王华栋，蒋娴文，廉蓉，姜伟，史澄辉（.陕西重型汽车有限公司，陕西 西安 7000；.陕西国德电气制造有限公司，陕西 西安 70075；.陕西汽车集团有限公司，陕西 西安 7000；.西安德森新能源装备有限公司，陕西 西安 700）



高真空多层绝热鲜奶运输车的设计与试验

王华栋1，蒋娴文2，廉蓉1，姜伟3，史澄辉4
（1.陕西重型汽车有限公司，陕西 西安 710200；2.陕西国德电气制造有限公司，陕西 西安 710075；3.陕西汽车集团有限公司，陕西 西安 710020；4.西安德森新能源装备有限公司，陕西 西安 710043）

为了解决鲜奶在长途运输中易变质及卸料残余率高导致的鲜奶二次灌装污染问题，文章提出了一种真空多层保温罐体结构的鲜奶运输车，来保证鲜奶在运输过程中的温度恒定（48小时温升不超过1℃）；独特的罐体内部结构，保证了卸料残余率在万分之三。罐体主要由内筒体、外筒体、保温层、支撑装置等组成。整车性能试验结果表明：在环境温度（30±2）℃下，物料初始温度为4.5℃时，48小时后，物料温度上升为0.5℃；罐体灌装20方水，罐体残余物料3.8L。

保温；鲜奶运输车

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.08.033

CLC NO.: U469.6Document Code: AArticle ID: 1671-7988 (2016)08-107-04

前言

鲜奶在牧场经过预冷（4℃以下），灌装至鲜奶运输车，在 4℃以下鲜奶中的大多数微生物停止活动，故能较好保持鲜奶的品质。为了解决运输途中鲜奶的温升导致的鲜奶变质腐败及卸料后残余奶液导致的罐体污染，特开发了一款高真空多层绝热鲜奶运输车，保证了鲜奶在运输过程中的品质。

1、鲜奶运输车的总体设计

1.1总体布局

鲜奶运输车是在普通载货车底盘的基础上，加装高真空多层绝热鲜奶储罐的专用车辆。其鲜奶运输储罐是由一个碳钢真空外罐和一个与其同心的奥氏体不锈钢制内罐组成，内外罐之间为真空层，并在内罐上缠绕多层绝热反射材料抽至高真空。主要由内筒体、外筒体、绝热反射层、支撑装置、人孔等组成。罐体通过副车架总成、U型螺栓、连接支架及止推板与车辆底盘固定。此外，整车加装过程控制系统，实现鲜奶运输全过程的管控。如图1。

1.2罐体保温及内部结构形式

本鲜奶运输车罐体的保温形式采用了多层缠绕抽高真空保温。罐体夹层通过专用设备抽至高真空，达3×10-1Pa，有效的减少了对流换热；内罐体外表面缠绕0.02mm金属铝箔+0.015mm玻纤纸8层，减少热辐射对罐内鲜奶的温度影响。此外，内罐体所缠绝热纸及钢板的放气会导致真空度的下降，故针对此设计安置了氧化钯及分子筛，有效保证了罐体真空度的维持时间。

罐体内部设计独特的防浪板结构，如图2，采用“封头背靠背”型全阔角防波板，两面翻边均为 R30大圆弧过度，焊缝均做抛光处理，罐内全部为光滑圆角过渡，保证清洗无死角无残留的同时，保证了较高的物料卸放率。

2、鲜奶运输车罐体的保温能力

2.1罐体保温能力计算

牛奶储罐的总漏热量包括三部分：（1）多层绝热体漏热；（2）接管漏热：（3）支承结构漏热3部分。

设计要求：20方牛奶48小时内温度升高不超过1℃（设计温度0.7℃）。

即总漏热量不得高于208W，计算如下：

夹层真空度不低于3×10-1Pa

（1）支撑结构漏热Q支撑

内外胆间的支承结构采用玻璃钢支承元件，上下各4个支承机构，下支撑为空心，玻璃钢圆环外直径D1=200mm，内直径D2=100mm；上支撑为实心，外直径D3=100mm；内筒筒体长7540mm，筒壁厚4+6=10mm。

玻璃钢的导热系数为：λ=0.28W/m·k

玻璃钢支撑构件热传导长度：

上支撑的截面积：

下支撑的截面积：

内胆中牛奶的温度：4℃

外界大气温度（苛刻条件）：40℃

根据圆筒壁热传导方程求单个上支承漏热量为：

上支承构件的漏热总量：

单个下支承漏热量为：

下支承构件的漏热总量：

支承漏热总量为：

（2）接管漏热Q接管总

筒体共计12跟接管

（3）多层绝热体漏热Q绝热体

按照设计要求，总漏热量不得高于208W，即Q绝热体不得高于：

（4）绝热层厚度的计算δ

绝热材料采用0.01mm喷铝涤纶薄膜和0.05mm植物纤维纸，其导热系数为1.85×10-4

3、样车性能试验

根据本文的设计方案与参数，制造了一台高真空多层鲜奶运输车。汽车底盘采用了陕汽SX1256GH509新M3000轻量化底盘，轴距1800+5000。鲜奶储罐有效容积15.2立方。整车由西安德森新能源装备有限公司负责试制完成。

3.1试验设置

3.1.1保温性能试验

（1）试验原理

通过测定试验介质在规定条件下的温度变化值，分别计算ΔT1、ΔT2。

（2）测量仪器

a.用于测量试验介质的温度计，最小刻度为0.2℃；

b.用于测量环境的温度计，最小刻度为1℃；

c.微风仪，精度为5%。

（3）试验条件（见表1）

表1　

（4）试验程序

a.按奶舱的额定容量将试验介质注入奶舱，然后再每个奶舱内各测量点，测温点沿入孔圆周均布，最高点距液面下40±10㎜，最低点距舱底40±10㎜，其余各点在这两点之间均布；

b.试验车与实验室适当位置，然后再试验车的上部、左、右、前、后各方等距设置若干个测温点，各测温点均应距奶罐外廓 100±10㎜，并应位于罐体的水平中心面和铅垂中心面上；

c.加入并水或热水，调整试验介质温度；引入热源或冷源，控制实验室室温，使之符合表3的规定后，立即关闭入孔盖；

d.试验时间为12h,测量介质和实验室温度次数为7次，间隔测定时间为2h。

（5）试验结果的计算

将试验介质的初始温度和终止温度代入（1）式计算：

式中：ΔT——保温性能，计算温升时用ΔT1，温降时ΔT2，℃/h；

24——试验时间，h。

（6）试验结果

各仓温度，见表2：

表2　

以第三仓作为观察对象，见表3：

表3　

从保温性能试验结果可以看出，其保温性能为48h温差在0.5℃左右，保温性能完全满足QC/T23-2014标准要求，同时也满足设计标定（温度48h≤1℃），满足设计需求；

3.1.1残存量试验

（1）试验原理

以清水为试验介质，通过测定注入和排出的试验介质的容量之差，确定整车残存量。

（2）试验仪器

若干个有刻度的量桶。

（3）试验场地

试验场地应为平坦坚实的地面。

（4）试验程序

a.试验车应处于整备质量状态，轮胎气压应符合底盘的规定；

b.试验车停放于试验场地，开启阀门，排尽积水，然后关闭各阀门；

c.用量筒往各个奶舱内注入40L清水；

d.开启各阀门，让清水经主出口阀门自流入量桶内，当总出口阀门处清水呈滴状流出5min后，结束试验。

（5）试验结果的计算

将测得的清水总容量代入（2）式计算：

式中：γ——残存量，L；

40——注入每舱的清水，L；

n——奶舱数，个；

γ——流出的清水总容量，L

试验结果

表4　

由试验数据可以看出，产品的卸料剩余量为2.45L，剩余率为0.012%。

4、结语

本文在前期研究的基础上设计了高真空多层绝热鲜奶运输车，并进行了相关性能试验，实现了罐体内温度的恒定保持及罐体的高卸料率，有效的保持了鲜奶在运输过程中的品质并减少了二次灌装的奶源污染。其总体设计及布置，为同类运输车产品的设计提供参考。

[1]陈宝琳,袁永俊.真空多层绝热式啤酒贮罐保温性能的分析计算[J].农业工程学报，1998,19(3)：90-92.

[2]方士宾,杜秋平,严绍文.圆柱形储罐合理选择保温层厚度的探讨[J].节能，2004(10)：16-18.

The design and test of milk truck with High-vacuum multilayer insulation tank

Wang Huadong1,Jiang Xianwen2,Lian Rong1,Jiang Wei3,Shi Chenghui4
(1.Shaanxi Heavy-Duty Truck Co.,Ltd.,Shaanxi Xi'an 710200; 2.Shaanxi Guode Electric Co.,Ltd.,Shaanxi Xi'an 710075; 3.Shaanxi Automobile Group Co.,Ltd.Shaanxi Xi'an 710200; 4.Xi'an Desen New Energy Equipment Co.,Ltd.Shaanxi Xi'an 710043)

In order to solve the problem that milk is perishable in the long-distance transport,and the re-filling milk is polluted caused by the high unloading residual rate，this paper presents a milk truck with multilayer insulation vacuum tank，to keep milk in constant temperature in transit（temperature rise no more than 1℃ in 48 hours）; the unique inner structure of the tank ensure the unloading residual rate in three ten thousandths.The tank body is mainly composed of inner cylinder，outer cylinder,heat insulating layer and supporting device.Vehicle performance test results show that: in the ambient temperature of 32±2℃， the material temperature rises from 4.5℃ of the initial temperature to 0.5℃ after 48 hours,and it's residual material of 3.8L in situation of filling 20m³ water in tank.

insulation; milk truck

U469.6

A

1671-7988（2016）08-107-04

王华栋（1977-），男，2001年毕业于长安大学汽车学院车辆工程专业，工程师。就职于陕西重型汽车有限公司，长期天然气整车产品、天然气燃料供给系统、车用LNG气瓶等开发工作。