船用冷藏集装箱真空绝热板布置工艺及性能研究

发布时间：2017-10-28 12:09

  本文关键词：船用冷藏集装箱真空绝热板布置工艺及性能研究

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【摘要】：真空绝热板具有很好的隔热保温性能,将真空绝热板应用在船用冷藏集装箱上可以提高其保温性能,减少渗入热,还能减少壁厚,增加有效容积;冷藏集装箱可以匹配更小的制冷机组系统,降低制冷机组的初投资,减少系统的运行能耗,从而实现船用冷藏集装箱的技术升级,提高我国船用冷藏集装箱产业的核心竞争力。受生产工艺的限制,无法制作出满足船舶冷藏集装箱要求的一整块的真空绝热板,因此真空绝热板在冷藏集装箱上只能多块拼接布置。本文从以下几点入手,研究真空绝热板在冷藏集装箱上的布置工艺。首先,本文应用热流计法分别对真空绝热板和聚氨酯发泡材料在15℃、20℃、30℃、40℃下的导热系数进行标定,并对比两种材料的隔热保温性能。测试结果表明,真空绝热板的导热系数为0.00231~0.00239W/(m?K),发泡密度为50kg/m3的硬质聚氨酯发泡材料的导热系数为0.017~0.025W/(m?K),真空绝热板与传统的绝热材料相比具有更低的导热系数,仅为硬质聚氨酯发泡材料的10%左右。其次,对预制发泡的三明治式真空绝热板的绝热机理和制造工艺进行了分析。根据船用冷藏集装箱的实际尺寸,建立布置有0块、1块、2块、4块、6块、9块真空绝热板的侧壁仿真模型,并用ANSYS对仿真模型进行热力学计算。制作布置有9块真空绝热板的侧壁实体,并测取其平均导热系数。对仿真和实验结果进行对比分析,确定真空绝热板的合理布置方案。研究结果显示,应选用尽可能大的真空绝热板制作预制发泡的三明治式复合材料,来进一步减小由真空绝热板拼接所产生的热桥效应;真空绝热板在冷藏集装箱内布置时,尽量使真空绝热板的拼接处避开侧柱、加强筋等所在的位置,避免热桥的连通。最后,制订真空绝热板在扬州通利TL-93WCL型船用冷藏集装箱围护结构的详细布置方案,分别建立对应该布置方案的冷藏集装箱和原冷藏集装箱的有限元模型,对箱体围护结构的热工性能进行热力学计算。通过与传统船用冷藏集装箱的对比分析,评估采用真空绝热板的冷藏集装箱箱体的绝热性能。仿真和实验研究表明,使用真空绝热板可以显著提高船用冷藏集装箱的保温性能。采用10mm厚的真空绝热板,在布置面积比例为83.9%的情况下,冷藏集装箱的漏热量减少30.6%,保温效果明显提高。在此情况下,冷藏集装箱可以匹配更小的制冷机组系统,减少系统的初投资和运行能耗。
【关键词】：真空绝热板 船用冷藏集装箱 隔热保温性能 导热系数
【学位授予单位】：集美大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U664.5
【目录】：

• 摘要4-5
• abstract5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 研究背景及意义9-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 国内外导热系数测试技术的发展11-12
• 1.2.2 冷藏集装箱节能方案研究现状12-13
• 1.2.3 真空绝热板研究现状13-14
• 1.3 本论文的研究内容14-16
• 第2章 绝热材料导热系数测定16-22
• 2.1 引言16
• 2.2 测试方法的选择16-18
• 2.3 真空绝热板导热系数的测试18-19
• 2.4 聚氨酯发泡材料导热系数的测试19-21
• 2.5 小结21-22
• 第3章 侧壁模型热工性能研究22-37
• 3.1 引言22
• 3.2 研究方案的制订22-23
• 3.3 预制发泡三明治式真空绝热板复合材料23-24
• 3.4 侧壁模型热工性能的仿真计算24-33
• 3.4.1 数值计算方法的选择24-25
• 3.4.2 热分析的控制方程25-26
• 3.4.3 船用冷藏集装箱侧壁模型的结构设计26-27
• 3.4.4 材料的热工性能参数及仿真模型的建立27-29
• 3.4.5 施加载荷进行计算29-33
• 3.5 侧壁模型的实验研究33-36
• 3.5.1 实体模型的制作33-34
• 3.5.2 导热系数的测定34-35
• 3.5.3 与仿真结果对比分析35-36
• 3.6 小结36-37
• 第4章 真空绝热板布置工艺优化37-57
• 4.1 引言37
• 4.2 冷藏集装箱围护结构37-38
• 4.3 布置方案设计38-44
• 4.4 围护结构热工性能仿真计算44-55
• 4.4.1 材料热工性能参数边界条件的确定45-46
• 4.4.2 仿真模型的建立46-49
• 4.4.3 结果分析49-55
• 4.5 节能分析55-56
• 4.6 小结56-57
• 第5章 总结与展望57-59
• 5.1 总结57
• 5.2 展望57-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-61

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本文编号：1108154