国内冷藏运输的需要，先后从罗马尼亚、匈牙利、意大利等国进口数百辆中、重型车。
同时开始生产冷藏保温汽车，商业部门和机械部门均先后进行定点生产并形成一定批量。
另外还从上述国家和日本进口多种型号的冷藏车和保温车。
改革开放以后，我国公路冷藏运输的结构也从计划模式向市场模式过渡。
①原来主要由商业、食品进出口、水产等系统的冷库车队按主管部门调拨和分配计划进行运输，转为自主经营的冷库车队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快速发展，公路冷藏运输与铁路、水路相比，其比例不断提高，90年代已占20%，现在已近30%；③运输的易腐货物也从原来的冷冻肉、禽、水产占绝大多数，发展到新鲜的肉、禽、水产占相当比例，还有水果、蔬菜、乳制品、冷饮、保健食品等保鲜食品也需用冷藏、保温、保鲜汽车运输；④车辆吨位结构发生变化，原来重、中、轻（微）分别占10%、70%、20%，现在则分别占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%。
随着市场领域的拓展，我国冷藏保温汽车的保有量也较快增长：
1980年约3500辆，1985年约6000辆，1990年约10000辆，1995年约15000辆，至今已经超过25000辆。
每年的销售达4000多辆（见表1.1）
表1.12000～2004年我国冷藏保温汽车的销量（单位：
辆）
年份
2000
2001
2002
2003
2004
保温汽车
合计
2717
2025
1973
2339
2241
重型
163
144
261
104
85
中型
576
226
640
348
451
轻型
1659
854
664
1428
1199
微型
329
801
408
459
506
冷藏汽车
合计
1176
1095
1485
1688
1559
重型
195
165
195
84
94
中型
167
205
630
449
459
轻型
761
538
573
1117
798
微型
53
187
87
38
208
注：
资料来源为中国汽车工业年鉴。
表中按车辆总质量分类：
＞14吨为重型；6～14吨为中型；1.8～6吨为轻型；＜1.8吨为微型。
80年代初我国生产冷藏保温汽车的厂点不到10家，1990年列入《全国汽车、民用改装车和摩托车生产企业及产品目录》的冷藏保温汽车生产厂有20多家，1996年增至56家，1999年则为70家。
其中有一汽、东风、北汽等大型汽车集团下属厂和长安、昌河、柳州等微型车改装公司。
这说明汽车主机厂为适应供大于求的市场态势，都把发展改装车作为拓展市场的重要手段，而冷藏保温汽车作为市场潜力较大的专用汽车自然收到重视。
另外还有一些“军转民”的企业，如河南红宇、北京天云、福建长城等也加入了这一行业。
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。
2000～2004年，我国冷藏汽车的产量见表1.2。
表1.22000～2004年我国冷藏汽车产量（单位：
辆）
年份
2000
2001
2002
2003
2004
保温汽车
合计
2792
2050
1938
2430
2169
重型
170
143
261
105
86
中型
594
231
644
412
460
轻型
1699
838
652
1438
1148
微型
329
837
381
475
475
冷藏汽车
合计
1179
1087
1483
1736
1577
重型
198
163
196
85
97
中型
173
207
630
502
473
轻型
754
529
573
1110
801
微型
54
188
84
39
206
近年来，我国冷藏保温汽车已逐步采用国外的先进结构和工艺，品种发展也很快。
隔热车厢有整体结构和分片组装等形式；隔热层也已采用聚氨酯现场发泡新工艺；车门采用多层密封，使车厢密封性能得到改善。
全国性的冷藏汽车测验中心也即将建成。
技术基础工作进展也很快，机械委、商业部先后制定了技术条件、性能试验方法等标准，还制定了运输用制冷机组试验标准。
1.4我国冷藏保温汽车的发展趋势
目前中国的肉类食品厂有2500多家，年产量1000多万吨，年产肉类5600万吨；速冻食品厂2000多家，年产量超过850万吨；冷饮企业1000多家，年产量1000多万吨；乳品企业1500多家，年产量800万吨；此外还有每年4120万吨的水产品。
上述易腐食品的消费逐年增长，乳品企业每年以30%的速度增长，水果、蔬菜销量更大。
这些总量超过亿万吨的食品都属于易腐食品，都需要冷藏运输。
中国高等级公路（含高速公路和一、二级公路）目前已达20.73万公里，等级公路（含三、四级公路）131.59万公里，等级外的还有36.2万公里，公路的密度为17.5公里/百平方公里，其中高速公路已达1.95万公里，列美国之后成为世界第二。
到“十五”期末，高速公路的通车里程将达2.2万公里左右，全国南北、东西全部被三纵三横的高速公路贯通。
公路建设的发展，改善了公路运输的条件，将大大提高公路冷藏运输率。
目前中国公路冷藏运输量只占20%，铁路冷藏运输的运量占55%，而欧美国家公路冷藏运输的运量为60-80%，中国公路冷藏运输的运量将会很快增长。
中国政府有关部门提出的专用汽车五年和十年的发展纲要中要求：
“冷藏保鲜货物逐步实现专业化、规范化、现代化，引导道路货运发展第三方服务。
”据有关资料，到2005年中国专用汽车保有量将达到275万辆，每年需求量34万辆，原有专用车更新量12万辆，总的需求每年以10%的速度递增，高于普通货车的增长速度。
随着中国加入WTO、北京申奥、上海申博的成功，冷藏保温汽车面临历史上难得的发展机遇，政府为了促进冷藏运输的发展，成立了中国冷冻和冷藏食品专业学会，各地相应成立了“冷链办公室”，创办了“三绿工程”，规划了“绿色通道”，各大城市都有菜篮子工程办公室和食品快餐配运中心，有些城市对运输奶类制品、生熟制品的冷藏保温运输车发放了专用的通行证。
这些都有利于冷藏保温汽车的发展，从而带动这个行业迅速达到发达国家的水平。
目前中国冷藏保温汽车按照吨位构成，还是中型车较多。
随着公路的建设和发展，重型车、半挂车将成为长途、调拨性公路冷藏运输的主要工具，而得到快速发展；轻型冷藏和微型保温车则作为短途、分配性运输的主要工具而得到快速发展。
在冷藏保温汽车功能方面，市场越来越要求高技术含量、高附加值的产品。
制冷装置、制热装置、液压举升装置、厢体隔仓装置、侧拉门装置、计量测量装置等，以及各种厢体的车身结构器材，都有广泛的市场前景。
从环保和节能的角度考虑，所有聚氨酯材料的发泡剂都必须由无氟材料来取代，新冷源冷藏车的比例会有所增长。
冷藏保温汽车所有多品种、小批量、短周期的特点，只有柔性化生产可以克服这一生产组织上的矛盾。
同时计算机和信息技术的发展，使世界经济的全球化、一体化的格局逐渐形成，全球的竞争需要产品制造过程具有高速度和低成本，传统小而全的企业模式已经越来越丧失竞争能力。
因此，柔性化生产、灵活达到设计方案、异地加工或者异地组装厢体的生产模式会较快发展。
随着公路建设的飞速发展，加速发展重型车的势头会进一步加强，这就是要求提高厢体的强度和刚度，特别注重减轻自重，增加载重后的尺寸稳定性和耐冲击性，确保整车的可靠性和安全性。
因此在厢体的结构上，各生产厂家都应形成自己的独立开发能力，以适应这种需要。
与发达国家相比，我国冷藏保温汽车的发展还很不够。
社会保有量、年产量均差得很多，品种和技术上的差距也很大，如车厢总传热系数和换气倍数等性能指标均较落后。
冷藏汽车的关键配套装置—制冷机组由于缺少定点生产企业和专用零部件，其性能还难以满足长距离冷藏运输的要求。
符合国际试验标准或测试程序的冷藏汽车试验设施还在建设，测试技术水平和测试仪器的精度均需提高。
第二章隔热车厢结构
2.1制冷装置
运输易腐货物时，为达到货物保鲜的目的，必须在运输工具上装有制冷装置。
使用时，制冷装置先对厢内进行预冷，使厢内温度达到货物运输适宜温度。
表2.1主要易腐食品的运输适温
品名
适温℃
品名
适温℃
冷冻食品
新鲜水果类
冻结涟
-20～-18
葡萄
1～4
冷冻龟类
-18～-15
苹果
3～6
冷冻鸡肉
-18～-12
樱桃、西洋梨
4
冷冻牛肉
-18～-12
甜瓜、梨、李子
4～7
冷冻猪肉
-18～-12
柑桔、桃、菠萝
10
新鲜肉类
柠檬
12～14
鲜羊肉
1～6
香蕉
13～16
鲜猪肉
2～5
新鲜蔬菜类
鲜牛肉
3～6
西洋蘑
0～2
鲜火腿
3～6
龙须菜
4
蛋
3～7
胡萝卜、豌豆、菜花
4～7
腊肉、腊肠
4～7
白菜、莴苣、芹菜
4～10
咸火腿、熏腊肉
15～18
菠菜、土豆
7～16
乳制品
洋葱
10～16
人造奶油
1～2
甘薯、南瓜
12～16
炼乳、干酪
4～7
西红柿
12～21
黄油
7～10
糖果类
新鲜鱼贝类
巧克力、糖果
20～21
鲜鱼、牡蛎
0～2
蜂蜜
7～10
熏鱼类
4～7
在运输过程中，制冷装置的制冷量用来平衡通过车厢壁的传热、车厢门等处缝隙的漏热、太阳光的辐射热、开门时的换热、以及货物的发热（如食品的呼吸热）等。
当运输环境温度低于货物运输适宜温度时，则需使用加热装置来对车厢内加热。
但是，通常环境温度总是高于易腐货物运输适温，因而在运输过程中主要是需对厢内冷却。
制冷方式有固体制冷、液化气体制冷、冷板制冷和机械制冷，其中机械制冷用得最多。
机械制冷装置之所以被广为应用，最重要的是由于有的制冷机组既能制冷又能加热，容易实现厢内温度的自动控制调节，温调可靠而调控温度范围较广，能运输各种不同适温的冷藏货物，但是，制冷机组是要消耗一定能源的，机械制冷装置结构较为复杂，购置和运行费用较高，操作维修不易，运转噪音大，重量也较重。
然而机械制冷仍不失为最可靠有效的制冷方式。
机械冷藏汽车的制冷机组按其驱动方式可分为独立式和非独立式。
独立式制冷机组本身带有驱动装置，常用的驱动装置为内燃机（柴油发动机或汽油发动机）和电动机。
有的机组仅有一种驱动装置，有的则既装有发动机又装有电动机。
非独立式制冷机组其压缩机由汽车主发动机来驱动。
有的将压缩机装在发动机支架上或通过其本身的支架与机体相连；有的则是通过取力机构从汽车发动机取力，这样压缩机也可安装在汽车纵梁上。
蒸发器总是安装在隔热车厢内，以便对隔热车厢内的温度进行调节（冷却或加热）。
冷凝器则应安装在通风条件较好、离热源较远的地方。
按驱动装置、压缩机、冷凝器、蒸发器四大部件构成位置，制冷机组又可分为整体式和分体式。
四大组成部件装在同一厢体内连成一体
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