冷藏集裝箱保溫涂層經(jīng)濟厚度的計算和絕熱性能的分析

1、在冷藏集裝箱的壁面涂一層或者多層絕熱材料 , 可以有效提高集裝箱的保溫性能。 保溫層越厚 , 節(jié)能效 果越好 , 但是投入的資金也就越多 , 所以過厚的保溫層 并不一定經(jīng)濟。使熱損失代價與保溫投資費用之和最 小的保溫層厚度稱為經(jīng)濟厚度 ; 確定經(jīng)濟厚度涉及到 影響熱量傳遞的諸多因素 , 以及熱價格、 涂料造價和使 用年限、 維護維修費用等因素。通常 , 集裝箱采用單層的絕熱材料保溫 ; 對于有特 殊要求的冷藏集裝箱 , 如果單層的保溫層不能滿足要 求 , 也可以考慮選擇不同的材料做雙層或者多層保溫。 另外 , 所選用的保溫材料要求具有良好的太陽光反射 率和抗氧化性 , 以及良好的防水隔潮效果。

2、1單層保溫經(jīng)濟厚度的計算集裝箱的保溫年總費用為保溫層和維護保養(yǎng)投資費的年分?jǐn)傎M用 , 以及年熱損失費用之和。 其中保溫層 的投資與厚度、 造價和維護費用有關(guān) , 總造價按壽命期 分?jǐn)偟侥?; 而熱損失與熱價格和散熱熱流有關(guān) ; 而散熱 熱流與箱內(nèi)溫度和環(huán)境溫度之間的溫差有關(guān) , 也與保 溫材料的熱阻有關(guān) , 即與它的導(dǎo)熱系數(shù)、 厚度和表面積 有關(guān) :(1式中 :F 年總費用 , 元 ;P 單位體積保溫材料的造價 , 元 /m 3; ! 保溫涂層厚度 , m;P ' 單位面積維護造價 , 元 /m 2; N 保溫層投資年分?jǐn)偮?, % ;! "!"! ! ! ! &q

3、uot;! "成果與經(jīng)驗冷藏集裝箱保溫涂層經(jīng)濟厚度的計算和絕熱性能的分析闞安康 , 韓厚德 , 陳威(上海海事大學(xué) 商船學(xué)院 , 上海 , 200135摘要 :對冷藏集裝箱添加保溫層的經(jīng)濟厚度做了分析 , 推導(dǎo)出計算公式 , 并對其節(jié)能效果通過實例做分析比較。選擇合適的絕熱材料和合理的經(jīng)濟厚度 , 加上正確的施工工藝 , 可以提高冷藏集裝箱的 保溫性能 , 獲得可觀的經(jīng)濟效益。關(guān)鍵詞 :保溫涂層 ; 經(jīng)濟厚度 ; 絕熱效果 ; 絕熱材料 ; 費用節(jié)約中圖分類號 :V169.42文獻標(biāo)識碼 :A文章編號 :1005-7439-05-0265-03The Analysis on the

4、Economical Thickness and Insulating Effect of theRefrigerated Container' s Insulating LayerKAN An-kang , HAN Hou-de , CHEN Wei(Merchant marine college, Shanghai maritime university , Shanghai 200135, ChinaAbstract :Through researching on the economical t hickness of the Refrigerated Container

5、9;s Insulating Layer, I deduced the calculating formulas of how to get it, both single and double insulating layer. And I analyzed the insulating effect based on the case. The correct choice of the insulating material, the economical thickness and the working method, can improves the insulating abil

6、ity and benefits you considerably.Key words:insulating layer, economical thickness, insulating effect , insulating material expense-saving交通部研究型實驗室建設(shè)項目第 26卷第 6期 2005年 12月能源技術(shù)ENERGY TECHNOLOGY 265B 熱能價格 , 元 /J; ! s 年運行時間 , s ;t w , t o 分別為集裝箱內(nèi)壁和環(huán)境平均溫度 , K ; " 絕熱材料的導(dǎo)熱系數(shù) , W/(m K ; #o 保溫層外表面與周圍空氣間

7、的對流輻射聯(lián) 合傳熱系數(shù) , W/(m 2 K 。為了得到總費用最小 , 對變量 $求導(dǎo)并令其等于 0:(2式中 , t w 為保溫層的內(nèi)側(cè)溫度 , 即集裝箱表面溫度。 整理以后可以得到保溫層的經(jīng)濟厚度計算公式 :(3這里可以看到 :對于給定的保溫材料 , 由于導(dǎo)熱系 數(shù) " 和單價 P 等一定 , 因此經(jīng)濟厚度 $主要取決于溫 差 (t w -t 0 。2保溫效果通常 , 冷藏集裝箱各壁的厚度不完全相同 , 添加涂層以后 , 各壁的等效導(dǎo)熱系數(shù)會發(fā)生變化 , 計算公式為 :(4式中 :K 第 ! ! 面等效傳熱系數(shù) , W/(m 2 K ;$ 第 ! 面的箱壁厚度 , m ; &q

8、uot; 第 ! 面箱壁導(dǎo)熱系數(shù) , W/(m K 。 當(dāng)箱體內(nèi)冷量已知時 , 在允許的溫降條件下 , 保溫 時間可以根據(jù)下面的公式計算 :(5! 時間 , s ;K 第 ! ! 個冷藏集裝箱壁的傳熱系數(shù) , W/(m 2 K ; A 第 ! 個冷藏集裝箱壁面換熱面積 , m 2; M c 箱體內(nèi)的冷量 , kJ/K 。冷藏集裝箱添加涂層以后 , 增加了壁面的熱阻 , 使 冷藏集裝箱的保溫時間增加 , 節(jié)約了能量。 假設(shè)收回保 溫層投資的年限為 n 年 , 利用因添加保溫層而多獲得 的收益等于保溫層的支出 , 可以得到公式 :(6式中 :%& 添加涂層以后單位冷量可以節(jié)約的 費用 ,

9、元 /kJ;q 添加涂層后散熱流量 , kJ/h ; t h 年運行時間 , h 。3實例計算以 508mm(20英寸 標(biāo)準(zhǔn)集裝箱為實例計算 , 冷藏箱體的尺寸 :6.1m ×2.44m ×2.44m (容積 23.3m 3 , 箱體 采用 VIP 和聚氨酯板制成。該冷藏集裝箱常年營運在 低緯度的東南亞地區(qū) , 環(huán)境溫度為 38 , 沒有保溫層的 時候 , 集裝箱的基本情況見表 1:現(xiàn)在箱體內(nèi)的溫度為 0 , Mc=8.1×104kJ/K 。利用 公式 (5 計算可以得到 , 如果允許溫升 10 , 該冷藏集 裝箱的保溫時間 %!為 23.92h 。分析冷藏集裝箱

10、的實際情況 , 因為集裝箱營運的 海域在低緯度 , 受強烈陽光照射 , 所以根據(jù)實際工況 , 選擇一種反射型的絕熱涂料作為保溫層材料。該絕熱涂 料的導(dǎo)熱系數(shù) 為 0.030W/(m K, 造價為 600元 /m 3。假 定其表面的換熱系數(shù) 0為 8.70W/(m 2 K , 保溫層投資年分?jǐn)偮?N 為 25%, 熱價格 B 為 6.5×10-6元 /J 。根據(jù)公 式 (3 可以得到涂層的經(jīng)濟厚度為 (=0.00039m 。由于保溫涂層的添加 , 利用公式 (4 , 冷藏集裝箱 各個壁面的傳熱系數(shù) k 變化見表 2:表 2增加涂層后冷藏集裝箱各箱板的傳熱系數(shù) /W m -2 K -1頂

11、板兩側(cè)板底板前板后板根據(jù)公式 (5 可以計算出 , 添加涂層以后 , 在制冷 機組停機的狀態(tài)下 , 冷藏集裝箱的溫升 10 所需要的 時間為 25.19h , 添加涂層以后 , 保溫時間可以 延 長闞安康等 : 冷藏集裝箱保溫涂層經(jīng)濟厚度的計算和絕熱性能的分析 266(上接第 250頁 國內(nèi)外先進泄漏探測系統(tǒng) , 以便盡早 發(fā)現(xiàn)和排除事故隱患。(9 建立科學(xué)的管道運行操作規(guī)程并嚴(yán)格執(zhí)行 , 對 操作人員進行崗位培訓(xùn) , 提高其業(yè)務(wù)素質(zhì)和操作水平。 (10 建立完善的管道維護體系和規(guī)程 , 提高系統(tǒng)的 維修性水平。(11 對管道標(biāo)以明顯標(biāo)志 , 加強巡線和宣傳力度 , 杜絕人為破壞。參考文獻1魏

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15、 西 安石油學(xué)院學(xué)報 (自然科學(xué)版 2003, 18(1 :47-50. 15賀新建 . 關(guān)于城市地下天然氣管道、閥門并泄漏原因及 對策 J. 消防科學(xué)及技術(shù) , 2000, (4 :48-49.1.27h 。 在沒有添加涂層的時候每小時損失能量折合成2.21元 /kW ; 添加涂層以后降為 2.09元 /kW ; 假定冷藏 集裝箱按照每年營運 252天計算 , 利用公式 (6 , 投資 回收期 n 為 0.23年 , 也就是說 , 一個季度就可以收回 涂層的投資。4說明(1 如果單層保溫層不能滿足冷藏集裝箱特殊的 保溫要求 , 就要選擇雙層 (或者多層來做保溫層 , 其計 算可以參考下列公式 :(7 式中 , 下標(biāo) 1表示外層 , 下標(biāo) 2表示內(nèi)層。假定內(nèi)層 2的厚度一定 , 求 dF 1 =0得 ,整理得 :(8式中表示內(nèi)外保溫層絕熱材料經(jīng)濟厚度 ! 1和 ! 2的關(guān)系 , 可以利用公式 (3 計算出 ! 2, 然后求出 ! 1, 選擇 材料要考慮到絕熱材料的很多方面的因素 ; 一般要求 , 外層的絕熱材料要具有良好的太陽反射率 , 抗氧化燃 燒性 , 內(nèi)層要求具有良好的絕熱性和耐水性。(2 文中的冷藏集裝箱沒有添加涂層的數(shù)據(jù)是實 際工況數(shù)據(jù) , 添加涂層也是在設(shè)定工況下的計算數(shù)據(jù) , 但保溫層的維護費用、投資年限分?jǐn)偮实?, 則是估