陆路运输制冷方法
陆路运输冷藏车辆具有多种方法进行制冷,包括:机械制冷、冰、低温工质、蓄冷系统等。过去常采用低温工质(如干冰或液氮)进行制冷;现在,机械制冷已经成为陆路冷藏运输的主要制冷方式。
(1)机械制冷
机械制冷的工作原理与一般的单级蒸气压缩制冷原理类似,采用汽油发动机、柴油发动机或电动机作为动力源,驱动压缩机使制冷剂在系统中不断循环,制冷剂流经蒸发器时,通过蒸发吸收厢体中的热量(热负荷),然后通过厢体外部的冷凝器释放热量,如此循环往复,从而实现连续制冷的效果。
通常,卡车或者拖车上的制冷机组大多是“前凸式”或称“鼻置式”,某些短途配送的车上也会采取“顶置式”,在机场飞机配餐时会采用“底置式”,如图1。一般来说,发动机、冷凝器和其它配件装在厢体外部,而在内部安装蒸发器和风扇。底置式应用于一般道路运输时,对于道路设施的要求比较高,因为底置式容易被泥土灰尘等堵塞,所以底置式在日本等发达国家应用较多。
(a)前凸式 (b) 顶置式 (c) 底置式
图1 陆路运输制冷机组的各种安装方式
机械制冷装置通过可编程控制器来控制机组运行,使制冷和燃料的效率达到最大。通过检测排风以及回风温度,对其进行调整,使其始终保持在所要求的设定值,减少温度的波动,保证货品的质量。也可以通过控制器的预处理模式进行自我诊断运行。有些控制器带有无线功能,机组可通过无线网络来实时监控制冷系统的运行情况、进行准确的地理定位、监控货品的温度和湿度等。
(2)冰
冰具有很强的吸热特性,而且在吸热时会产生一些水蒸气,可保持周围环境的相对湿度。一般在装货前,在托盘或货物里直接装入碎冰,从而达到对某些货品进行冷却并保持其湿度的目的。冰冷有很大的局限性,主要是:冰本身具有较大的重量,会减小车辆的有效载荷;冰融化成水时,会对货品造成影响;冰如果与某些货品直接接触,会造成冻害;在运输过程中需要经常补充冰。
(3)低温工质
低温工质制冷主要是用低温的液体工质吸热来实现的。低温工质系统中设有压力储液罐,其温度控制由温度传感器及控制器来实现。当厢内温度高于设定温度时,传感器会给控制器一个信号,然后控制器控制储液罐,使其喷出一定量的低温工质。低温工质在厢内相变吸热,达制冷效果。当温度达到设定温度时,温度传感器就会给控制器发送信号,使其停止喷出低温工质。低温工质有时候会直接喷射到厢内,有些则采用盘管等换热器进行间接热交换,气化后的低温工质被排放出系统外。
采用干冰、液态二氧化碳或液氮等低温工质的制冷方式,具有较少的运动部件、不需要经常更换零部件等优点。另一方面,适当浓度的二氧化碳和氮气本身就有气调的功能,可以延缓果蔬在运输和贮存过程中的成熟和腐烂。但是因低温工质的充注基站较少,所以运输的距离和时间受到了很大的限制。
采用低温工质时,必须注意人员的安全。操作人员在进入车厢之前,必须让车厢有足够多的时间进行氧气补给,防止缺氧导致的危险。
值得注意的是,高浓度的低温工质气体(一般高于20%)可能会对新鲜农产品产生不利影响。尽管有一些农产品在高浓度的氮气环境中可以正常存活几天,但大部分新鲜果蔬在100%的氮气环境中会停止呼吸作用。高浓度的二氧化碳还会使农产品在色泽、口感上打折扣。低温工质一般不会对冷冻货品造成伤害。
固体二氧化碳(干冰)一般都是以块状、霜状或小球状的形式出现。干冰最常被用于冷冻食品和冰淇淋的运输。另外,当一辆运送冷冻农产品的车辆的机械制冷系统出现故障时,干冰也可以被用来进行应急制冷处理。干冰还经常用于航空冷藏运输,详见本章航空运输一节。
(4)蓄冷系统
蓄冷系统主要由两部分组成:蓄冷部件和制冷系统。蓄冷部件被放置于车厢内部,如图2,一般为密闭结构,内部充注共晶溶液,并且和制冷系统的蒸发器盘管集成。共晶溶液成分为无机盐、防腐添加剂以及水,在一定的温度下,共晶溶液会结晶,该温度称之为共晶点,不同的共晶溶液的共晶点不同。当制冷系统运行时,冷量通过蒸发器盘管传递给共晶溶液,降至共晶点时,溶液结晶。在运输过程中,结晶的共晶体吸收厢内热负荷,开始融化,释放冷量,所以冷量是被“贮存”在该溶液中。