基于車廂表面積的冷藏車隔熱性能要素研究

王軍 李睿申

（中汽研汽車檢測中心（天津）有限公司）

冷鏈物流是一種保持在低溫環境下可以將易腐食品運往任何地方的運輸媒介，其可以有效延長易腐食品的保質期[1-2]。為了推動冷鏈行業的發展，完善產業布局，國家推出了冷藏車最新國家標準《道路運輸食品與生物制品冷藏車安全要求及試驗方法》，即GB 29753—2013，最新標準于2014 年7 月開始正式實施。新國標規定了冷藏車的技術要求、隔熱性能和保溫性能及相關的試驗方法。冷藏車的隔熱性能和保溫性能作為運輸的重要條件，可以使對溫度有特定要求的貨物始終處于適合于運輸的溫度環境下[3-4]。然而按照GB 29753—2013 給出的總傳熱系數公式計算車廂內、外表面面積時，并沒有考慮車廂自身帶有的輪拱、倒角等特殊結構和車廂表面的不規則性。文章在此基礎上，提出了通過另一種廂體傳熱面積的計算來計算總傳熱系數的方法。該方法從實際情況出發，考慮了車廂自身的特殊結構和車廂表面的不規則性，使計算得到的總傳熱系數更加準確，對冷藏車隔熱性能試驗的研究有重要意義。

1 冷藏車的分類

1.1 冷藏車分類

在國標GB 29753—2013 中，根據運輸貨物的種類將冷藏車分為運輸易腐食品的冷藏車和運送生物制品的冷藏車。當環境溫度為303 K 時，按冷藏車車廂內平均溫度保持的范圍，進一步地根據物品溫度要求的不同進行細分。

1.2 車廂隔熱性能限值要求

根據冷藏車種類的不同，又將冷藏車車廂隔熱性能的限值要求分為2 種類別，如表1 所示。

表1 車廂隔熱性能限值要求W/（m2·K）

2 冷藏車車廂表面積的計算

根據GB 29753—2013 的要求，總傳熱系數的計算，如式（1）所示。

式中：K—總傳熱系數，W/（m2·K）；

W——測量期內總熱功率的算術平均值，W；

S——廂體傳熱面積，m2；

ΔT——測量期內車廂內外溫差的算術平均值，K；

Si——車廂內表面面積，m2；

Se——車廂外表面面積，m2。

車廂內表面面積Si和車廂外表面面積Se的計算公式，如式（3）和式（4）所示。

式中：WI——X軸方向的內部表面積區域的寬度，m；

LI——Y軸方向的內部表面積區域的長度，m；

Wi——Z軸方向的內部表面積區域的高度，m；

WE——X軸方向的外部表面積區域的寬度，m；

LE——Y軸方向的外部表面積區域的長度，m；

We——Z軸方向的外部表面積區域的高度，m。

由式（1）～ 式（4）可知，總傳熱系數K與箱體傳熱面積S相關，然而在計算S時，一般是將冷藏車廂按照規則的長方體進行計算，并未考慮車身的結構特點和表面不規則性（如輪拱、倒角等特征）[5]。

為了使總傳熱系數K的計算更加準確，在計算箱體傳熱面積S時，將車身自有的結構特點和表面不規則性考慮進去。常見的車廂類型有A、B 和C 3 種[6]，分別對這3 種車廂進行討論和試驗。

2.1 車廂寬度的計算

1）車廂樣式A。其橫截面，如圖1 所示。

圖1 式樣A 車廂橫截面

在計算此車廂內部表面積時，不考慮內部某些不易測量和計算的形狀。根據圖1 中各個區域的寬度，計算WI和WE的算術平均值：

2）車廂樣式B。其橫截面，如圖2 所示。

圖2 式樣B 車廂橫截面

計算WI和WE的算術平均值：

3）車廂樣式C。其橫截面，如圖3 所示。

圖3 式樣C 車廂橫截面

車廂底部帶有輪拱。根據車廂C 的特點，計算WI和WE的算術平均值：

2.2 車廂長度的計算

根據車廂A、B 和C 的橫截面可以計算出WI的寬度，而根據車廂縱截面圖則可以計算出Y軸方向的內部和外部表面積區域的長度LI的算術平均值，如圖4 所示。

圖4 車廂縱截面圖

根據圖4，計算LI和LE的算術平均長度：

2.3 車廂高度的計算

根據車廂的Z軸截面圖，可以計算出車廂高度的算術平均值，如圖5 所示。

圖5 車廂Z 軸截面圖

3 試驗結果

選取A、B 和C 3 種車廂進行試驗，根據上節計算車廂長度、寬度和高度的公式得到車廂內外部長度、寬度和高度信息，如表2 所示。

表2 車廂基本信息 m

當車廂內外溫差ΔT為25 K，總熱功率為300 W時，根據計算內外表面積的公式和計算總傳熱系數的公式，得到的試驗結果數據，如表3 所示。

由試驗結果可知，文章提出的計算內外表面面積的方法符合車廂隔熱性能的限值要求，而且該方法得到的試驗數據比傳統方法得到的數據更準確，更符合實際情況。

4 結論

文章提出了一種比傳統方法更能準確計算車廂隔熱性能指標的方法。該方法在計算冷藏車車廂內外表面面積時，考慮了車廂帶有輪拱、倒角和不規則表面等特有的結構特點，設計的試驗方法也更加符合目前對計算冷藏車車廂隔熱性能指標的實際情況，而且得到的總傳熱系數數據比GB 29753—2013 的更加準確，也更加符合實際需求。該方法為冷藏車廂體隔熱性能研究提供了一個基礎，有助于企業加強對冷藏車隔熱性能的研究，提升冷藏車產品品質。但是，隨著隔熱材料的升級，如何設計更優的隔熱性能試驗方法也是下一階段將要考慮的問題。