CN108909409A - 一种lng冷藏车顶板辐射供冷系统 - Google Patents

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王方
朱彩霞
范晓伟
李志强
王仕元
李梦楚
王帅琪
袁秋艳
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    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • B60H1/3202—Cooling devices using evaporation, i.e. not including a compressor, e.g. involving fuel or water evaporation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract

本发明提出一种LNG冷藏车顶板辐射供冷系统，包括LNG钢瓶，所述的LNG钢瓶与控制阀连接，控制阀与三向阀的一路连接，三向阀的一路与换热器的冷端进口连接，三向阀的另一路与旁通管连接，换热器的冷端出口和旁通管合并后与加热器连接，换热器的热端为载冷剂运输管路，换热器设在辐射结构内，加热器与发动机连接，控制阀和三向阀均与控制器电连接。本发明利用LNG气化潜热制冷代替了传统压缩机机械制冷，减轻了制冷系统的负重，简化了系统结构，消除了机械制冷产生的噪声污染；利用顶板辐射制冷，使冷藏车车厢温度分布更加均匀，节能效果显著。该系统结构简单，经济实用，具有良好的社会效益，便于在冷藏车中推广使用。

Description

一种LNG冷藏车顶板辐射供冷系统
技术领域
本发明涉及制冷装置，特别是指一种LNG冷藏车顶板辐射供冷系统。
背景技术
随着经济的稳定发展和人民生活水平的不断提高，人们对生鲜食品的新鲜度和多样性有了新的需求。在此基础上促进了低温冷藏链的快速发展，使冷藏车的需求量迅速增长。冷藏车是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。它具有倒载搬运少、机动灵活、迅速到达、服务到家等运输特点。20世纪70年代中后期以来，我国开始生产冷藏车，1981年年产量700辆，1985年约6000辆，1995年约1.5万辆，目前已增至10万辆。近几年，我国冷链需求正呈几何级数增长，每年冷藏车的市场需求将在7000～8000辆，预测未来3～5年冷藏车有望超过15万辆，年增长率在13.8%左右，未来10年年增长率将达到28%以上。由于现有的冷藏车大多使用的燃料是汽油，将排放大量的污染物，造成酸雨、全球变暖等自然灾害，因此政府提出了可持续发展战略，鼓励以LNG为燃料的冷藏车的发展使用。
LNG（Liquefied Natural Gas），即液化天然气，主要成分是甲烷，被公认为地球上最清洁的化石能源，具有无色、无味、无毒且无腐蚀性的特点。LNG冷藏车具有的优势：第一，环保，LNG是液化之后的天然气，进行了一系列的净化处理，纯度比压缩天然气更高，燃烧后的有害物排放量更低，符合国家提出的可持续发展战略；第二，续航里程更长，LNG体积约为同量气态天然气体积的1/600，同体积下的实际储存量远大于CNG，大大增加了续航里程；第三，安全性更高，LNG的自燃点温度一般在650℃以上，在空气中燃烧时的体积界限为5%～15%。它的储气钢瓶属于高压容器，其材质及制造、检验、试验在国内均有严格的规程要求与控制。第四，国家政策的鼓励，综上所述，LNG冷藏车在汽车行业的发展具有广阔的前景。
LNG气化后不仅是优质的发动机燃料，而且还能够提供大量的冷能。LNG一般储存在温度为-162℃的低温绝热罐内，使用时需要汽化至10～40℃。LNG与空气的潜热、显热交换温差为170～200℃，释放的冷量在850.3～914.5kJ/kg之间，所蕴含的冷量十分可观。结合国内外LNG冷能利用的发展情况，LNG冷能多用于低温发电、空气分离、液态二氧化碳及干冰的制取等方面，鲜少有将LNG 冷能用于冷藏车的情况。如果将LNG气化、温升过程中释放的冷量回收，用于LNG冷藏车，不仅节省了制冷系统的初投资，而且消除了机械制冷所产生的噪声污染，带来了巨大的经济效益和环保效益。同时，这大大促进了我国中短途冷藏运输汽车的发展，为可持续发展做出了贡献。
辐射供冷主要依靠辐射和对流方式供冷，只需要提供循环动力，大大降低了运行费用，同时辐射供冷具有较高的节能性，应用前景十分广泛。综合比较几种辐射末端装置，顶板辐射具有温度场分布均匀，温度梯度小，适用范围广，经济实用和节能效果显著等优点。
近几年，我国每年冷藏车的市场需为7000~8000辆，据预测，在未来3~5年冷藏车有望超过15万辆。由于传统的冷藏车还不是很完善，据统计每年将近有3000万吨的食品发生变质，会带来约十亿元的损失。如果冷藏车车厢内部能够维持稳定的温度，将会大幅度降低食品的损失。动力燃料LNG使用过程中一方面需要利用额外的热量把LNG汽化至安全燃烧温度，另一方面冷藏车存在制冷需求。据计算，该冷量完全能够满足维持LNG冷藏车车厢内部温度。因此，利用LNG冷藏车顶板辐射供冷系统，不仅减轻了环境压力，节省了初投资，而且提高了LNG冷藏车车厢内部温度的稳定性，有着显著的现实意义和广阔的市场前景。
发明内容
本发明提出一种LNG冷藏车顶板辐射供冷系统，解决了现有冷藏车成本高、污染大的问题。其可在保证LNG正常气化保证发动机正常运转的基础上，进行无相变冷量交换，供应以LNG为燃料的冷藏车车厢的冷量，LNG冷量通过辐射板以辐射、对流的方式与车厢内的空气进行换热，以保证LNG冷藏车车厢温度在设定温度范围内。这种方法有效降低了运行费用，大大促进了对环境的保护，具有非常显著的节能、高效及环保效果。
本发明的技术方案是这样实现的：一种LNG冷藏车顶板辐射供冷系统，包括LNG钢瓶，所述的LNG钢瓶与控制阀连接，控制阀与三向阀的一路连接，三向阀的一路与换热器的冷端进口连接，三向阀的另一路与旁通管连接，换热器的冷端出口和旁通管合并后与加热器连接，换热器的热端为载冷剂运输管路，换热器设在辐射结构内，加热器与发动机连接，控制阀和三向阀均与控制器电连接。
还包括感温探头，感温探头设在车厢内部，感温探头与控制器电连接。
所述的换热器的冷端为内管，换热器的热端为外管，换热器位于车厢的顶部及车厢两侧上方。
所述的加热器上设有温度测试仪，温度测试仪与控制器电连接。
所述的辐射结构包括顶部的保温绝缘材料和底部的辐射板，换热器位于保温绝缘材料与辐射板之间。
所述的三向阀为三向旋塞阀，换热器为套管式换热器。
本发明中的套管式换热器采用了低温无相变换热载冷剂进行冷量提取，取代了传统冷藏车的制冷系统，节省了驱动压缩机运转的燃料，消除了机械制冷带来的噪声污染，起到了节能、环保、降低成本的作用。控制器通过感应探头的温度反馈对控制阀和三向旋塞阀进行控制，达到智能控制LNG冷藏车车厢温度的目的。顶板辐射采用“三明治”结构，即靠近LNG冷藏车车厢顶部是保温绝缘材料，中间是套管式换热器，下部是辐射板，辐射板材质采用金属钢，保证了LNG冷藏车车厢温度的稳定性和均匀性。因此，本发明实现了LNG冷能在冷藏车上的充分利用和智能化控制，且本发明结构简单，工艺简洁，便于推广使用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明工作原理图。
图2为本发明辐射结构结构图。
图中：1-LNG钢瓶，2-控制阀，3-三向旋塞阀，4-感温探头，5-套管式换热器，6-内管，7-外管，8-旁通管，9-加热器，10-发动机，11-控制器，12-辐射结构，13-保温绝缘材料，14-辐射板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-2所示，一种LNG冷藏车顶板辐射供冷系统，包括LNG钢瓶1，所述的LNG钢瓶1与控制阀2连接，控制阀2与三向阀的一路连接，三向阀的一路与换热器的冷端进口连接，三向阀的另一路与旁通管8连接，换热器的冷端出口和旁通管8合并后与加热器9连接，换热器的热端为载冷剂运输管路，换热器设在辐射结构12内，加热器9与发动机10连接，控制阀2和三向阀均与控制器11电连接。
还包括感温探头4，感温探头4设在车厢内部，感温探头4与控制器11电连接。
所述的换热器的冷端为内管6，换热器的热端为外管7，换热器位于车厢的顶部及车厢两侧上方。
所述的加热器9上设有温度测试仪，温度测试仪与控制器11电连接。
所述的辐射结构12包括顶部的保温绝缘材料13和底部的辐射板14，换热器位于保温绝缘材料13与辐射板14之间。
所述的三向阀为三向旋塞阀3，换热器为套管式换热器5。
本发明的工作流程：假设车厢设定温度为5℃，当感温探头测得温度范围为大于等于0℃时，从LNG钢瓶流出的LNG，依次通过控制阀、三向旋塞阀进入到套管式换热器的内管（LNG运输管路）中，与套管式换热器的外管（载冷剂运输管路）中的低温无相变载冷剂进行换热，气化过的LNG进入到LNG连接管中；当感温探头测得温度范围小于0℃时，从LNG钢瓶流出的LNG，不再与套管式换热器的外管（载冷剂运输管路）中的低温无相变载冷剂进行换热，直接通过三向旋塞阀将与旁通管相连接进入到LNG连接管中，之后LNG通过LNG连接管流向加热器进行加热，使其达到合适的燃烧温度，再进入发动机，为其提供燃料。
套管式换热器的外管（载冷剂运输管路）中的载冷剂是低温无相变载冷剂，固定于外管（载冷剂运输管路）中，不流动，低温无相变载冷剂与内管（LNG运输管路）中的LNG换热后温度降低，通过辐射板将冷量传递到LNG冷藏车车厢内部进行降温，以达到设定温度，满足冷藏要求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种LNG冷藏车顶板辐射供冷系统，包括LNG钢瓶（1），其特征在于：所述的LNG钢瓶（1）与控制阀（2）连接，控制阀（2）与三向阀的一路连接，三向阀的一路与换热器的冷端进口连接，三向阀的另一路与旁通管（8）连接，换热器的冷端出口和旁通管（8）合并后与加热器（9）连接，换热器的热端为载冷剂运输管路，换热器设在辐射结构（12）内，加热器（9）与发动机（10）连接，控制阀（2）和三向阀均与控制器（11）电连接。
2.根据权利要求1所述的LNG冷藏车顶板辐射供冷系统，其特征在于：还包括感温探头（4），感温探头（4）设在车厢内部，感温探头（4）与控制器（11）电连接。
3.根据权利要求1所述的LNG冷藏车顶板辐射供冷系统，其特征在于：所述的换热器的冷端为内管（6），换热器的热端为外管（7），换热器位于车厢的顶部及车厢两侧上方。
4.根据权利要求1所述的LNG冷藏车顶板辐射供冷系统，其特征在于：所述的加热器（9）上设有温度测试仪，温度测试仪与控制器（11）电连接。
5.根据权利要求1所述的LNG冷藏车顶板辐射供冷系统，其特征在于：所述的辐射结构（12）包括顶部的保温绝缘材料（13）和底部的辐射板（14），换热器位于保温绝缘材料（13）与辐射板（14）之间。
6.根据权利要求1所述的LNG冷藏车顶板辐射供冷系统，其特征在于：所述的三向阀为三向旋塞阀（3），换热器为套管式换热器（5）。
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