在食品冷藏运输方式中,铁路冷藏车具有运输量大、速度快的特点,它在食品冷藏运输中占有重要地位。良好的铁路冷藏车应具有良好的隔热性能,并设有制冷、通风和加热装置,它能适应铁路沿线和各个地区的气候条件变化,保持车内食品必要的贮运条件,在要求的时间完成食品运送任务。铁路冷藏车是我国食品冷藏运输的主要承担者。
(一)铁路冷藏车的分类
铁路冷藏车的主要类型如下:
1)加冰冷藏车。利用冰或冰盐作为冷源,以保证食品冷藏贮运条件。
3)冷冻板冷藏车。以一定凝固点的冻晶液为冷源,保证车内食品冷藏贮存条件。
4)无冷源保温车。具有良好的隔热、气密性能,保证在一定时间内食品的运送条件。
5)液氮和干冰冷藏车。车内设有液氮或干冰喷洒设备,将液氮或干冰喷洒在食品表面上冷却食品,保证运输条件。
上述几种冷藏车中,使用最为广泛的是加冰冷藏车、机械冷藏车,在我国铁路冷藏运输中的拥有量最大。冷冻板冷藏车仍在试用阶段,而液氮、干冰冷藏车和无冷源保温车在我国才刚开始研究。
(二)加冰铁路冷藏车
加冰铁路冷藏车具有一般铁路棚车相似的车体结构,但设有车壁、车顶和地板隔热、防潮结构,装有气密性好的车门。我国铁路典型加冰保温车有B11、B8、B6B型等。其车壁用厚170mm,车顶用厚196mm的聚苯乙烯或聚氨酯泡沫塑料隔热防潮,地板采用玻璃棉及油毡复合结构隔热防潮,还设有较强的承载地板和镀锌铁皮防水及离水格栅等设施,见图5⁃1。
图5⁃1 加冰铁路冷藏车结构与制冷原理
1—加冰盖 2—冰箱 3—空气循环挡板 4—通风槽 5—车体 6—离水格栅
加冰铁路冷藏车是以冰或冰盐作为冷源,利用冰或冰盐混合物的融解热,使车内温度降低,冷藏车内获得0℃及0℃以下的低温。由于冰的融解温度为0℃,所以以纯冰作冷源的加冰保温车,只能运送贮运温度在0℃以上的食品,如蔬菜、水果、鲜蛋之类。然而当采用冰盐混合物作冷源时,由于在冰上加盐,盐吸收水而形成水溶液,并与未融冰形成两相(冰、水)混合物。因为盐水溶液的冰点低于0℃,则使两相混合物中的冰亦在低于0℃以下融解。试验证明,混合物的融解温度最低可降到-21.2℃(加NaCl时)。所以,在冰内适当加盐后,将使加冰铁路冷藏车内获得-4~-8℃或更低的温度。此时,可以适应鱼、肉等的冷藏运输条件。
加冰铁路冷藏车,一般在车顶装有6~7只马鞍形贮冰箱,2~3只为一组。为增强换热,冰箱侧面、底面设有散热片。每组冰箱设有两个排水器,分左右布置,以不断清除融解后的水或盐水溶液,并保持冰箱内具有一定高度的盐水水位。加冰铁路冷藏车车内,在冰箱下面装有防水板,冷气靠自然对流在车内循环,使车内降温,并得到均匀的气流分布。
加冰铁路冷藏车结构简单,造价低,冰和盐的冷源价廉易购,但车内温度波动较大,温度调节困难,使用局限性较大。而且行车沿途需要加冰、加盐,影响列车速度,融解的冰盐水不断溢流排放,腐蚀钢轨、桥梁等,近年已为机械冷藏车等逐步替代。
(三)铁路机械冷藏车
铁路机械冷藏车是以机械式制冷装置为冷源的冷藏车,它是目前铁路冷藏运输中的主要工具之一。铁路机械冷藏车具有制冷速度快、温度调节范围大、车内温度分布均匀和运送迅速等特点。在运输易腐食品时,工况要求如下:对未预冷的果蔬,能从25~30℃冷却到4~6℃;在0~6℃的温度下运送冷却物;在-6~-12℃的温度下运送冻结物;在11~13℃的温度下运送香蕉等货物。机械铁路冷藏车适应性强,能实现制冷、加热、通风换气,以及融霜的自动化。新型机械冷藏车还设有温度自动检测、记录和安全报警装置,铁路机械冷藏车典型结构见图5⁃2。(www.xing528.com)
图5⁃2 铁路机械冷藏车典型结构
1—制冷机组 2—车顶通风风道 3—地板离水格栅 4—垂直气流格墙 5—车门排气口 6—车门 7—车门温度计 8—独立柴油发电机组 9—制冷机组外壳 10—冷凝器通风格栅
1.铁路机械冷藏车的结构
(1)铁路机械冷藏车一般以车组出现,以国产B19型五节式机械冷藏车为例,其由一节发电乘务车和四节货物车组成,发电乘务车连挂在车组中间,其后为两节货物车,形成二加一加二的形式,各货物车还可以任意换位以及调头连接。
(2)每节货物车设有两套相同的制冷加热机组,两套机组互相独立,并且设置在车辆两端的上部,每套制冷加热机组主要由制冷压缩冷凝机组、蒸发器与电加热器、循环风机组及配电柜三部分组成,它们组装在同一机架上,便于修造时的整体吊装。由于蒸发器、电加热器和循环风机置于货物间内,而压缩冷凝机组和配电柜放置在车外,为保证车端的隔热性能,在端墙的开口处作了隔热密封处理,即采用填装的聚苯硬质泡沫塑料的玻璃钢柜,玻璃钢柜框外还设有两道橡胶密封条。两套机组可以单独工作,也可以同时工作,每套机组可由各自的配电柜控制,也可由发电乘务车上的总配电柜集中控制。
(3)发电乘务车长20m,车上有机器间、配电间、工作室及生活间等。机器间内装有两台各自为64kW的柴油发电机组,向四节货物车供电,机器间内还装有一台5kW的小型柴油发电机组,供生活照明用电。配电间设总配电柜与生活配电柜各一台。工作室与生活间中,工作和生活所需的物品一应俱全。
铁路机械冷藏车组的燃料、冷冻机油及制冷剂等的贮备量,应能满足离开配属车辆段作业15天的要求。
2.铁路机械冷藏车制冷系统在各工况时的工作过程 铁路机械冷藏车制冷系统工作时,分为制冷和融霜两种工况。
(1)在外气温度较高的条件下,运输冷却或冻结货物时,制冷工况是制冷系统的正常状态。制冷系统的压缩机工作,将吸入的制冷剂低压蒸气压缩成高压蒸气送入肋片管式冷凝器,在冷凝器中,制冷剂蒸气被冷凝成液体流入贮液器,然后经干燥过滤器及外平衡式热力膨胀阀进入蒸发器。在蒸发器中,制冷剂吸收车内空气的热量蒸发汽化,再由压缩机吸入,如此不断循环。在车内,通过蒸发器而冷却后的空气,用循环风机实现强制循环,使车内温度降低。
(2)在制冷工况时,蒸发器表面通常是带霜工作的,随着蒸发器的霜层增厚,其换热能力逐渐降低,车内降温速度减慢,这时,由于压缩机的吸气压力较低,功率消耗也较小。因此,根据车内降温速率和压缩机负荷变化即可决定制冷系统是否需要转入融霜工况。
制冷工况转入融霜工况是手动切换的。融霜工况时,融霜电磁阀打开,同时制冷供液电磁阀关闭,使高温高压的制冷剂蒸气直接经融霜电磁阀进入蒸发器,使蒸发器表面温度升高,霜层融解,并脱落在蒸发器下面的盛水盘内。水盘内有三根功率为0.75kW的管式电热元件,冰霜融解后,沿排水管排出车外。融霜是利用融霜时间继电器来定时控制的,每次融霜时间整定为40min。融霜结束后,制冷系统自动转入制冷工况。自压缩机排出的高温高压的制冷剂蒸气直接进入蒸发器融霜的方法称为热气融霜,这种方法只需在系统中增加融霜回路即可,使用简单方便。
(四)铁路冷冻板冷藏车
冷冻板冷藏车是在一节隔热车体内安装冷冻板而成的。冷冻板内充注一定量的低温共晶溶液,当共晶溶液充冷冻结后,即贮存冷量,并在不断融解的过程中吸收热量,实现制冷。铁路冷冻板冷藏车的冷冻板装在车顶或车壁上。充冷时可以地面充冷,也可以自带制冷机充冷;低温共晶溶液可以在冷冻板内反复冻结、融解循环使用。
铁路冷冻板冷藏车制造成本低,运行费用小,目前我国铁路部门正对其进行开发研究。
(五)铁路液氮冷藏车
液氮冷藏车是在具有隔热车体的冷藏车上装设液氮贮罐而成的。罐中的液氮通过喷淋装置喷射出来,突变到常温常压状态,并汽化吸热,造成对周围环境的降温。氮气在标准大气压下-196℃液化,因此在液氮汽化时便产生-196℃的低温,并吸收199.2kJ/kg的汽化热而实现制冷。液氮制冷过程吸收的汽化热和温度升高吸收的热量之和,即为液氮的制冷量,其值为385.2~418.7kJ/kg。液氮冷藏车兼有制冷和气调的作用,能较好地保持易腐食品的品质,在国外已有较大的发展,我国也已开始研制。
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