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LNG低温冷藏车在我国的发展优势

来源:冷藏车厂家 作者:程力冷藏车 发布时间:2020-09-20 已有人关注
导读:一、 我国冷藏车的现状和发展趋势 文中冷藏车特指具有隔热结构车厢,且可以使车厢内温度达到0℃以下的专用汽车。按照制冷方式不同,冷藏车可分为机械冷藏车、冷板冷藏车、液氮(LN2)冷藏车和干冰冷藏车等。 机械冷藏车专门配备一套机械制冷装置提供冷量,是目前主流冷藏车形式。制冷系统由压缩机、冷凝器、膨胀法、蒸发器组成,工作原理为蒸汽压缩制冷,压缩机经

一、 我国冷藏车的现状和发展趋势

  文中冷藏车特指具有隔热结构车厢,且可以使车厢内温度达到0℃以下的专用汽车。按照制冷方式不同,冷藏车可分为机械冷藏车、冷板冷藏车、液氮(LN2)冷藏车和干冰冷藏车等。

  机械冷藏车专门配备一套机械制冷装置提供冷量,是目前主流冷藏车形式。制冷系统由压缩机、冷凝器、膨胀法、蒸发器组成,工作原理为蒸汽压缩制冷,压缩机经传动机构由汽车发动机驱动。目前机械冷藏车主要在制冷机组方面开展新技术的研发,采用中冷器的螺杆压缩机技术在移动装置上的应用、节流阀采用恒压膨胀法等技术,大大提高了机械冷藏车的性能。

  冷板冷藏车是利用冷板内的相变材料蓄冷,为车辆提供冷量,由整体式和分体式之分。所谓整体式机动力装置、制冷装置和蓄冷板均置于车上,可资助启动制冷机组为蓄冷板“充冷”。分体式则需要在发车前利用地面动力启动制冷机组为蓄冷板充冷。目前对冷板冷藏车的研究主要集中在冷板放热时间的影响因素、冷板换热特性及冻结特性研究等方面。

  LN2冷藏车和干冰冷藏车都是利用物质相变热吸热的原理,需要定期加注相变公质。此类冷藏车具有制冷量大、降温迅速及控温精准等特点,具有广阔的发展前景。一些学者开展了LN2喷淋量、喷淋时间及其传热系数研究,整车性能的实验研究及以液态CO2为公质的低温冷藏车的研究。

  目前我国冷藏车以机械冷藏车为主要形式,其它形式冷藏车市场占有量小。研究主要朝着箱体绝热性能优化、新制冷方式研究和新箱体结构研制三大方向发展。“十一五”规划中明确提出要“发展循环经济”,“加快建设资源节约型、环境友好型社会”,因此大力发展节能、环保型冷藏车、改善我国冷藏运输业现状,减少易腐货物在运输途中的浪费应该得到更多的关注。以LNG为冷媒和动力的LNG冷藏车正是一种在总结各种冷藏技术基础上发展起来的顺应趋势的理想车型。

  二、 LNG冷藏车的工作原理

  LNG冷藏车是以LNG为动力燃料,并利用气化复温过程中释放冷量制冷的低温运输用汽车。在LNG冷能性质及其综合利用的研究基础上,笔者提出一套LNG冷藏车流程方案。

  LNG在贮罐压力作用下从贮罐送出,经流量控制系统进入气化器中,被从冷板返回的天然气加热器化为低温天然气后,进入充气满蓄冷介质的冷板,使冷板蓄冷后自身温度升高;之后进入气化器中降温,保温冷藏车,从气化器出来的低温天然气再次进入冷板吸热升温,如此反复一次,最后从冷板中出来的天然气经加热器家热至送气温度后,送入天然气发动机中燃烧。

  该采用天然气气化LNG,避免了水浴式或空温式气化过程中遇到的冻结、结霜问题,改善换热状况。此外,以低温天然气为制冷介质,使冷板中的蓄冷剂相变蓄冷,保证箱内温度相对恒定,为低温运输的易腐货物提供了理想的温度环境。

  三、 LNG冷藏车的发展优势

  近来,数座大型LNG接收终端和液化工厂相继建成投产,拉开了我国LNG工业迅速发展的序幕。作为LNG工业链中重要的一环,LNG汽车也备受关注,北京2008年“绿色奥运”也将成为其快速发展的契机。在此形势下,兼节能、环保于一身的LNG冷藏车更应受到业界的关注。

  1. LNG作为燃料的优势

  在石油资源紧缺、油价飞涨的今天,替代燃料汽车的研究得到长足发展。从经济性和技术可行性考虑,天然气汽车是目前最具优势的替代燃料汽车,压缩天然气汽车(CNGV)和液化天然气汽车(LNGV)是其最主要的两种形式,众多科研机构对二者的优劣进行了比较。

  (1)LNGV环保性能更好

  LNG由于在低温下液化,且经净化处理,不含中烃、硫、氮等杂质,因此其燃烧无黑烟、气缸内无积炭,然尽后无焦油和灰渣。其有害气体排放量更低,可以达到欧洲Ⅲ标准。因此被誉为真正的绿色汽车。

  (2)LNGV经纪性更明显

  LNG能量密度大(17.1MJ/kg),存储密度是标准状态下的600多倍,一次加注行驶里程是CNGV的2~2.5倍。因此,LNG所需加加注站数量比CNG的少,且因为没有体积庞大的天然气压缩机,建站投资更小。贮罐为多层真空绝热,比CNG贮罐重量轻,占汽车有效载荷更少。LNGV可回收利用LNG冷量,更具经济性。此外,LNG加注站对LNG气化提压后可直接加注给CNGV,可以缓解CNG加气站不足的现状。

  鉴于以上优点,LNG燃料汽车在美国以经成功应用于大型集装箱卡车、公交车、垃圾运输车。我国已在北京、乌鲁木齐、长沙、武汉等城市开展了LNG公交车试点工作。2008年北京奥运会有望成为LNGV “井喷”的起点,届时也将拉动LNG冷藏车的快速发展。

  2. LNG为冷藏车提供冷量的优势

  笔者在对LNG低温冷能进行分析基础上,将LNG冷能利用分为冷量利用与动力利用两类。从热力学角度分析,LNG冷能的动力回收(即利用其冷量火用驱动做功)更科学,然而对于冷藏车,耗气量较少,相对于汽车发动机的功率而言冷量火用比例太小,回收利用投入成本过大。因此,LNG的冷量回收是LNGV上冷能利用的可行方案。假定LNG为纯甲烷,且为贮存压力为0.4MPa的饱和液体,饱和温度Ts = 131.5 K ,冷藏温度为-20℃,从冷板出来的天然拿起温度(Tout)取为-25℃,牛奶运输车。可回收冷量(qo)为:

  qo = r + C p (Tou ― Ts)  (1)

  式中:r为气化潜热;C p为天然气定压比热;求得可回收冷量为718 kJ / kg。

  相关文献推荐冷藏车制冷量参照表1。

  大型冷藏车耗油量约为30L/h,奶品运输车,换算成天然气大约为22.9kg/h,则起重机冷能力(Qo)为:

   Qo = qo•m=718×22.9/3600=4.56kW (2)

  计算可知LNG气化复温过程所释放冷量能够满足制冷量需求。这一冷量的获得仅是由换热装置实现,无运动部件,无须从外界输入能源,节能效果显著。

  与传统的机械冷藏车和冷板相比较,LNG 冷藏车的冷量完全来自于LNG气化复温过程

  不需要利用发动机驱动压缩机制冷,也省去了冷凝器与膨胀阀,使制冷系统简化为几个简单的换热器,设备初期投资达大减小,运行费用也将降低。尽管 LNG冷藏车制冷原理与 LN2、液态CO2冷藏车相似,然而 LNG是冷藏车的燃料,因此无须为相变低温液体单独设置贮罐和管路系统这是结构更简单。

  四、结论

  根据我国发展现状和趋势分析,发展LNG冷藏车符合我国建设资源节约型、环境友好性社会的趋势。LNG冷藏车清洁环保,排放性能优于目前汽、柴油燃料冷藏车;LNG气化复温过程释放冷量可以满足冷藏车制冷量需求。LNG冷藏车及对环境友好,又节省能源,经济和社会效益明显。

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