HQ5110XLC冷板式冷藏汽车改装设计论文说明书

本科生毕业设计本科学生毕业设计HQ5100XLC冷板式冷藏汽车改装设计 院系名称： 汽车与交通工程学院 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 职 称： 副教授 摘 要随着我国高速公路的迅猛发展，公路冷藏车运输越来越显示出其快速发展的趋势。因为运输的集装化及环境保护意识的提高，货物运输不仅要求其运输的快捷安全，而且要求被运输货物的质量能保鲜。因此对冷藏车的生产与应用有了更高的要求。本次改装设计的冷藏汽车总质量为10吨，制冷温度为-5，续航时间为4小时，是在一汽集团生产的CA1103P9K2LE型底盘的基础上改装设计的，主要包括制冷装置、隔热车厢和副车架的设计。本次设计采用非独立式冷板制冷的制冷方式，配合地面制冷机组使用，减轻了整车质量，隔热车厢选择分片式，用车厢底板直接做副车架，制造工艺简单并且节约成本，满足了中短途运输中对经济性和实用性的双重需求。关键词：专用车设计；冷藏汽车；冷板；制冷量；隔热车厢；副车架ABSTRACTWith the rapid development of our countrys highway, the transports of highway refrigerator trucks have showed their rapid development trend. Because the requirement of containerized shipment and the conscious of environmental protection, the cargo transport requires rapidness, safety and the quality of the goods must be retained freshness. So the production and application of refrigerator trucks have higher requirements. This design based on CA1103P9K2LE chassis from FAW with the 10,000kg total mass, -5 the lowest degree and 4 hours maximum endurance. This design includes refrigerated equipments, insulation carriage and sub-frame. This design uses the independent type of cooling-plate for refrigeration with the help of the ground refrigeration unit to reduce the weight with full equipments. Using choose subdivision type as insulated body and using platform floor as sub-frame doesnt only make process sample but also save the cost. And it also can satisfy short distances transportations requirement of economy and usefulness. Keyword: Special Vehicle Design, Refrigerated Vehicles, Cooling-plate, Cooling Capacity, Insulation Carriage, Sub-frameII黑龙江工程学院本科生毕业设计目 录摘要IABSTRACTII第1章 绪论11.1课题研究的目的与意义11.2冷藏车的概述11.2.1冷藏车的定义、用途及分类11.2.2冷藏车的发展历史21.3现代制冷技术的发展与应用31.4课题研究的主要内容与技术路线41.4.1课题研究的主要内容41.4.2课题研究路线4第2章 冷藏保温汽车的分类及总体布置52.1冷藏保温车的制冷方式分析52.1.1制冷方式的分类52.1.2制冷方式的对比分析52.2冷藏保温车的总体结构与布置62.3二类底盘的选择82.4本章小结10第3章 制冷装置的设计113.1冷藏保温汽车的热工参数113.2 隔热车厢平均传热系数计算133.3 冷藏汽车隔热车厢的热负荷计算143.4冷藏保温汽车的制冷量计算173.5制冷剂的选择173.5.1制冷剂的分类173.5.2冷剂的热力学性能和使用要求203.6制冷机组的选择213.7小结21第4章 隔热车厢的设计224.1隔热车厢的定义与技术要求224.2隔热车厢的结构与型式224.2.1隔热车厢的组成224.2.2隔热车厢的结构型式224.3隔热车厢的结构设计254.4车厢门及其他附件284.5本章小结30第5章 副车架的设计315.1主车架的加长设计315.2副车架的设计315.3副车架与主车架的连接325.4本章小结33第6章 整车性能分析346.1冷藏车主要参数346.2发动机的外特性346.3整车性能计算366.4本章小结39结论40参考文献41致谢42 本科生毕业设计第1章 绪 论1.1课题研究的目的与意义随着社会经济的飞速发展，人民生活水平的不断提高，需要应用制冷技术和专用设备来满足有特殊温度要求的货物运输量与日俱增。其中大部分货物属于蔬菜、水果、水产品、肉类等易腐食品，而这些生鲜食品大部分为异地运输，由于运输设备的不完善，贮存方法的不妥当，使得易腐食品的损耗量十分大。运输设备的落后给我国带来了巨大的经济损失，因此应大力开展冷藏车的生产与应用，建立良好的冷链，最大程度的降低经济损失。针对以上分析，改装设计一辆10吨冷藏车用于短途运输，在经济性和实用性上都有一定的实际意义。1.2冷藏车的概述1.2.1冷藏车的定义、用途及分类（1）冷藏车的定义冷藏汽车是指既装有隔热结构的车厢，又装备有制冷装置，用来运输易腐或对温度有特殊要求货物的箱式汽车。冷藏汽车适用于长距离、环境温度变化范围较大以及适温范围较窄的易腐货物的冷藏运输1。（2）冷藏车的用途冷藏运输车能保证在运输过程中使易腐货物始终处于保值所需的较低温度条件，即使之处于冷藏的温度环境中，这就是冷藏运输。冷藏运输是包括产地冷藏库、中转冷藏库、销售冷藏库（柜）以及冷藏运输设备构成的冷藏链中的重要环节，冷藏车对保证货物质量有重大的经济意义。（3）冷藏车的分类1）按制冷装置的制冷方式分类按冷藏保温汽车制冷装置的制冷方式可分为机械冷藏汽车、液氮冷藏汽车、冷板冷藏汽车、干冰冷藏汽车和水（盐）冰冷藏汽车，而保温汽车又可视为无制冷装置的冷藏汽车。2）按隔热车厢总传热系数K分类普通隔热型车厢的冷藏汽车 0.4K0.7（W/（K）强化隔热型车厢的冷藏汽车 K0.4（W/（K）1.2.2冷藏车的发展历史（1）国外冷藏车的发展状况在西方发达国家中，专用汽车市场开发比较成熟，专用汽车占普通载货汽车的比例在70%以上，产品涉及国民经济各个环节，产品满足用户个性化程度较高，产品特性明显。欧美国家较早采用冷藏法来保持易腐食品的鲜度,逐步建立食品冷藏链.20世纪初,就已产生了冷藏运输工具,第二次世界大战前铁路运输在易腐货物运输中占主导地位。50年代和60年代冷藏车和冷藏船舶发展较快。70年代以来,冷藏集装箱发展迅速。国际上通常把易腐货物运输中采用冷藏运输所占比例称为冷藏运输率,以此来作为衡量冷藏运输发展程度的标志.欧美日等发达国家冷藏运输率为80-90%；前苏联和东欧国家为50%；发展中国家一般只有10-20%。公路冷藏运输的运量占冷藏运输总量的比率：欧洲发达国家和日本为60-80%，美国近年是40-50%；而易腐货物冷藏运输的周转量中公路运输所占比率欧、美、日均占60%以上。可见，公路运输已取代铁路运输成为冷藏运输的主要方式。（2）我国冷藏车的发展状况相当于国外冷藏车的发展情况，我国专用汽车市场开发较为缓慢，市场细分程度不够，目前专用汽车占普通载货汽车比例在40%左右，产品雷同性大，满足用户个性化要求差2。产品生产工艺环节硬件方面国内外差距正在明显缩小，但在生产工艺管理、要求及执行度方面国内外企业差距较大。我国专用汽车生产开始于60年代初，是在军用改装汽车的基础上逐步发展起来的。70年代一些生产专用车辆的厂家根据国民经济的不同需求形成了自己的产品特色。80年代专用车辆获得迅速发展，年生产能力达到10万多辆。从此我国专用车辆已从形成行业阶段向逐步成熟阶段的迈进。随着我国公路建设、城市发展、能源消耗结构变化、重点工程建设加快，专用汽车的市场前景将会越来越广阔，专用汽车产品的档次和技术水平将会有一个大的提升。专家预测，到2020年我国专用汽车技术水平达到欧美日发达国家先进水平，成为世界专用汽车产品出口大国。由于我果肉类的产地主要在内地，而销售地主要早沿海及大城市，牲畜的屠宰季节性又较强，因而我国冷藏运输的特点是季节性强和流向比较集中。我国易腐货物运输主要靠铁路，公路运输量仅占20%左右。近年来公路冷藏运输率提高较快。随着人们对环保、安全、效率和审美等方面要求的不断提高货车厢式化和厢式车专用化与多功能化的倾向已日见明显。厢式物流车有多种结构。如厢体结构有硬体的和软体的，有后对开门的和后卷帘门式的，有侧开门的和顶式开门的，还有带液压升降尾板的，其用途也各有不同。由于肉类，速冻食品、冷饮、乳制品及水产品、蔬菜、鲜果类商品的总产量和运输量的增加，每年对冷藏车、保温车的需求量将达到40005000辆。 总之，与其它专用车行业一样，我国冷藏保温汽车企业优胜劣汰是必然趋势，联合重组也会成为可能，只有起点高、市场反应能力强的企业，才能在激烈的国内外市场竞争中立于不败之地。 1.3现代制冷技术的发展与应用制冷技术是冷藏运输技术的基础，而冷藏运输设备是一特殊的制冷设备。制冷技术是使某一空间或物体达到比周围环境物体介质更低温度。并维持这一温度在一定时间内稳定的专门技术。为了使某一空间和物体达到并维持相对的低温范围，则不断的从这一空间或物体中取出热量，并输送到环境介质中去，如此的过程就是热量转移的过程，即制冷过程，简称“制冷”，其相应的技术为“制冷技术”3。制冷技术的发展与应用源远流长。早期的制冷利用天然冷源制冷，即利用天然冰和深井水。利用冰的融化吸热和低温井水的吸热升温，是环境中的介质冷下来。 随着工农业的发展和科学技术的进步，在一百多年前人们就研究发明了人工制冷的方法。它不但取代了天然冷源制冷，而且得到广泛的应用与发展。目前，冷藏运输中的冷源均为人工制冷，其制冷设备亦称人工制冷设备。 人工制冷的方法，主要有液体汽化、气体膨胀、和热电制冷三种。在冷藏运输中，主要是利用液体汽化吸热而实现制冷。液体汽化制冷按其制冷方式，分为蒸气压缩式制冷和吸收是制冷等。由于蒸气压缩式制冷具有制冷设备体积小，调节控制方便及运行可靠，且制冷量较大的特点，因而成为冷藏运输的主要制冷方式。机械制冷在国民经济各个部门和人民生活各个领域应用都极其广泛。人工制冷几乎应用于所有工业生产、工业加工和科学研究，是当今社会不可缺少的应用技术之一。即在冷藏运输中，就有铁路冷藏运输、汽车冷藏运输、航空冷藏运输、船舶冷藏运输等，蒸气压缩式制冷技术与设备。冷板制冷作为一项新兴的节能技术，近几年来，在国内外都已得到了广泛的发展与应用，但目前主要是在空调领域。而冷板冷藏车是利用冷板中的液体冷却凝固成共晶冰而蓄存冷量，它与机械式冷藏汽车相比较省去了一套制冷机组，使其整车质量和体积都大大减小，而且又不影响汽车的动力性能4。国外早在上世纪70年代就开始了冷板冷藏汽车的设计制造。而我国还没有这种汽车的批量生产。尤其在机械式冷藏汽车运输量严重不足的情况下，发展冷板冷藏汽车的意义十分重大。1.4课题研究的主要内容与技术路线1.4.1课题研究的主要内容本次课题所设计的冷藏汽车的总质量为10t、温度为-5、巡航时间为4h，主要用于城市以及城乡间的中、短途运输，主要要达到以下两个设计目标：1.考虑到食品运输的分散性，短时间不能聚集很大的运输量，所以设计冷藏车主要以轻型和中型为主，这样可以节约运输成本，更好的为人类生活带来方便，同事也可以节约能源。2.在整车的设计上要力求结构简单、使用、维修方便，并且要求相关配件容易购买，最大程度的降低整车成本。1.4.2课题研究路线根据冷藏车的主要结构制定本次设计的技术路线为：冷藏车的总体布置制冷装置的设计隔热车厢的设计副车架的设计整车性能分析。第2章 冷藏保温汽车的分类及总体布置2.1冷藏保温车的制冷方式分析2.1.1制冷方式的分类5（1）固体制冷固体制冷的工作原理是利用固体在液化或汽化（升华）时吸热作为制冷方式，通常用的固体有水冰、盐水和干冰。固体制冷具有制冷设备简单，投资和运行费用低，故障率低，维修费用少，无噪声等优点；但固体制冷也存在着一定的缺点，水冰制冷吸热量较小，车厢内降温有限，而干冰制冷升华易引起结霜，冷却速度慢，时间长，成本较高。（2）冷板制冷冷板制冷的原理就是蓄冷剂冷冻后所蓄存的冷量进行制冷。运输前先将厢内冷板中的蓄冷剂进行“充冷”，使其在运输过程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的室温范围内。故冷板又称“蓄冷板”。冷板制冷的优点是冷藏温稳定，制冷时无噪声，故障少，结构简单，投资费用较低等特点。但其制冷时间有限，仅适用于中、短途公路运输。冷藏汽车的冷冻板，往往被采用与航空等运送珍贵水果、新鲜海鲜等各类保鲜食品。（3）液氮制冷液氮制冷就是利用液氮汽化吸热进行制冷。在大气压力下，液氮的沸点为-196，汽化潜热为200kJ/kg.氮气的比热为1.05kJ/（kg）,因此每千克液氮汽化并升温至-20时，所吸收的热量约为385kJ,液氮沸点低，且是制氧副产品，因而得到了较广泛的应用。液氮制冷装置结构简单、工作可靠，无噪声和污染；液氮制冷量大、制冷迅速，适于速冻。液氮汽化不会使厢内受潮，并且液氮对食品保鲜、防止干耗均有好处。此外，液氮制冷控温精确（2）。但是液氮成本较高，需经常充注，因而推广受到一定限制。同理，其他低温汽化的液态气体，亦可为制冷剂，如液态二氮化碳。（4）机械制冷机机械制冷方式有：蒸气压缩式、吸收式、蒸汽喷射等。目前以蒸汽压缩式应用的最为广泛。2.1.2制冷方式的对比分析固体制冷成本高，消耗量大，厢内温度难调（干冰），单位质量的吸热量较小，车厢内降温较小，而且盐冰融化后会污染环境、食品、腐蚀车厢和使车厢受潮（水冰或盐冰），故实际应用较少。液氮制冷也是成本很高，且需要经常充注，实际用的也不是很多。机械制冷是目前应用最广泛的，主要原因在于制冷机组既能制冷又能加热，扩大了使用范围；厢内温度可实现自控调节，调温精确、可靠，调温范围较宽，能适应各种不同冷藏货物的运输。尽管机械制冷装置结构比较复杂、购置及费用较高，运转噪声较大等问题，但迄今为止，机械制冷仍为一种可靠、有效的制冷方式。冷板装置本身较重、体积较大，占据了车厢的一定体积，而且充冷一次仅可持续工作815h。因此冷板制冷适合于中、轻型冷藏的中短途运输，近几年来，随着能源的环境污染问题日益突出，冷板制冷的应用发展较快，已成为仅次于机械制冷的制冷方式6。综合来看，机械制冷和冷板制冷的应用非常广泛，大约75%80%的冷藏保温汽车采用这两种制冷方式。但是也不是十全十美，还是有自己的缺点。尽管如此，这两种制冷方式还是被广大用户所认可。究竟采取哪种制冷方式关键还是和实际联系起来，综合考虑。对于此次设计决定采用冷板制冷，主要是考虑以下几个方面： 冷板制冷适合于中、短途运输，与本设计思路相符合。 冷板制冷价格上相对便宜，维修上也会更方便。 冷板制冷方便安装，采用非独立式制冷方案。可以不用随车带制冷机组，需要依赖地面的制冷机组对其进行“充冷”。2.2冷藏保温车的总体结构与布置冷板式冷藏汽车是利用冷板制冷。冷板结构如图2.1所示。图2.1 蓄冷板结构图1-蓄冷板外壳 2-蓄冷液 3-蒸发器盘管4-制冷剂进口快速接口 5-制冷剂出口快速接口图中制冷板为金属密封容器1，其内装有供蒸发用的金属盘管3，盘管和冷板内壁之间充满了制冷剂2（制冷剂为低融点共晶溶液）。“充冷”时，制冷剂压缩盘管内的制冷剂循环制冷，使蓄冷剂冻结而蓄存一定冷量，然后在运输途中，依靠冷板中的蓄冷剂不断融化，释放“冷量”，以保持厢内温度一定。冷板的数量和布置主要取决于车厢容积的大小。微型冷藏汽车一般仅在厢内前壁安装一块冷板；轻型冷藏汽车需装23块；中型冷藏汽车需装35块；重型冷藏汽车则不少于6块。当厢内采用2块以上冷板时，厢内两侧壁安装的冷板应对称布置。冷板冷藏汽车按是否自带制冷装置，可分为独立式和非独立式两类7。1.独立式冷板冷藏汽车独立式冷板冷藏汽车在车厢内除装有冷板外，还装有对冷板“充冷”的制冷机组。需要时，仅需接通地面上的电源，即可自行对冷板进行充冷。其结构形式如图2.2所示。2.非独立式冷板冷藏汽车非独立式冷板冷藏汽车本身不带制冷机组，需要依赖地面制冷机组对冷板“充冷”。因此冷板内蒸发器盘管必须将其接口布置在车厢右侧，以便与制冷机组的接口相接进行制冷。其结构形式如图2.2所示。图2.2 独立式冷板冷藏汽车1-汽车底盘 2-隔热车厢与连接装置 3-制冷机组图2.3 非独立式冷板冷藏汽车1-汽车底盘 2-隔热车厢与连接装置 3-冷板蒸发盘管接口盒 4-冷板综上所述可知：对于距离较长、地面服务设施不全者，宜采用独立式；反之，宜采用非独立式。冷板冷藏汽车按其车厢内空气流动方式不同，可分为自然对流式和强制通风式两种。自然对流式是依靠厢内空气的温差形成自然对流，促使厢内温度趋于均匀；强制通风式是冷板一端装有风机，强制厢内空气流动，加速厢内温度趋于均匀。要求冷板提供的制冷量取决于箱体的传热系数、箱体容积、厢内所需冷藏温度、环境温度以及保温时间等。冷板设计应考虑其搬运和装卸的方便性，每块冷板的最大质量最好在100kg左右，厚度在5070mm。对于竖直放置的冷板，因“充冷”时冷板下部先冻结，故设计时，冷板长度应大于高度。2.3二类底盘的选择 目前，改装专用汽车选用的底盘主要是二类或三类汽车底盘，也有为某些专用汽车设计的专用底盘8。汽车底盘的选择或设计专用底盘主要根据专用汽车的类型、用途、装载质量、使用条件、专用汽车的性能指标、专用设备或装置的外形尺寸、动力匹配等来决定。目前我国对于常规的厢式车、罐式车、自卸车等通常是采用二类汽车底盘改装设计。这是目前专用汽车设计中选用底盘型式最多的一种。所谓二类汽车底盘，即在基本型整车的基础上。去掉货箱。在改装设计的总布置时，在没有货箱的汽车底盘上，加装所需的工作装置或特种车身。采用二类汽车底盘进行改装设计工作的重点是整车总体布置和工作装置设计。在设计时若严格控制了整车总质量、轴载质量分配、质心高度位置等，则基本上能保持原车型的主要性能。但是，还要对改装后的整车重新作出性能分析和计算。对客车、客货两用车则通常采用三类汽车底盘改装设计。所谓三类汽车底盘，般是在基本型车的基础上，去掉货箱和驾驶室。近年来，我国乘用车发展很快，对乘用车使用性能的要求也在不断提高，再用原来的三类汽车底盘改装的客车已越来越不受欢迎。因此，各类专用客车底盘应运而生。这些专用客车底盘的基本特点是利用基本型总成，按客车性能要求更新进行整车布置，更新设计悬架系统。这种底盘不仅在质心位置、整车性能特别是平顺性方面有很大的变化，而且在传动系统和动力匹配、以及制动系统等总成方面也有较大的改装设计。目前在用普通汽车底盘作改装设计时把更换了发动机的底盘，如将汽油发动机改换成柴油发动机亦当作三类底盘处理。无论选用二类或三类汽车底盘，很难完全满足某些专用汽车的性能要求。例如用普通汽车底盘改装厢式货车、存在质心过高，轴荷分配不合理的问题；改装消防车，首先是底盘车速就达不到要求；改装客厢式专用车，存在平顺性差的问题。因此，可以这样说，若要使我国的专用汽车上质量、上档次，一定要开发出一些具有特点的专用汽车底盘。在专用汽车底盘或总成选型方面，一般应满足下述要求9：（1） 适用性对货运车用的总成应适应货运要求，保证货运安全无损；对乘用车用的总成应适于乘客的需要达到乘座安全舒适；对各种专用改装车的总成应适于专用汽车特殊功能的要求，并以此为主要目标进行改装选型设计，例如各种取力器的输出接口等。（2） 可靠性所选用的各总成工作应可靠，出现故障的几率少，零部件要有足够的强度和寿命，且同一车型各总成零部件的寿命应趋于均衡。（3） 先进性所选用的底盘或总成应使整车在动力性、经济性、制动性、操纵稳定性、行驶平顺性及通过性等基本性能指标和功能方面达到同类车型的先进水平。而且在专用性能上要满足国家或行业标准的要求。（4） 方便性所选用的各总成要便于安装、检查、保养和维修。在选用专用汽车底盘时，除了上述因素外，还有以下两个很重要的方面：一是汽车底盘价格。二是汽车底盘供货要有来源。根据本设计所要求的载货量以及本次设计的任务要求，选用二类底盘为设计基础，选用底盘型号为CA1103P9K2LE。参数如2.4所示：表2.4 底盘参数企业名称中国第一汽车集团公司规格（mm）长：6632 宽：2244 高：2558底盘型号CA1103P9K2LE底盘类型二类产品名称平头柴油载货汽车底盘产品商标解放牌燃油类型柴油转向形式方向盘轴数2轴距（mm）3750弹簧片数11/7+6轮胎数6轮胎规格8.25R20轮距（mm）前轮：1800后轮：1800总质量（kg）10490前排乘客3最高车速（km/h）99最大爬坡地（）28接近离去角（）18/24前悬后悬1330/1176整备质量（kg）4200依据标准GB3847-2005，GB17691-2005国2.4本章小结本章主要介绍了冷藏汽车的分类以及冷藏汽车的制冷方式，对比分析各种制冷方式的优、缺点和车次设计的设计要求，对本设计中所采用的冷板式冷藏汽车进行了总体布置，并确定了本设计所使用的二类底盘的型号。第3章 制冷装置的设计3.1冷藏保温汽车的热工参数（1）车厢总传热系数K系数K是冷藏保温汽车重要的热工参数，是用来评价车厢隔热性能的综合性指标。计算公式为： （3.1）式中 Q单位时间内通过车厢的壁热量（W）；F车厢内外表面积的几何平均值（）；车厢内外平均温度差（K）；K车厢总传热系数W/(K)。冷藏汽车车厢内温度调控范围与K值的关系见表3.1。表3.1 冷藏汽车厢内条纹范围与总传热系数K冷藏汽车种 类厢内调温范围传热系数K/(W)等级内温/外温/强化隔热型普通隔热型机械冷藏汽车A+120+300.40.10.7B-10+120.4C+12-200.4D+20.40.40.7E-100.4F-200.4非机械冷藏汽 车A+7+300.40.40.7B-100.4C-200.4有加热装置的冷藏汽车A-10+12+30-100.40.40.7B-20+12+30-200.4根据总传热系数K的大小，车厢可分为A、B、C三类（见表4.2），且规定冷藏车不准采用C类车厢。为了满足一定的运输要求。应尽可能提高车厢的隔热性能，故一般冷藏车厢的总传热系数K值应按表3.2中的A级选取。表3.2 车厢按K值分类货箱类别ABC传热系数K/(W)0.40.40.60.60.92.车厢漏气倍数L (3.2)式中 1h内车厢泄露的空气量（/h）； 车厢容积（）。按漏气倍数的不同，车厢也可分为A、B、C三类，并且规定冷藏车不准采用C类车厢。各类车厢的漏气倍数见表3.3。表3.3 各类车厢的漏气倍数内外压强/传热面积/漏气倍数/ABC10010401.23.04.820401.53.86.0202.15.38.4对于运输水果、蔬菜等需要呼吸的货物，在车厢上必须装用通风口，引入新鲜空气以保证正常换气。水果、蔬菜正常呼吸所需要的车厢换气量与其品种、厢内温度以及厢内外温度差等有关。若水果、蔬菜排出的二氧化碳气体越多、厢内温度越高，以及厢内外温度差大，则所需要的换气量也就越大。一般来说，长途运输蔬菜，水果的冷藏保温汽车，如果中途不开车厢门，换气量约为5080/h。短途运输，则需换气量约为1020/h10。漏气和换气均反映单位时间内车厢外空气对流的程度。区别是：漏气倍数反映车厢设计制造所能达到的气密性能；换气量则是运输水果、蔬菜之类需要呼吸的货物，为了保鲜所必须引入厢内的空气量。根据车厢的传热面积： （3.3） =50.61040m2所以由表3.3可知：车厢的漏气倍数L=1.2。3.厢内调温范围和调温精度厢内调温范围是指冷藏保温汽车的制冷（加热）装置工作时，在一定的温度环境条件下，可由控制系统自动调定的厢内温度范围。箱内的调温精度也是冷藏汽车重要的热动参数之一。其精度一般规定为2。调温精度越高，则厢内温度能更好地满足运输货物的室温要求。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 （3.4）式中 隔热厢壁不考虑骨架影响传热系数，W/m2K； 车厢外表面放热系数。当空气流速V2.56m/s时=29 W/m2K ，当空气流速V2.56m/s 时，=5.76+17.5，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，=1724W/m2K各层材料厚度，m 各层材料的热导率，W/m2K设空气流速V=3.2m/s, =5.67+17.5=37.665W/m2K；车厢内空气为强制循环，取 =20 W/m2K； =80mm； =0.15。（2）修正计算：= （3.5）=1.20.305=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=1.11.3，取=1.2。（3）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 （3.6）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，m23.3 冷藏汽车隔热车厢的热负荷计算冷藏保温汽车隔热车厢热负荷的计算是设计、选用制冷装置和加温设备的依据，隔热车厢热负荷计算分别如下：（1）通过隔热车厢壁传人车厢的热量。 （3.7）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；=-5=0.353550.610=620W巡航时间为4h,则=0.624=2.48kw/h=8928KJ（2）车厢各处缝隙泄漏传入车厢的热量。 （3.8）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 水蒸汽的气化潜热，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 （3.9） 一般隔热车厢=0.1，泄漏严重的车厢取=0.2。取=0.1=0.18928=892.8KJ（3）太阳辐射进入车厢的热量。 （3.10）式中 车厢外表面受辐射的面积，通常取车厢传热面积的35%50%，取45%则=22.775 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1214，h，取=13= 巡航时间为4h，则=1238.4KJ（4）开门时传入热量。(+) （3.11）式中 开门频度系数。运输途中不开门，=0.25；开门15次，=0 .5；712次，=0.75；12次以上，=1.0，开门次数12次以上，=1.0 1.0（8928+1238.4）=10076.4KJ（5）车厢内装载货物所散发的热量 = （3.12）式中 货厢内某种货物的质量，Kg 货厢内某种货物的发热量，W/kg 以菠菜为例计算得=1495.5KJ 表3.4 主要水果、蔬菜的发热量 （单位W/t）食品温度/食品温度/05100510橘子10.518.635黄瓜19.733.560葡萄9.224.536桃18.640.592梨19.246.662.3莴苣3851102青豌豆104138265李子2.86512640.5草莓53.69217.1西红柿17.526.7菜花62.578138樱桃2253107白菜32.550.577菠菜82198300（6）厢内照明系统放电 设计照明灯的数量为4个，工作时间为12小时，风机1个，工作时间为12小时，则：=450W风机和照明灯的热流量 （3.13） =1620KJ（7）车厢箱体预冷时消耗的热量。= （3.14）式中 货厢需冷却部分的质量，Kg 货厢需冷却部分的平均比热，J/kgK 厢外气温和厢内温度之差，K T货厢预冷的时间，h=（8） 货厢内货物预冷时摄取的热流量= （3.15） =30515KJ式中 货厢货物的质量，Kg 厢内包装容器的质量，Kg 货物的比热， J/kgK 包装容器的比热，J/kgK,计算时取=2500 J/kgK3.4冷藏保温汽车的制冷量计算（1）运输冷冻货物冷藏汽车运输冷冻货物时，只需保持厢内温度在所要求的范围内，而不需要对货物进行预冷，货物呼吸热为零，故制冷量为：=+ （3.16）=29116.6KJ（2）运输水果、蔬菜和鲜蛋 当冷藏汽车运输水果、蔬菜和鲜蛋时，要求制冷装置同时预冷箱体和货物，因此制冷量为：=+ （3.17） =62365.5KJ考虑到制冷装置不能连续工作，故在设计和选择制冷量时应考虑安全系数n，即制冷量为，一般冷藏汽车取n=1.3到1.5。取n=1.4，冷藏车的制冷量为：=1.457327.3=87311.7KJ3.5制冷剂的选择3.5.1制冷剂的分类制冷剂是在制冷系统中不断循环，从液体汽化为蒸气时吸收热量又从蒸气冷凝为液体时放出热量的工作介质，又称冷剂或冷冻剂。 在世界繁多的物种中，凡是在一定条件下能产生相态变化，并伴随着热量授受关系的物质，都可以作为制冷剂。通常按制冷剂在一个大气压下的蒸发温度(饱和温度)和常温下的冷凝压力(饱和蒸气压力)分为三大类：（1）低压高温制冷剂制冷剂的冷凝压力 (0.20.3),蒸发温度0。如R11,R21,R113,R114等，用于工作环境温度较高的场合。（2）中压中温制冷剂 (1.52.0) ，-500，如R12,R22,R142等，得到广泛应用。 （3） 高压低温制冷剂 这种制冷剂的冷凝压力2.0，蒸发器温度-50,如R13,R14,R23等，一般用于复迭式制冷装置的低温制冷部分。常用的制冷剂有氨，氟利昂，碳氢化合物，共沸混合物等。（1）氨氦属于无机化合物类。氨的单位容积制冷量(即压缩机每吸入l制冷剂蒸气所产生的冷量)较大，冷凝压力和蒸气压力适中，导热系数大，流动阻力小，不腐蚀钢铁，能溶于水，对润滑油的溶解度很小，价格低廉，容易取得。但是，氨有强烈的刺激性臭味，有毒，有燃烧和爆炸的危险性，故在小型制冷装置中很少采用，主要用于大、中型的制冷装置中，如冷库，空调(车间、商场等用)及工业生产用制冷装置等。无机化合物的代号规定为字母R后面第一个数字为7，后面的数字为该物质的分子量值(取整数)。如氨(NH)为R717，水为R718。R为Refrigerant（制冷剂）的第一个字母大写。（2）氟利昂氟利昂是饱和碳氢化台物的氟、氯、溴衍生物的总称。因此，它的种类繁多，性质各异。氟利昂的代号规定为字母R后的第一个数字为碳原子数减去1，如碳原子数是1，可不写；第二个数字为氢原子数加l；第三个数字为氟原子数。若还有溴原子，则在第三个数之后写上B。后面再写溴原子数。下面介绍几种常用的氟利昂制冷剂。1)R12(即) R12是二氟二氯甲烷，即为甲烷的衍生物。它无色、无味、无臭、无毒、不燃烧、不爆炸。但是，若在空气中R12的浓度超过30后，也会使人窒息；若R12的温度达到400以上只与明火接触时，会分解出有毒光气()。R12在无水情况下，不腐蚀金属，但含镁量大于2的除外。R12难溶于水，并且随着温度的降低，溶解度也变小。若在Rl2中溶有水时，会产生冰塞现象，水结冰，堵塞膨胀阀和管道，因此，规定R12的含水量不得超过0.0025 % (以质量计)。含水的R12会腐蚀金属。R12易容于矿物油，能与润滑油以任何比例互相溶解，会在蒸发器的内壁上形成油膜，影响传热，并使润滑油变稀。还能溶解多种有机物质，能使一般橡胶制的密封件膨胀，引起泄漏，而要采用丁腈类橡胶制的特殊橡胶制品。R12又极易从微细小缝渗透，引起泄漏，不易发现。R12是我国目前广泛应用的制冷刑，主要用于中小型制冷装置，如冰箱，冷藏箱，冷柜，空调器，小型冷库等。2)R22(CHFCl) R22即二氟一氯甲烷。它无色、无味、不燃烧、不爆炸，毒性比R12稍大。R22中水的溶解度比R12大，能部分溶解于润滑油且随温度的降低而减小。对有机物质的腐蚀比R12更强，渗透泄漏更容易。它的单位容积制冷量比Rl2大4060。在双级压缩制冷系统中可达-50-80的低温。3)R13(CFCl) R13是三氟氯甲烷。它无毒，比R12更为安全，且在低温下的蒸气密度很小。在一个大气压下的蒸发温度为-815，凝固点为-180。Rl3不易溶解水，与R12具有相似的性质。与润滑油互不溶解，所以在管壁易产生油膜，影响传热效果。故在制冷系统中应设置油分离器。对金属不腐蚀。据研究释放到大气中的卤代烃中的氯原子和溴原子会消耗同温层的臭氧。同温层中臭氧的减少会使辐射到地球表面的紫外线增加。氟利昂是国际制冷业界对卤代烷这一类物质的统称，它包括氯氟烃、氢氯氟烃和氢氟烃，这三者对大气臭氧层的破坏程度有不同，氯氟烃能循环消耗臭氧，寿命又长，故国际制冷业界正在用氢氟烃取代氯氟烃。（3）混合共沸制冷剂混合共沸制冷剂是由两种或两种以上不同物质按一定比例组成，也称共沸溶液。其代号规定为在R后的第一个数字用5，后面再接上标志不同种类的二位数字，如表3.5。表3.5 混合共沸制冷剂代 号R500R501R502R503R504R32R115组成工质R12R152aR22R12R22R115R23R13质量比/%7.38/26.275/2548.8/51.240.1/59.948.2/51.8正常蒸发温度/-38.3-45.6-88.7凝固温度/-158.8临界温度/105.090.219.5临界压力/454.3445.3混合共沸制冷剂的性质与原单一物质不同，可以获得更有利的热力性质。它们在一定的压力下蒸发时能保持恒定的蒸发温度，并且气相与液相的组成成分相同，保持不变。如用R500代替R12，可使制冷量增大1718；用R502代替R22，制冷量增大530，并且排气温度约比R22低1025。（4）碳氢化合物碳氢化台物制冷剂有烷烃类的甲烷、乙烷、丙烷和丁烷；链烯烃类的有乙烯、丙烯、丁烯等。由于其燃烧性和爆炸性都较强，又是石油化工厂和天然气液化工厂的原料或半成品，故只用于这些工厂的制冷装置中。烷烃类的代号规定与氟利昂相同，如甲烷为R50，乙烷R170，丙烷R290，但丁烷不按上法，而规定为R600，异丁烷为R601；烯烃类的代号规定在R后写1，接着再写的数字与氟利昂的方法相同，如乙烯为R1150，丙烯为R1270。3.5.2制冷剂的热力学性能和使用要求冷藏运输用的压缩机大多属于中、小型压缩机鉴于它们的使用条件对压缩机结构、性能有专门要求：（1）冷藏运输制冷压缩机应能适应震动、倾斜、摇摆和起伏颠簸等条件下的正常工作。（2）制冷压缩机的零部件应有较好的抗腐蚀性，能适应环境温度46以上和空气相对湿度2095，且能在凝露、盐雾及油雾条件下长期工作。 （3）冷藏运输用的制冷压缩机应耐冲击，其零部件均应有足够的强度，机体及轴封应有可靠的密封性，（4）制冷压缩机应有更可靠的运行、安全保护等控制系统和相应的安全保护元器件。（5）限于冷藏运输的安装、使用、维修等条件，其制冷压缩机应结构紧凑、体积小、重量轻、工作效率高。制冷剂选用原则：（1）在蒸发温度和冷凝温度设定情况下，蒸发压力不要过低，以免外界空气渗入系统；冷凝压力不要太高，一般不超过16MPa。（2）应无味、无毒、不燃烧、不爆炸。（3）化学稳定性强，在正常工作条件下不起化学变化，不与水或润滑油起化学作用，不腐蚀金属。（4）价格低，容易获得。目前氟利昂制冷剂的应用相对广泛，常用的制冷剂有R22、R502等，R22不燃、不爆，使用安全，因此本次设计采用R22为制冷剂，R22的标准汽化温度为-40.8，通常冷凝压力不超过1.6Mpa。几种常用制冷剂的一些热力学特性列于表3.6，供参考。表3.6制冷剂的热力学性能制冷剂蒸发压力/冷凝压力/压力比单位制冷量/()每kW制冷量的吸入蒸汽量/()制冷系数/copR11R12R22R502R71720.4182.7259.8349.6236.5125.5744.61192.11308.611166.66.154.084.033.744.93155.4116.3162.8106.21103.44.900.7820.4760.4840.4625.034.704.654.374.76注：在蒸发温度-15、冷凝温度30下操作的蒸汽压缩理论循环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，制冷量为87311.7KJ，根据所选制冷剂的比热容和密度，计算得冷板的质量为260kg，体积为2215，选用2块冷板，并确定冷板的尺寸为：长宽厚（mmmmmm）2500120060。3.6制冷机组的选择根据制冷量和本次设计采用的非独立式制冷方式，选择的地面制冷机组为商丘市雪冷科技股份有限公司生产的雪冷牌XL-680冷藏车制冷机组。制冷机组的主要参数见表3.7。表3.7 制冷机组的主要参数品牌雪冷型号680适用范围冷藏车功率3.2（kw）结构类型斜盘式类型风冷式冷冻机排量类型定排量压缩机控制温度-1825压缩机SD 7L15(155cc/r)制冷剂R404A箱体容积2532（）电压DC12/24V3.7本章小结本章主要对冷藏保温汽车的热工参数、平均传热系数以及热负荷进行计算，并计算出制冷机组所需要的制冷量，根据制冷量的需求选择确定制冷剂的类型，再依据总制冷量设计冷板的尺寸，并选取地面制冷机组。第4章 隔热车厢的设计4.1隔热车厢的定义与技术要求冷藏保温汽车隔热车厢是指具有隔热箱壁、箱门、箱底和箱顶，能阻止内外热交换的集装箱保温集装箱，（以下简称隔热车厢）11。隔热车厢在设计时应达到以下设计要求：（1）足够的强度，可长期反复使用。（2）适用于一种或多种运输方式运送，途中转运时，箱内货物不需换装。 （3）具有快速装卸和搬运的装置，特别便于从一种运输方式转移到另一种运输方式。 （4）便于货物装满和卸空。（5）具有1立方米及其以上的容积。4.2隔热车厢的结构与型式4.2.1隔热车厢的组成 隔热车厢是由顶板、底板（地板）、左右侧壁、前壁、厚壁（后门框）和门组成。由于要求车厢具有隔热保温性，因此它的骨架具有承载和断热的双重能力。其中以承载为目的的骨架称为主骨架，这种骨架一般用强度和刚度较高的金属材料。而以断热为目的的骨架称为辅助骨架（俗称“断热桥”）。一般选用非金属材料。常见的有木头、胶合板、玻璃钢、工程塑料等，他它可装于主骨架的内侧或外侧。车厢的内外蒙皮分别于主骨架和辅助骨架相连，其间形成了填装隔热材料的空间。因此，主、辅骨架共同完成了隔热车厢骨架的全部功能。外蒙皮多为平板形，但在左、右侧壁外蒙皮多压成瓦楞形或半月形，这种具有加强筋的外蒙皮即可增加厢壁强度和刚度，又可增加美观。为了防止冷冻胴体(整块冻猪、牛、羊肉等)等货物撞坏内蒙皮，有的车厢还在金属内蒙皮内装有胶合板。内外蒙皮常用材料有：钢板、铝合金板、不锈钢板、玻璃钢板等。一般金属蒙皮厚度为0.81.5mm，非金属蒙皮厚度为23mm。蒙皮与骨架的连接方式通常采用拉铆连接(即单向膨胀的抽芯铆钉连接)。4.2.2隔热车厢的结构型式（1）整体结构隔热车厢1）整体骨架隔热车厢 该车厢是在一般车厢基础上发展而形成的传统结构，在骨架交汇处，一般焊接加强筋，以增加整体强度和刚度。车厢加工工艺流程大致如下：零部件制作各片