（一）隔熱車廂的結(jié)構(gòu)組成

   冷藏車、保溫車隔熱車廂（以下簡(jiǎn)稱隔熱車廂或車廂）是所有冷藏車、保溫車的重要裝置。作為車廂，它具備廂式汽車車廂的共性，但又要求它具有良好的隔熱保溫性能。因此，在結(jié)構(gòu)上就是圍繞如何提高車廂的隔熱保溫性能進(jìn)行設(shè)計(jì)。

   隔熱車廂是由頂板，底板（地板）、左右側(cè)壁、前壁、后壁（后門框）和門組成。由于要求車廂具有隔熱保溫性，因此它的骨架具有承載為目的的骨架稱為主骨架（與一般車廂的骨架作用相同）。這種骨架一般選用強(qiáng)度和剛度較高的金屬（鋼、鋁型材）結(jié)構(gòu)。常見的截面有等形狀。而以斷熱為目的的骨架，稱為輔助骨架(俗稱“斷熱橋”)。一般選用非金屬材料。常見的有木頭，膠合板，玻璃鋼，工程塑料等，它可裝于主骨架的外側(cè)或內(nèi)側(cè)。車廂的內(nèi)外蒙皮分別與主骨架和輔助骨架相連，其間形成了填裝隔熱材料的空間。因此主輔骨架共同完成了隔熱車廂骨架的全部功能。外蒙皮多為平板形，但左右側(cè)壁外蒙皮常壓成瓦楞形工半圓形，這種具有加強(qiáng)筋的外蒙皮既可增加廂壁強(qiáng)度和剛度，又可增加美觀。圖2-17（a）、（b）左、右側(cè)壁分別為平板形和瓦楞形外蒙皮結(jié)構(gòu)。

              

          

內(nèi)蒙皮均為平板形。為了防止冷凍胴體（整塊凍豬、牛、羊肉等）等貨物攔壞內(nèi)蒙皮，有的車廂還在金屬內(nèi)蒙皮內(nèi)表面再裝上木夾板內(nèi)蒙皮。內(nèi)外蒙皮常用材料有：鋼板、鋁合金板，不銹鋼板，玻璃鋼板等。一般金屬蒙皮厚度為0.8-1.5mm,非金屬蒙皮厚度為2-3mm,蒙皮與骨架的連接方式通常采用拉鉚連接（即單向膨脹的抽芯鉚釘連接）。

內(nèi)外蒙皮之間的無骨架空間為隔熱層，其間應(yīng)填充隔熱材料。

（二）隔熱車廂的結(jié)構(gòu)型式

 

                        

根據(jù)結(jié)構(gòu)隔熱車廂

1、整體結(jié)構(gòu)隔熱車廂

  （1）整體骨架式隔熱車廂，該車廂是在一般車廂基礎(chǔ)上發(fā)展而成的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其骨架如圖2-18所示。在骨架交匯處，一般焊接加強(qiáng)板，以增加整體強(qiáng)度和剛度。              

車廂加工工藝流程大致如下：

    零部件制作→各片金屬骨架總成→車廂金屬骨架總成→鉚接外蒙皮→安裝輔助骨架→填嵌或噴涂隔熱層泡沫材料→裝內(nèi)蒙皮→裝廂內(nèi)壓條及附件→裝后門總成。

①整體骨架填嵌式車廂，當(dāng)采用硬聚苯乙烯泡沫塊作為隔熱材料，只能采取填嵌工藝。廂體結(jié)構(gòu)如圖2-19所示。

             

                 

該車廂結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：車廂的強(qiáng)度和剛度大，型式簡(jiǎn)單，不需要特殊的型材，但工藝繁瑣。由于硬聚苯乙烯泡沫材料的導(dǎo)熱系數(shù)較大，為了提高車廂隔熱性能，勢(shì)必加厚廂壁，增加車廂的整備質(zhì)量，減小了有效容積。因此該型式車廂多用于保溫性能要求較低的保溫汽車上。

②整體骨架硬聚氨脂噴涂式車廂。車廂結(jié)構(gòu)如圖2-20和圖2-21所示。它與上述的填嵌式結(jié)構(gòu)主要不同之處是隔熱層采用現(xiàn)場(chǎng)噴涂發(fā)泡硬聚氨酯泡沫成形式藝，該工藝易于使隔熱材料充滿整個(gè)車廂的隔熱空間，故隔熱性能較好；硬聚氨酯導(dǎo)熱系數(shù)比聚苯乙烯的要低，因此在保證車廂總傳熱系數(shù)K一定的前提下，可減小車廂壁厚。但噴涂發(fā)泡的隔熱層厚度不易控制均勻，因此安裝內(nèi)蒙皮之前，隔熱層內(nèi)表表面須經(jīng)加工取平?，F(xiàn)場(chǎng)噴涂發(fā)泡空氣污染比較嚴(yán)重，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，因此現(xiàn)場(chǎng)噴涂發(fā)泡工藝不如后敘的現(xiàn)場(chǎng)注入發(fā)泡工藝先進(jìn)。

（2）整體隔熱層式車廂，這種結(jié)構(gòu)型式是先以整體骨架型式或以分片拼裝型式制成車廂，預(yù)留隔熱空間，然后整體注入硬聚氨脂泡沫。這種車廂的最大特點(diǎn)是它具有完整的隔熱層，車廂的隔熱，密封性能好。

若是采用現(xiàn)場(chǎng)噴涂發(fā)泡工藝，則需先噴涂發(fā)泡材料，形成隔熱層，取平后裝車廂內(nèi)蒙皮。

整體隔熱層式車廂的工藝流程大致如下：

車廂外部整體成形→車廂淋雨試驗(yàn)→安裝車廂內(nèi)蒙皮→注入發(fā)泡材料→安裝廂內(nèi)附件→安裝車廂后門。

注入發(fā)泡有兩種方法：一為液態(tài)發(fā)泡，又稱“一次發(fā)泡法”。即將液態(tài)聚氨酯各組分機(jī)械攪拌，高壓噴霧成形，另一種為泡狀發(fā)泡，又稱“二次發(fā)泡法“。即將聚氨酯各組分在注放前先進(jìn)行一定程度的發(fā)泡，然后再注入隔熱層空腔內(nèi)發(fā)泡定型。由于發(fā)泡工藝分兩步進(jìn)行，因此，第二次發(fā)泡時(shí)，聚氨酯的膨脹力已降到廂壁蒙皮可以承受的程度，因而不需大型夾具。當(dāng)然，二次發(fā)泡工藝較復(fù)雜且難掌握，發(fā)泡質(zhì)量也稍遜色。圖2-22為采用整體骨架式的整體隔熱層車廂結(jié)構(gòu)圖。

  

2、分片拼裝隔熱車廂

分片拼裝隔熱車廂結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：將組成車廂的六大片（頂板、底盤、左右側(cè)壁、前壁、后壁）和門事先采用聚氨酯或聚苯乙烯泡沫材料分別形成各自的廂壁隔熱層，然后利用合適的連接方式（如鉚接，粘接，螺紋連接工嵌合連接加鉚接等），將各片拼裝成完整的車廂。

   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(yù)制粘接式兩種。

（1）分片拼裝硬聚氨酯注入發(fā)泡式，在結(jié)構(gòu)上，該型式車廂的關(guān)鍵是處理好各片之間的拼接，拼縫的密封和：“斷熱橋”的布置。要求拼接方式合理，連接可靠，裝配方便，嵌合型材的品種要少，在工藝上，則要首先保證硬聚氨酯與內(nèi)外蒙皮，骨架等粘接可靠，其次，要求聚氨酯密度均勻，其均勻性和拼接方式比整體式好，工藝也簡(jiǎn)單。

分片拼裝式隔熱車廂結(jié)構(gòu)如圖2-23所示。該車廂各片拼裝的嵌合連接鋁型材斷面形狀如圖2-24（a）、(b)、（f）、（g）、（h）、（j）所示。

裝配時(shí)，車廂底板裝在車廂底架（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回橫梁螺栓面連，底板后端與后門框采用嵌合緊固。車廂內(nèi)各廂壁之前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”字形鋁材地板或花紋地板，以及掛鉤、掛軌，導(dǎo)風(fēng)條，排水管，照明和報(bào)警裝置等。車廂裝配后，還須在其拼縫處注入聚氨酯泡沫材料，以增加密封性，減少熱傳導(dǎo)。

分片拼裝式聚氨酯注入發(fā)泡隔熱車廂的工藝流程大致是：

零部件制作→各片骨架焊接成形→鉚接內(nèi)外蒙皮→各片單獨(dú)注入聚氨酯發(fā)泡材料形成隔熱層→各片拼裝成車廂（包括后門框）→拼縫注入發(fā)泡材料→安裝廂內(nèi)連接件和附件。

（2）“三明治”板預(yù)制粘接式“三明治”板拼裝結(jié)構(gòu)是近年來發(fā)展起來的一種新型隔熱車廂結(jié)構(gòu)。它不但在冷藏車保溫車上得到迅速發(fā)展，而且在冷藏集裝箱上也被廣泛采用。

“三明治”板又稱復(fù)合板工夾層板。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框酯泡沫組合而成的隔熱層。

“三明治”板制造工藝流框大致如下：

①蒙皮下料，清洗，將蒙皮其中一人表面打磨粗糙，清除表而塵物，噴涂底漆；

②將一塊已經(jīng)上述處理的蒙皮放入形狀類似無蓋矩形飯盒的模具內(nèi)，噴漆表而朝上；

③蒙皮上表而滿噴粘膠液

④放置隔熱材料

⑤在隔熱材料的上表而滿噴粘膠液

⑥放置上蒙皮，注意將處理過的蒙皮表面朝向粘膠液

⑦真空加壓“三明治”框

⑧消除壓力、固化

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(qiáng)度。通常要求隔熱材料的壓縫強(qiáng)度達(dá)400kpa，拉伸強(qiáng)度為600kpa,剪切強(qiáng)度為300kpa.“三明治”板粘接的隔熱車廂結(jié)構(gòu)如圖2-25所示。

名片“三明治”框預(yù)制成形后，先用粘膠劑將其拼裝成車廂，然后車廂內(nèi)外拼縫處采用型、型等鋁型材，將其鉚接成整體。鉚接前 應(yīng)將鋁型材和鉚接的廂框表面縫洗干凈，然后在接合面處涂刷丁基框膠密封，后門框與后漆的連接除采用鉚接方法以外，還可采用焊接，螺栓連接等方法。圖2-26為“三明治”框粘接拼裝過程示意圖。

隔熱材料選料選用硬聚氨“三明治”板，制作中無需整體注放發(fā)泡式所要求的大型夾具，在拼裝、剪切“三明治”框粘接拼裝過程示意圖。

隔熱材料選用硬聚氨縫泡沫的“三明治”板，制作中無需整體注入發(fā)泡式方法幾乎是不可能做到的。

試驗(yàn)證明，采用“三明治”板材時(shí)，可以及時(shí)檢查其外觀和內(nèi)在質(zhì)量，如是否存在“空穴”，“燒心”等缺陷，但這對(duì)于采用注入發(fā)泡式方法幾乎是不可能做到的。

試驗(yàn)證明，采用“三明治“板粘接拼裝的隔熱車廂總傳熱系數(shù)K值和縫氣倍速數(shù)L值，均比采用分片拼裝硬聚氨酯注入發(fā)泡結(jié)構(gòu)的車廂低，此外，它還具備以下優(yōu)點(diǎn)：

①廂體外表平整，光滑、廂體質(zhì)量小；

②廂體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工序簡(jiǎn)便，適合成批和多品種生產(chǎn)

③車廂斷熱橋設(shè)計(jì)更為合理

④車廂隔熱，密封性能好，熱工指針可達(dá)國(guó)家專業(yè)指標(biāo)的A級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

但是它也存在粘接強(qiáng)度及車廂強(qiáng)度較差的問題

（三）隔熱車廂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

車廂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)除了要滿足有關(guān)整車的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以外，還應(yīng)使車廂具有適度的強(qiáng)度和剛度，力求減小自身質(zhì)量，工藝簡(jiǎn)簡(jiǎn)單，系列化，通用化和標(biāo)準(zhǔn)化程度高，具有良好的隔熱性能以及值用，維修和保養(yǎng)的方便性等。

1、隔熱層材料與厚度

（1）對(duì)隔熱層材料的要求

①發(fā)泡均勻，密度?。?/SPAN>

②導(dǎo)熱系數(shù)盡可能小，一般要求在0.045W/（m·K）以下

③對(duì)溫度變化的穩(wěn)定性要好，在-40至70℃的使用溫度范圍內(nèi)，使用性能要滿足規(guī)定的要求；

④具有一事實(shí)上的機(jī)械強(qiáng)度，能承受汽車在惡劣道路條件下的振動(dòng)，沖

⑤吸水性和吸濕性低，耐腐蝕，搞凍性能好

⑥無毒無味，透氣性小，隔熱材料使用和燃燒時(shí)，不得分解出有毒和有害氣體，

⑦價(jià)格低，易成形，可采用充填，澆注，噴涂等工藝形成車廂隔熱層。

(2)隔熱材料的種類，目前，普遍應(yīng)用的隔熱材料主要有聚苯乙烯沫和聚氨酯泡沫兩種。

聚苯乙烯泡沫是以含低沸點(diǎn)液體發(fā)泡劑的可發(fā)性聚苯乙烯顆粒，經(jīng)加熱預(yù)發(fā)泡后，在模具中加熱成型而得徽孔型蜂窩結(jié)構(gòu)的泡沫材料。其物理機(jī)械性能見表2-6。

聚氨酯泡沫隔熱材料是目前應(yīng)用十分廣泛的優(yōu)良隔熱材料，其主要物理機(jī)械性能為：導(dǎo)熱系數(shù)0.03W/（m·K），搞拉強(qiáng)度2500MP。搞壓強(qiáng)度2000MPa,與鋼板粘接力2900MPa,與膠合板粘接力1400MPa.

影響聚氨酯隔熱材料導(dǎo)熱系數(shù)的主要因素有：泡沫密度，氣泡直徑，氣泡獨(dú)立率，濕度和溫度等，如圖2-27所示。

         

隔熱材料在使用過程中會(huì)發(fā)生老化，因此隔熱車廂在使用6年左右時(shí)間就應(yīng)該按有關(guān)規(guī)定重新測(cè)定總傳熱系數(shù)，不符合規(guī)定的則應(yīng)降級(jí)使用。

（3）隔熱層厚度，隔熱層厚度由車廂的使用要求和選用的隔熱材料耐定。若選用聚氨酯泡沫隔熱材料，對(duì)于冷藏車，其厚度在50-120mm之間，對(duì)于保溫汽車，其厚度在30-70mm之間。若選用聚苯乙烯泡沫隔熱材料，其厚度一般比聚氨酯泡沫材料增加20%左右。

圖2-28為聚氨酯，聚苯乙烯泡沫隔熱材料的厚度與車廂總傳熱系數(shù)K值的關(guān)系，設(shè)計(jì)時(shí)可先按圖示尺寸選擇，然后再根據(jù)總傳熱系數(shù)K的計(jì)算公式進(jìn)行校核。

        

2、斷熱橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

由低熱阻材料相連的車廂內(nèi)外壁所構(gòu)成的熱流區(qū)稱為“熱橋”，盡管熱橋面積只占車廂面積的2%-5%，但對(duì)車廂總傳熱系數(shù)的影響卻很大。

設(shè)計(jì)斷熱橋的目的就是阻斷熱橋，排除車廂內(nèi)外蒙皮直接與金屬零件相連，為此將骨架分為兩類：即以承載為目的的主骨架和以耐熱為目的輔助骨架。

圖2-29示出了幾種斷熱橋的結(jié)構(gòu)。

分片拼裝式車廂斷熱橋如圖2-29（a）所示，它采用金屬主骨架與內(nèi)外蒙皮連接，利用輔助骨架將內(nèi)外主骨架連接成一整體。

圖2-29（b）為整體骨架式車廂斷熱橋結(jié)構(gòu)，它采用主骨架與外蒙皮連接，輔助骨架與內(nèi)蒙皮連接，而主，輔骨架彼此相連。

圖2-29（c）預(yù)制復(fù)合板式（即“三明治”式）車廂斷熱橋結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：內(nèi)蒙皮與主骨架連接，外蒙皮與輔助骨架相連，而主，輔骨架采用雙組分低泡聚氨酯膠粘接。

3、車廂門及附件

這里所述的車廂門與本章第二節(jié)廂式零接運(yùn)輸汽車的車廂門相比，要復(fù)雜得多，這是由兩者用途和使用條件相差較大。

隔熱車廂門在裝卸作業(yè)時(shí)，成為裝卸冷藏貨物的進(jìn)出通道，而在運(yùn)輸途中它卻成為廂壁一部分，因此，對(duì)車廂門的主要要求是，開啟自如，裝卸方便，關(guān)閉可靠，密封良好，具有道度強(qiáng)度，剛度和預(yù)期的使用壽命，此外，車廂門開啟度還應(yīng)符合交通規(guī)則。

車廂門結(jié)構(gòu)型式很多，可以從不同角度進(jìn)行分類，例如：

還有由幾種不同型式的車門組合而成的復(fù)合式車廂門。

圖2-30所示為幾種較為物殊的車廂門。圖中(a)為上門卷簾式，下門反沖式的復(fù)合門。下門的開啟和關(guān)閉采用空氣彈簧進(jìn)行。圖中（b）為兩扇鉸鏈后門外裝自動(dòng)起重的尾門。裝卸貨物時(shí)，尾門起重，運(yùn)輸時(shí)，兩扇門關(guān)緊，吊桿橫放在車廂內(nèi)的后門中部。圖中（d）為頂開式廂門，其優(yōu)點(diǎn)是便于使用吊裝機(jī)械裝卸貨物，而且?guī)T可自動(dòng)開啟，并可保持不同的開度。圖中（e）為后大門上裝有后小門結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點(diǎn)是：大門便于集中裝卸較大貨物，小門則利于分放零星裝卸貨物，以減少車廂內(nèi)外的熱交換，圖中（f）為車廂兩側(cè)壁和后壁均具有向上打開機(jī)構(gòu)，它們既是車廂壁又是車廂門，其優(yōu)點(diǎn)是：廂門打開時(shí)，便于集中，快速裝卸。圖中（g）為單開鉸鏈?zhǔn)胶箝T，它能根據(jù)貨物裝卸情況，決定后門的開度，圖中（h）為鉸鏈，折迭式復(fù)合后門。它比（g）示后門開啟程度更大、開啟更靈活，而且后門開啟的時(shí)所占空間更小，有利于裝卸安全。圖中（i）為拉移式側(cè)開雙門，其特點(diǎn)是：一是廂門開度可調(diào)，二是廂門開啟不占空間位置。

廂門的寬度和高度尺寸主要取決于門框的結(jié)構(gòu)尺寸，門與門框的配合間隙，門的數(shù)量和門的結(jié)構(gòu)型式等，門的厚度應(yīng)與廂壁一致，門與門框配合間隙應(yīng)根據(jù)門的結(jié)構(gòu)和密封條的斷面形狀進(jìn)行選擇，對(duì)于鉸鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)廂門，其配合間隙為10-20mm.廂門附件主要有門鉸鏈和門鎖機(jī)械，具體布置型式如圖2-31所示。

         

 

門鉸鏈型式較多，鉸鏈座和鉸鏈板常用3-5mm厚鋼板沖壓成形。也有采用鍛（鑄）鋼件，鋁合金鑄件或壓鑄件等。設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)車廂門質(zhì)量、密封銷緊力，供 應(yīng)材料及工廠的工裝設(shè)備等情況選取。

門鎖機(jī)構(gòu)型式較多，常用的兩種門鎖機(jī)構(gòu)如圖2-32所示。門鎖桿一般采用直徑20-30mm的鍍鋅鋼管或不銹鋼管，兩端焊接鎖扣，鎖扣一般為凸輪形，偏心圓柱形或小塊平板形。鎖扣座固定在上下門框上，其形狀，大小要根據(jù)所選用的鎖扣確定。門把手一般采用金屬壓型件，長(zhǎng)度多為300-500mm,厚為8-12mm.

          

車廂外附件主要包括：門梯（或稱腳踏板）和工作梯，由于車廂地板距離地面高度為1000mm左右，因此，在廂門下面設(shè)置門梯可以方便人員上下和貨物裝卸，對(duì)于機(jī)械冷藏車，還需在車廂前壁與側(cè)壁結(jié)合部位附近安裝工作梯并在駕駛室上方空間處安裝踏板，以方便對(duì)制冷機(jī)組進(jìn), 行檢修。

門梯和工作梯分為固定式和活動(dòng)式兩種，活動(dòng)式靈活方便，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜；

固定式簡(jiǎn)單，可靠，但它占據(jù)的空間較大，門梯與工作梯結(jié)構(gòu)型式如圖2-33所示。

  車廂內(nèi)附件主要有掛鉤和掛軌等。裝運(yùn)肉類胴體時(shí)，為保證運(yùn)輸食品不變質(zhì)，需使廂內(nèi)空氣保持良好的流通，將胴體掛置在廂內(nèi)。為此，在廂內(nèi)頂板上裝置了掛軌，掛軌上安裝了掛鉤。掛鉤可在掛軌上面定或沿掛軌移動(dòng)。圖2-34為掛鉤和掛軌的幾中型式。為防止胴體因其慣性力作用而發(fā)生擺動(dòng)和滑動(dòng)，一般在廂內(nèi)兩側(cè)壁之間連有欄索，將胴體沿車廂縱向攔成向個(gè)區(qū)域。

   為了引導(dǎo)廂內(nèi)空氣沿正確方向流動(dòng)，使廂內(nèi)溫度趨于均勻。通常在廂內(nèi)前壁、側(cè)壁和后門內(nèi)板上裝有導(dǎo)風(fēng)條，導(dǎo)風(fēng)條截面一般為矩形和梯形。四壁導(dǎo)風(fēng)條還起保護(hù)廂壁不被貨物撞傷的作用。車廂板上面通常鋪裝異型地板結(jié)構(gòu)如圖2-35所示。

       

當(dāng)清洗車廂地板，冷凍食品融解和制冷裝置除霜時(shí)，廂內(nèi)底板經(jīng)常積水，除了異形地板可起臨時(shí)貯水作用外，還必須設(shè)置漏水管（排水管）以便將積水及時(shí)排除干凈。漏水管除具排水功能外，還應(yīng)具良好的密封功能，在不排水時(shí)，漏水管能自動(dòng)密封，以保證隔熱車廂的隔熱性能。圖2-36為常見的一種漏水多到一定程度時(shí)，依靠積水的重力將橡膠管脹開排水。另一種漏水管為一截塑料管，上端與車廂底板齊平或略低，下端通到廂外，并用塞子將其出口封死，需放水時(shí)，將塞子打開即可。漏水管的布置與數(shù)量應(yīng)根據(jù)車廂總布置確定。

 為防止運(yùn)輸或裝卸貨物時(shí)不慎撞壞制冷裝置，一般在廂內(nèi)安裝有蒸發(fā)器保護(hù)架，如圖2-37所示。

4、副車架

副車架就是車廂的底板骨架，它是車廂的一部分。它支承著車廂的總質(zhì)量，同時(shí)運(yùn)過它將車廂安裝在汽車車架上（見圖2-4）。為防止副車架對(duì)主車架縱梁產(chǎn)生應(yīng)力突變，通常將副車架縱梁前端設(shè)計(jì)成圖2-38所示的幾咱型式。

           

（四）冷藏車、保溫車汽車車藏隔熱壁的傳熱系數(shù)計(jì)算

     車廂隔熱壁傳熱系數(shù)K是冷藏車、保溫車熱工計(jì)算的一個(gè)重要參數(shù)。它可按穩(wěn)定傳熱和非穩(wěn)定傳熱兩種方法求解。鑒于冷藏車、保溫車實(shí)際運(yùn)行的車廂溫度場(chǎng)是隨時(shí)間不斷變化，因此，按非穩(wěn)定傳熱工況計(jì)算更切合實(shí)際。然而實(shí)際運(yùn)行的環(huán)境溫度，空氣的相對(duì)流速，廂內(nèi)溫度不均勻性等多種因素的變化極為復(fù)雜，加之非穩(wěn)定傳熱計(jì)算異常繁瑣，故廂壁傳熱系數(shù)一般仍采用穩(wěn)定傳熱的方法計(jì)算。

     穩(wěn)定傳熱是指隔熱廂壁的溫 度分布和熱流大小不隨時(shí)間而改變，即具有穩(wěn)定的溫度場(chǎng)，但是，理論上的穩(wěn)定傳熱在實(shí)際使用條件下是不存在的。如果把某一時(shí)間內(nèi)的環(huán)境溫度視為定值，并借助制冷或加熱設(shè)備使車廂內(nèi)的溫度保持穩(wěn)定，這樣按穩(wěn)定傳熱計(jì)算是可行的。并可大簡(jiǎn)化計(jì)算。

1、車廂隔熱壁的傳熱過程

   車廂各壁板（包括頂板，底板，左右側(cè)壁、前壁以及后門等）均視為隔熱平壁（平板）。由于車廂壁板內(nèi)外存在溫度差，因此就必然產(chǎn)生熱傳導(dǎo)現(xiàn)象。當(dāng)熱量從隔熱平壁（平板）。由于車廂壁板內(nèi)外存在溫度差，因此就必然產(chǎn)生熱傳導(dǎo)現(xiàn)象。當(dāng)熱量從隔熱平壁一側(cè)傳至另一使時(shí)，一般經(jīng)歷三個(gè)過程，即：高溫空氣中的熱量傳至高溫一側(cè)平壁表面，隔熱平壁內(nèi)的熱傳導(dǎo)，即熱量從隔熱平壁高溫一側(cè)表面?zhèn)鞯降蜏匾粋?cè)表面，熱量從隔熱平壁低溫一側(cè)表面?zhèn)髦恋蜏匾粋?cè)的空氣中，上述傳熱平壁高溫一側(cè)表面?zhèn)鞯降蜏匾粋?cè)表面，熱量從隔熱平壁低溫一側(cè)表面?zhèn)髦恋蜏匾粋?cè)的空氣中。上述傳熱過程可以看成是以熱傳導(dǎo)為主要形式的隔熱平壁內(nèi)的傳熱和以對(duì)流換熱，熱輻射為主要形式的隔熱壁面的邊界傳熱。

對(duì)于材質(zhì)均勻的隔熱平壁，單位時(shí)間內(nèi)通過平壁的熱量Q為：

     

式中--隔熱平壁的傳熱系數(shù)（=, 1/R）[W/（m2·K）]，R為隔熱平壁的傳熱阻（m2·K/W）；

   F—隔熱平壁的傳熱面積（m2）

   --隔熱平壁的兩側(cè)溫度差（K）。

        值反映了車廂平壁的傳熱程度，值越大，傳熱過程越強(qiáng)烈，也就是說，在同樣傳熱面積和車廂內(nèi)外溫差的情況下，傳遞的熱量越多，車廂隔熱性能越差，反之，車廂隔熱性能越好。

2、車廂隔熱平壁內(nèi)的傳熱

車廂隔熱平壁內(nèi)部的傳熱形式主要是熱傳導(dǎo)。如果把單位時(shí)間和單位面積所通過的熱量稱為熱流密度q(W/m2),則由傅立葉定律表述為：

    

式中--溫度梯度（K/m）;

    --材料導(dǎo)熱系數(shù)[W/(m·K)]

  式中負(fù)號(hào)表示熱量傳遞方向與溫度梯度方向相反，即指向溫度降低的方向，導(dǎo)熱系數(shù)表示材料導(dǎo)熱能力的大小，其值與材料的種類有關(guān)，一般金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)較高，非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)較低，空氣的導(dǎo)熱系數(shù)最小，車廂骨架常用材料在常溫壓下的導(dǎo)熱系數(shù)值見表2-7

    （1）單層均勻平壁導(dǎo)熱計(jì)算，當(dāng)隔熱平壁的長(zhǎng)度和寬度比其厚度大得多，而且平壁兩側(cè)面分別保持溫度T1和T2時(shí)，可視其熱量?jī)H沿壁面法線方向傳導(dǎo)導(dǎo)，即溫度只沿垂直于壁面X方向變化（見圖2-39）。

       

設(shè)距離左側(cè)壁X處，厚度為dx的薄層溫度差為，根據(jù)傅立葉定律，經(jīng)過該薄層的熱流密度為：

式中--隔熱平壁兩側(cè)面的溫度差（K）；

 R—隔熱平壁的熱阻（m2·K/W）.

(2)多層均勻平壁導(dǎo)熱計(jì)算，實(shí)際的車廂壁板除了隔熱層以外，還有內(nèi)外蒙皮，因此可視其為多層均勻的平壁，其導(dǎo)熱模型如圖2-40所示。

假設(shè)平壁面積很大，各層厚度為和各層材料的導(dǎo)熱系數(shù)分別和，并均視為常數(shù)，已知平壁內(nèi)外側(cè)表面的溫度分別為T1和T4，且T1>T4，設(shè)多層平壁各層之間接觸良好，無接觸熱阻產(chǎn)生，故分界面接觸處無溫度驟降。在穩(wěn)定導(dǎo)熱的情況下，平壁釋放的熱量應(yīng)和它吸收的熱量相等，因此通過各層熱量也必然相等，根據(jù)式（2-7），每層的熱流密度為：

將上式各層溫差加并簡(jiǎn)化得：

（3）多層非均勻平壁導(dǎo)熱計(jì)算，當(dāng)因熱橋而形成的熱流短路時(shí)，平壁的溫度分布就不能按一維穩(wěn)定溫度場(chǎng)來研究，具有熱橋短路的多層非均平壁導(dǎo)熱可按圓弧熱流法進(jìn)行計(jì)算。圓弧熱流法基于下列假設(shè)

①凡與外壁金屬板相邊接的多屬骨架，其溫度與外壁金屬板的溫度相同，細(xì)小金屬連接體的導(dǎo)熱不予考慮；

 

②熱流在金屬骨架兩側(cè)按圓弧狀流線從高溫向低溫流動(dòng)，在轉(zhuǎn)過90度角度后，熱流垂直于壁板（見圖2-41）；

               

③不同材料相互密接，接觸結(jié)構(gòu)如圖2-41所示，圖中可將兩根金屬骨架之間的區(qū)域劃分成一個(gè)單元，其中包含4個(gè)熱流區(qū)，即ⅠⅡⅢ和Ⅳ區(qū)，各區(qū)傳熱過程如下：

Ⅰ區(qū)：此區(qū)寬度就是圖示的金屬骨架寬度

（木楞寬度）b,根據(jù)假設(shè)沿寬度b向的溫度和外壁表面溫度相同，當(dāng)內(nèi)外壁面的溫度差為1K時(shí)，則通過該區(qū)傳熱面積為F的熱量為：

如取隔熱壁的高度（其方向垂直于寬度b向）為1m,則1區(qū)面積F=bx1m，因此通過該傳熱面積F的熱量為：

 

式中h1—金屬骨架筋板厚度（m）

 h2—斷熱橋（木楞）厚度（m）

  h3—斷熱橋（木夾板）厚度（m）

  —金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)[W/(m·K)]

  —斷熱橋材料的導(dǎo)熱系數(shù)[W/(m·K)].

Ⅰ區(qū):熱流從金屬骨架之筋板右緣向右沿圓弧方向通過隔熱材料到達(dá)圖示A-A線，然后沿著垂直于A-A線方向流向內(nèi)壁。由金屬骨架筋板傳出的熱流路程是逐漸變化的，也就是說，熱流的最小圓弧半徑=0，熱流最大圓弧半徑可根據(jù)從外壁面?zhèn)魅氲臒崃髋c金屬骨架筋板右緣傳出的熱流抵達(dá)A-A線時(shí)，熱阻值應(yīng)相等的條件，即：

                   

3、車廂隔熱壁邊界的傳熱

（1）空氣與隔熱壁表面的對(duì)流換熱，對(duì)流換熱是流體與某一固體表面相接觸所產(chǎn)生的換熱過程，它是由于流體的對(duì)流和流體分子間的導(dǎo)熱聯(lián)合作用的結(jié)果，對(duì)流換熱可分為自然對(duì)流和強(qiáng)制對(duì)流。自然對(duì)流是由于流體各部冷熱不均而引起的流動(dòng)，強(qiáng)制對(duì)流則由于外部的作用，例如風(fēng)機(jī)或其他壓差作用而產(chǎn)生的流體流動(dòng)。無論是哪種形式的對(duì)流換熱，單位時(shí)間，單位面積上所交換的熱量均可用牛頓公式計(jì)算：

2、隔熱車廂的熱負(fù)荷計(jì)算

   冷藏車、保溫車隔熱車廂熱負(fù)荷的計(jì)算是設(shè)計(jì)，選用制冷裝置和加溫設(shè)備的依據(jù)，隔熱車廂熱負(fù)荷計(jì)算分別如下：

（1）從車廂外經(jīng)隔熱壁傳入車廂內(nèi)的熱量Q1

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                              湖北程力專用汽車有限公司銷售部

                                       2011-07-22

 

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