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1. 研究目的与意义(文献综述)
制冷技术是为适应人们对低温条件的需要而产生和发展起来的。随着科学技术和社会文明的进步,制冷的应用几乎渗透到各个生产技术、科学研究领域,并在改善人类的生活质量方面发挥巨大作用[1]。随着我国社会经济和人民生活水平的日益提高,人民对于各类新鲜果蔬的需求也是与日俱增,冷藏运输便在这样的背景下开始了急速的发展。冷藏运输主要是通过低温降低食品及微生物的新陈代谢,以保持食品的鲜度、味觉和营养价值 [2]。而冷藏集装箱作为冷藏运输中的工具之一,便在这样的背景下迅速崛起,并对传统的船舶冷藏舱和专业冷藏船, 甚至对路上冷藏列车产生了巨大的冲击[3]。冷藏集装箱在国内的发展首先兴起于海运,现已有上海、大连至日本的冷藏集装箱运输特快定时航线。其次,冷藏集装箱在我国公路上也得到了一定的应用,如沃尔玛、可口可乐都组建了自己的冷藏集装箱运输车队。汉欧国际作为我国的冷链运输代表之一,发展十分迅速。自2016年9月发展冷链运输至2017年11月,汉欧共运行44个冷柜,冷链货物总运量1000吨,总计货值人民币1000万。货品种类涵盖法国红酒;德国波兰的啤酒、饼干;白俄罗斯的牛奶、果汁、冰淇淋、橄榄油、奶酪、蜂蜜;哈萨克斯坦的葵花籽油、红花籽油、面粉等 [4],显著提高了我国人民的生活质量。
冷藏集装箱是一种具有主动制冷功能的运输设备,一般情况下,在外界温度中能使箱内温度保持在(-25~25)℃之间的任一温度。制冷装置的标准电源一般为440v×50hz×3φ,并且在装有内藏变压器以后,世界各国主要港口的电源一般都可使用[2]。根据集装箱的外尺寸,可分为20×8×8ft6in,简称20尺货柜;40×8×8ft6in,简称40尺货柜;及近年较多使用的40×8×9ft6in,简称40尺高柜。关于冷藏集装箱的分类,从制冷方式上可以划分为机械式冷藏集装箱、耗用冷剂式冷藏集装箱、隔热集装箱以及气调冷藏集装箱等,冷藏集装箱也可按照吨位分为微型、轻型、中型、重型。另外根据货物所储存的温度不同,冷藏集装箱也可以进行温度区域划分,以提升冷藏集装箱的冷藏功能[5]。由于冷藏集装箱本身并没有冻结能力,因此一般情况下在装箱前需要对货物进行预冷,使货物温度降低到给定温度以下,然后装箱。所以冷藏集装箱是一种带有制冷装置,能把具有一定温度的货物保持在该温度下进行运输的绝热集装箱。冷藏集装箱相较于冷藏舱或专用冷藏船有许多优点,如对货物可以在发货地点装入集装箱直接运到收货单位,避免了中途因经过多种运输方式(如汽车、铁路、海运等)而对货物进行装卸,保证了货物的质量。并且集装箱可以采用托盘装货,所以冷藏集装箱在不同运输方式之间联运时,装卸作业的机械化程度极高,从而降低了装卸费用。冷藏集装箱是所有集装箱中,技术要求最高,管理最复杂的一种集装箱,但在开展集装箱运输时,又是必不可少的一种十分重要的集装箱[6]。
在国内外,大多数研究者都在致力于研究冷藏集装箱的节能创新技术,以提高其经济性,其中有一部分研究者都采取了利用相变材料来提高冷藏集装箱的经济性的方案。童山虎[7]等人的团队研究开发了一种基于相变蓄冷的冷链集装箱技术,其是通过在蓄冷箱内安装10块蓄冷板,并利用蓄冷板内相变材料固-液相变时的吸热特性,实现为蓄冷箱内降温保冷的目的。roberto fioretti[8]等人的团队则是利用一种相变材料(pcm),通过将一个外相变材料层与一个隔热夹层板结合起来,以减少由外部气候条件引起的热通量,来改善冷藏集装箱外壳热性能。而ludmiafilina-dawidowicz[9]等人的团队则采用了基于弹性密封部件,将相邻容器之间的间隙与环境隔离的新技术,在不影响集装箱或制冷机组设计、不改变其运行方式的情况下,显著降低了冷藏集装箱的能耗。另外还有zili yang[10]等人的团队提出了一种新型的混合冷却系统,该系统采用喷雾技术改善超大型集装箱船货舱冷藏集装箱(冷藏箱)的热状况和装载能力。而在另一方面,国外的汉堡南美公司[11]则推出了新的远程集装箱管理技术,其可以利用rcm实时监控冷藏集装箱内的温度、相对湿度和氧气及二氧化碳的浓度等因素,并且用户也可以监控他们的供应链,并使其更加有效和可靠。
2. 研究的基本内容与方案
2.1基本内容和目标
本课题是根据选定的冷藏集装箱尺寸(20ft)、冷冻货物种类及运输线路等基本条件,对冷藏集装箱的库体结构及保温材料进行初步的设计计算,然后结合低温冷藏集装箱的控温范围、设备维修、融霜操作及送风方式等实际需求,设计一套机械式制冷系统,以维持低温冷藏集装箱在运输过程中的保温需求。之后根据所设计的冷藏集装箱制冷系统绘制制冷系统原理图、设备平面布置图及电气控制原理图。
2.2技术方案和措施
3. 研究计划与安排
1、第1-2周,查阅资料,完成论文的开题报告;
2、第3-5周,完成外文的翻译工作,了解冷藏集装箱常规制冷系统的工作原理;
3、第6-7周,完成冷藏集装箱库体结构的初步设计及热负荷计算;
4. 参考文献(12篇以上)
[1]吴业正.制冷原理及设备[m].西安:西安交通大学出版社,2005.
[2]王世良.机械制冷冷藏集装箱与运输[m].北京:人民交通出版社,2005.
[3]黄健,杜恩杰等.国内外食品冷藏链行业的现状与发展[j].食品科学,2004(11):404-410.
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