在冷链运输中保温集装箱的研究现状方瑞

在冷链运输中保温集装箱的研究现状方瑞
发布时间：2022-01-18T06:32:40.209Z 来源：《基层建设》2021年第29期作者：方瑞[导读] 随着物流的快速发展和冷链物流技术的不断进步，我国生鲜电商行业保持了较快的发展速度。

铁路冷链运输量在我国冷链运输市场需求量占比较低，铁路冷链运输未能发挥其载重量大、运输里程长合肥货运中心安徽省合肥市 230000摘要：随着物流的快速发展和冷链物流技术的不断进步，我国生鲜电商行业保持了较快的发展速度。

铁路冷链运输量在我国冷链运输市场需求量占比较低，铁路冷链运输未能发挥其载重量大、运输里程长、全天候运行、节能环保等技术优势[1]。

为了提高运输效率，本文对保温集装箱的进行了介绍，并从送风方式，码垛方式和相变材料应用分析了保温集装箱的研究现状，积极响应国家的一带一路战略和供给侧改革战略，为完善其的实施落实添砖加瓦。

关键词：送风方式；码垛方式；相变材料
1冷链运输中的保温集装箱1.1保温集装箱介绍保温集装箱，是指具有绝热的箱壁、箱门、箱底和箱顶，能阻止集装箱内外热交换的集装箱，用于装运需要控制温度的货物，目前，国际上对保温集装箱的研究主要集中在冷藏集装箱，这种集装箱是具有较强的隔热性能，能保持一定温度和湿度要求、适用于运输易腐货物的特种集装箱。

随着制冷与控制技术的发展，其适货范围已迅速扩大到化工产品、生化产品、医药产品、鲜花等活体动植物和高精尖电子产品等领域。

1.2保温集装箱的技术要求冷藏集装箱运输成本一般要比普通集装箱高出40%-60%。

因此，如何有效降低冷藏集装箱运输成本成为冷链物流企业运营的重要研究方向，也对冷藏集装箱提出了更高的技术要求。

具体技术要求包括[2]：（1）制冷机组节能性能要好；（2）冷藏集装箱自重要轻；（3）制冷机组所占空间要小；（4）制冷机组可靠性要高；（5）制冷机组造价要低。

2冷藏运输中保温集装箱的研究
2.1送风方式的影响内部温度是保温集装箱的确定货物质量的关键参数之一。

例如在果蔬的冷藏环境，温度每升高10℃，果蔬的生理反应增长2-3倍，不利于果蔬保鲜的长期运输。

同时温度场分布不均匀，也会对货物的运输品质不利[3]。

保温集装箱内通常通过制冷机组进行制冷，然后利用空气流动对集装箱进行整理控温。

因此，对保温集装箱的气流组织问题进行研究，有利于提升其整体控温性能。

就铁路冷藏车而言(如B10，B22，B23型铁路冷藏车)，传统设计常采用端送风或顶部侧送风的方式进行，在使用时存在货物温度分布不均的现象。

何远新[4]在其所研发新型铁路冷藏车中引入送风管道，结果表明，对于大空间、长跨度的车体，适当加长送风道能有效改善车箱内部气流组织状况。

与短风道（风道长度为车箱长度的1/4）相比，采用长风道（风道长度为车箱长度的2/3）时，速度不均匀系数减少了37.5%，温度不均匀系数减少了27.3%。

对于新型40英尺铁路冷藏集装箱而言，当风道长度为9.5m时，车内气流组织效果最优。

申江等[5]研究了在不同风速下冷藏运输车箱流场的分布情况，结果表明，较大的风速对于降低温度不均匀度效果显著，当风速超过一定值时，冷藏车内的食品存在水分快速流失等问题。

2.2码垛方式的影响为了节约运输空间和方便装卸货物，货物在集装箱中通常一定的方式码垛在一起。

由于保温集装箱大多利用空气流动多货物进行控温，不同的码垛方式会影响箱内的空气流动和空气介质与货物直径的换热。

理论上，货物与流动空气之间的接触面积越大，制冷机组的控温效果越好，但是货物的体积占有率越低，因此对不同码垛方式影响的研究可以更好的指导保温集装箱的使用。

蔡敏[6]等针对保温车厢内的传热问题，建立了热流耦合的仿真模型，堆码方并分析了三种货物码垛方式对温度分布的影响。

结果表明货物与车体内壁之间留一定间距的式，能有效减小外界热环境对货物温度场的影响，且间距越大，货物温度升高越小、货物温度分布越均匀。

彭梦珑[7]以B10冷藏车作为研究对象，利用仿真分析了在整车满载、1/2码垛和1/4码垛下的温度分布，结果表明，货物的纵向间隔和横向间隔对改善货物内部温度分布的影响。

在一定范围内送风对其影响深度约为0.5m，以1m3为堆码单元最为合适。

2.3相变材料的影响
相变材料即相变储能材料，是通过物质相变过程所引发的能量变化来起到能量调节作用的节能材料，无须外接动力源，其相变过程伴随大量能量变化。

当环境温度高于材料相变温度时，相变材料熔化并吸收大量热量，从而阻止环境温度进一步升高；当环境温度低于材料相变温度时，相变材料凝固并放出大量热量，从而阻止环境温度继续降低。

鉴于其相变温度近似恒定，还可用于调节、控制环境温度可将相变材料应用在保温集装箱上可实现通过材料自身的相变来储藏和释放能量，从而达到对环境温度进行智能调节的目的，满足一定时间内的箱内保温要求。

魏超[8]等针对“渝新欧”保温集装箱冬季运输问题，提出了“整体箱保温＋相变蓄热控温”的设计方案。

在集装箱内壁面贴附厚度为100mm的聚氨酯类保温材料，用作箱体保温隔热层；在集装箱两侧及底部保温层内侧平铺相变蓄热模块，蓄热模块内填充相变温度为-11℃的无机盐溶液，释放箱体所需的热量，通过数值模拟及试验得到了不同相变材料用量下箱内空气温度变化曲线，找到了适合该箱体的最佳材料用量为2400kg。

3结论
为了满足日益增加的长距离、跨区域的冷藏运输需求，保温集装箱在冷链运输环节被越来越多地应用。

保温集装箱运输时间长、内部空间尺寸大，为保障货物的运输质量，车内气流组织设计显得尤为重要。

本文对在冷链运输中保温集装箱的进行了介绍，并从送风方式，码垛方式和相变材料应用分析了保温集装箱的研究现状。

1）保温集装箱具有较强的隔热性能，能保持一定温度和湿度要求。

我国铁路冷链运输情况复杂，需要发展系列化产品满足不同运输条件的需要。

根据目前我国冷链市场发展情况，优先发展保温车集装箱，其余根据市场需求进行多元化发展。

2）通过不同的送风方式和码垛方式可以改善冷藏车内的换气效率和气流分布，可以实现更高的换热性能和更为均匀的流场。

需要综合考虑货物的特性，空间占用率和装卸方式等因素，选择最为合适的送风方式和码垛方式。

3）相变相变材料应用于保温集装，可以降低运输成本，一方面有利于解决国际铁路联运大通道在运输敏感类货物时面临极大温差的问题，实现该类货物全年无障碍运输；另一方面，相变材料保温集装箱具有绿色、环保、节能的优点，其未来发展前景可观。

参考文献
[1]金晓平,景传峰,何远新,等.铁路冷链运输装备发展研究与思考[C].中国铁路货运市场发展和多样化运输装备技术研讨会.
[2]花开太、梁飞、陈进军.冷藏集装箱机械制冷系统除霜方案研究[J].节能,2020,39(11):83-87.
[3]刘妍玲，张岩，王世清，等.果蔬摆放形式对冷库内气流场分布影响的研究[J].青岛农业大学学报：自然科学版，2008，25(1)：24－27.
[4]何远新，杨瑞，谢斌,等.新型铁路冷藏集装箱风道设计与温度场分析[J].包装工程，2020,41(23）：230-235.
[5]申江,李超,苗惠,等.冷藏运输车内气体流场的数值模拟及分析[J].低温与超导,2010,38(11):46-52.
[6]蔡敏,陈焕新,朱先锋.冷板冷藏车中货物堆码对其温度场的影响[J].铁道科学与工程学报,2005,2(3):78-82.
[7]彭梦珑,段国权,丁力行,等.机冷车在不同货物堆码方式下温度场分布的数值模拟[J].铁道学报,2007,29(5):37-42.
[8]魏超,庄春龙,邓安仲,等.保温集装箱传热过程数值模拟及试验测试[J].自动化与仪器仪表,2015,194(012):209-212.。