來源：上海海運學院商船學院 汪慶國
摘要：本文對冷藏集裝箱三套檢測標準進行了比較并對實驗方法進行了深入的分析，還就冷藏集裝箱的氣密性實驗、漏熱實驗、制冷機組性能實驗進行了討論。
關鍵詞：冷藏集裝箱；氣密性實驗；漏熱實驗；制冷機組性能實驗
Study on the thermal property experiment methods for refrigerated containers
Cao Shuangwu, Zhang Xuelai
(Shanghai Maritime University, Shanghai 200135)
Abstract: In this paper, the three test standards ( ISO , ATP , GB ) are discussed .Three kinds of experiment methods ： Air-tightness test, heat leakage test and performance test with refrigeration unit are deeply analyzed .
Key words: refrigerated containers , air-tightness test , heat-leakage test , performance test of refrigerated unit
1前言
冷藏集裝箱屬運輸制冷裝置，是“冷藏鏈”重要的一環(huán)。由于冷藏集裝箱能把各種易腐貨物始終保持在各自所需的儲藏溫度下，向世界各地進行大量、快速和廉價的運輸，所以近年來已發(fā)展成為國際貿易中一項新型的重要運輸方式，將是21世紀重要的冷藏運輸工具。到2000年全球冷藏集裝箱的總數已達到100萬TEU（標準箱）。我國的冷藏集裝箱制造業(yè)也迅速崛起，年生產能力達到4.18萬TEU（標準箱）。從2000年起的10年內需要新造冷藏集裝箱6～10萬TEU（標準箱）,平均每年需6000～1萬個。
冷藏集裝箱類似移動的冷藏庫，主要采用機械制冷方式，通常裝配的制冷機組主要有三種機型：美國開利機（Carrier）、日本三菱機(Mitsubishi)和美國熱機王(Thermo King)。由于冷藏集裝箱的可靠性要求很高，因此，其性能實驗尤為重要。冷藏集裝箱除強度實驗外，熱工性能實驗是另一項重要的性能檢驗項目。
2冷藏集裝箱實驗的標準及內容
目前冷藏集裝箱生產商普遍參考執(zhí)行的標準主要有三個，一個是“關于易腐食品國際運輸及其運輸專用設備的協(xié)定”（ATP），另一個是國際標準（ISO1496-2：1996）及國家標準（GB7392-98）。這些標準規(guī)定了公路、鐵路、水路運輸以及聯運用的ISO系列保溫集裝箱的技術要求和實驗方法。其中的各項規(guī)定即構成了冷藏集裝箱熱工性能實驗的依據。
冷藏集裝箱的熱工性能實驗必須是在強度實驗之后進行，基本有三項內容，按順序依次進行：氣密性實驗、漏熱實驗（箱體隔熱性能實驗）、制冷性能實驗。其中漏熱實驗、制冷性能實驗必須在恒溫室內進行。這些熱工實驗項目，三種標準規(guī)定了相應的工況要求。如表一所示：
表一： 三種標準規(guī)定的冷藏集裝箱熱工性能實驗項目的對比
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實驗內容
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項目分類
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ISO
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ATP
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GB
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氣密性實驗
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箱內外溫度t/℃
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15～25之間選定，波動±1.5
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箱內外壓差△p/Pa
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250±10
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150±10
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250±10
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漏熱實驗
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1.測溫點數目
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內外各12
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內外各14
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內外各12
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2.箱壁平均溫度t/℃
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20 ~ 32
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20
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20 ~ 32
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3.箱內外最小溫差△t/℃
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>20
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>20
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>20
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4.每二組數據最大時間間隔△t/min
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30
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15
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30
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5.連續(xù)測量穩(wěn)定工況時間t/h
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>8
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>12
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>8
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6.同組測量數據各測點間最大溫差△t/℃
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<3.0
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<2.0
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<3.0
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7.任二組平均溫度間最大溫度波動t/℃
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<1.5
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±0.5
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<1.5
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8.流過箱外測點處風速
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<2
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1～2
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<2
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9.箱內加熱功率的最大波動
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<3%
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<3%
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<3%
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性能實驗
（其余與1,6,7,8,9同）
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10.制冷機處增加測溫點數
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5
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16
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5
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11.箱外平均溫度t/℃
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38
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30
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38
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12.箱內平均溫度t/℃
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-18
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-20
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-18（-15）
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13.每二組數據間最大時間間隔△t/min
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30
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30
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30
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14.連續(xù)測量穩(wěn)定工況時間t/h
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>8
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-
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>8
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15.箱內附加熱負荷占漏熱量的比例
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0.25
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0.35
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0.25
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16.連續(xù)測量穩(wěn)定工況時間t/h
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>4
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12
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>4
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3實驗裝置
漏熱實驗、制冷性能實驗必須在恒溫室內進行，必須建造一座較大型的環(huán)境室。圖一是典型冷藏集裝箱生產廠的熱工性能測試環(huán)境室及實驗裝置。
恒溫室六個面均作隔熱處理，被測集裝箱置于兩組鐵輪架上經鐵軌送入室內，箱門側對著送風孔板，箱體制冷機組在氣流下游?？諝馓幚碓O備均置于上風道中，循環(huán)空氣依次流過可調導風百頁2、表冷卻器3、軸流風機4、加熱器5、加濕器6、輔助加熱器7。這樣，空氣經歷了降溫去濕、加熱加濕處理，最后流入靜壓室經送風孔板流出，均勻地縱向流過集裝箱周圍測溫區(qū)，然后被吸入回風口，繼續(xù)循環(huán)流動。
實驗系統(tǒng)的控制:實驗系統(tǒng)中涉及的控制對象主要有3個，即環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、和箱內溫度。分別采用單回路調節(jié)器加以控制。所有溫度測量均用Pt100鉑電阻溫度傳感器。溫度、流量、壓差及功率的測量值均由變送器輸入計算機，將測的參數與工況設定參數進行比較，由計算機按PID控制方法控制相應的執(zhí)行機構進行自動調節(jié)。計算機每隔一定時間采集一次數據，判斷工況的穩(wěn)定性及溫度的均勻性，適時給出測量參數和曲線，具有中英文屏幕顯示和數據庫保存歷次測試結果的功能。
4實驗方法與結果分析
4.1氣密實驗
本實驗應安排在全部強度實驗完成之后，漏熱實驗開始之前進行。
圖示二為氣密實驗的原理圖。分別把氣源C，調節(jié)閥M、流量計S、壓力表P，連接到冷藏集裝箱的漏水器上。把調節(jié)閥M慢慢打開，可以看到流量計S工作，壓力表P慢慢上升，向冷藏集裝箱內送氣，使箱內與箱外壓差升至250Pa±10Pa，調整進氣量使該壓差保持5分鐘不變，也就是說進氣量和漏氣量保持平衡時，流量計指示的流量即為冷藏集裝箱的漏氣量。對只開設一個箱門的冷藏集裝箱，其漏氣率按標準狀態(tài)計，不應超過每小時10立方米，每增設一個箱門的漏氣率允許增加5立方米。
4.2漏熱實驗
本實驗是為了確定冷藏集裝箱的漏熱率，應安排在氣密實驗合格后進行。漏熱實驗可采用冷源法和熱源法，它們均是一種平衡替代法。
冷源法就是在箱內設置一個冷源，使箱內處于低溫，而箱外則為高溫，模擬冷箱漏熱的實際情況。因此，冷源法實驗最能真實反映冷箱的漏熱情況，但是，在實際應用中很難找到一個可以穩(wěn)定、連續(xù)地，并且可以計量的冷源，因此只能使用熱源法來取代。
熱源法就是在箱內設置一個電加熱器，在電加熱器加熱時箱內溫度將比箱外高，因此，熱量是從箱內向箱外流的（正好同冷源法相反）。根據電熱能量守恒的原理，所有的電能將全部轉變?yōu)闊崮?，由于電能很容易測量，因此，就很容易提供一個穩(wěn)定、連續(xù)、并且可以計量熱量的能源，因此熱源法就得到了普遍的應用。
冷藏集裝箱的漏熱，應以總漏熱率U來表示，單位為W/K，應由下式算出：
U = Q/（T1-T2）
式中：U——總漏熱率，W/K；
Q——箱內加熱器和風扇所耗功率之和，W；
T1、T2——箱內、箱外平均溫度，K，為每個測試記錄間隔未了測得的各個溫度測值的算術平均值；
T——平均壁面溫度，K，通常T=（T1+T2）/ 2
圖三是按照ISO標準規(guī)定繪制的冷藏集裝箱漏熱實驗中穩(wěn)定狀態(tài)的圖解曲線。圖中列出了做漏熱實驗必須滿足的實驗裝置的精度和實驗時的溫度條件。這樣做既能滿足ISO的要求，又能使實驗時保證最佳狀態(tài)。從表一可看出，ATP的要求比ISO、GB更高。
4.3制冷性能實驗
本實驗是檢驗帶有機械制冷機組的冷藏集裝箱在給定的箱外溫度為T2下保持箱內給定溫度為T1的能力。
實驗時，要求外部環(huán)境溫度維持在（38±0.5）℃，環(huán)境露點溫度恒定在(25±2) ℃，對應干球溫度下的相對濕度要求為（75±5）％，箱內溫度設定為-18℃。圖示四是冷藏集裝箱的性能曲線，起始階段由集裝箱自帶制冷機組給箱內降溫，系統(tǒng)運行一段時間后進入穩(wěn)定工況，繼續(xù)運行則集裝箱上制冷機組進入自動融霜階段，制冷機組停機，融霜電熱器工作，箱內溫度迅速上升，融霜結束，制冷機組恢復工作箱內溫度迅速降低，制冷機組又開始新一輪的工作循環(huán)。重新進入穩(wěn)定工況為整個性能實驗的有效階段，把此階段的箱內平均溫度與設定值比較，以確定機組的制冷性能。在連續(xù)測定的有效工況內，二者差值的絕對值越小，則機組的性能越好。
5結論
本文分析的冷藏集裝箱熱工性能實驗方法，適用于國際標準的大小不同的冷藏集裝箱的性能實驗。
對國產和進口的冷藏集裝箱的氣密性、隔熱性能及制冷性能的綜合實驗，是一項經常性的工作，以作為上級監(jiān)管部門和制造廠對產品質量的監(jiān)督、控制的依據。
熱工性能實驗是保證冷藏集裝箱質量的重要環(huán)節(jié)，因此，對冷藏集裝箱熱工性能實驗方法的研究具有重要的理論和實際應用價值。
參考文獻：
1. ISO 1492—2 系列集裝箱——技術條件和實驗方法——第二部分：保溫集裝箱，1996
2. GB7392—98 保溫集裝箱的技術條件和實驗方法
3. EECE 810, Agreement on the International Carriage of Perishable Foodstuffs and on the Special Equipment to be Used for Such Carriage (ATP)［S］, done at Geneva on 1 September,1970
4. Basic Test Procedures for the Testing of Vehicles Freight Containers and Rail-Cars for the Transport of Perishable Products (BTP)［Z］. I I R Bulletin 78-1039,78-1733,79-2074
5. Agreement on the International Carriage of Perishable Foodstuffs and on the Special Equipment to be Used for Such Carriage (ATP)［Z］，1991
6. 劉訓海。冷藏集裝箱熱工性能測試裝置的研制。上海理工大學學報，2000，（4）
7. 汪興達。20英尺冷藏集裝箱控制系統(tǒng)。數據采集與處理，1993，（12）
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