１８ 大 连 交 通 大 学 学 报 第３７卷
表２罐体纵向中心竖直截面中各检测点的坐标
表３罐体纵向中心竖直截面上各检测点的温度随时间变化对比 ℃
监测点ｃ（位于罐体内近壁区，距离左端最
外侧表面１００ ｍｍ）的温度随时问的变化情况，如
图６（ａ）所示，可以看出，当罐体外壁采用不同厚
度的聚氨酯和岩棉组合设计时，罐体内近壁区的 溶液在不同时间段的温度变化趋势不同．在０．１～ ５．５６ ｈ时，四种情况的温度变化趋势基本一样．而 随着罐车运行到５．５６ ｈ以后，采用１０ ＩＴＩＩＴＩ厚度的 聚氨酯和６０ ｍｍ厚度的岩棉作为罐体保温层，监 测点Ｃ的温度下降趋势较快，相同时刻的温度值 较其他三种情况低１．０～１．６￣Ｃ，而当采用其他厚
度的保温材料组合时，罐体内溶液温度的变化趋
势基本一样．所以较检测点Ｃ的温度变化，采用
第１期 王东屏，等：保温罐车内部温度场数值分析 １９
１０ ｍｍ厚度的聚氨酯和６０ ｍｍ厚度的岩棉作为保
温层时，罐体保温效果较差．监测点 （罐体内溶
液的中心点）的温度随时间变化的情况如图６（ｂ）
所示，５．５６ ｈ以前，罐体内溶液中心点Ｋ的温度保
持１２０￣Ｃ不变；随着罐车的运行，点Ｋ的温度逐渐
下降，其趋势基本一样；到１９．４４ ｈ以后，当采用
２０ ｍｍ厚度的聚氨酯和５０ ｍｍ厚度的岩棉作为罐
体保温层时，中心点 的温度下降趋势较缓，较
其他三种保温材料的组合，温度偏高０．１～
０．３℃．图６（ｃ）是监测点Ｅ（距离罐体左端最外侧
１２０
ｌ１９．５
１ｌ９ ｛越１１８．５ 赠 ｌ１８ ｌｌ７．５ ｌ１７ １２０ ｌ１９ １１８ 赠１１７ ｌ１６ ｌＩ５ （ａ）检测点Ｃ Ｔ １一＇＿＿’ Ｌ Ｉ ● －－．１ｌ ｌ０ｍｍ
ＩＩ－．１５ｍｍ
◆ Ｌ
●一２０ｍｍ Ｉ
。 ２５ｍｍ
Ｉ Ｉ
＿
０．１ ５．５６ ｌ１．１１ ｌ９．４４ ２４
时间／ｈ
（ｂ）监测点
Ｔ ‘
Ｉ ｝
。一．Ｉ１０ｍｍ １
Ｉ－－ｌ５ｍｍ ，
—－ｒ－２０ｍｍ
÷÷一２５ｒａｍ
Ｉ Ｉ
０．１ ５．５６ ｌ１．１１ １９．４４ ２４
时间／｝ｌ
（Ｃ）监测点Ｅ
图６不同厚度保温材料组合的温度随时间变化
表面１ １９６ ｍｍ）的温度随时间的变化情况，可以
看出，５．５６ ｈ以前，罐体内监测点Ｅ的温度保持
１２０￣Ｃ不变，随着罐车运行时间的变化，点Ｅ的温度
不断下降，其中采用２０ １／１１／１厚度的聚氨酯和５０ ｒａｉｎ
厚度的岩棉作为罐体保温层，监测点Ｅ的温度下
降趋势较缓．罐车运行到１１．１１ ｈ以后，罐体保温
层采用２０ ｍｍ厚度的聚氨酯和５０ ｍｍ厚度的岩
棉时，同一时刻的温度值较其他三种保温层组合，
温度偏高０．１～０．３℃．
４计算方法的验证
本文是对保温罐体内部溶液温度的传热状况
进行仿真分析，为了说明文中所采用的数值计算
方法正确有效，就必须和罐车在实验工况下所测
得的数据进行对比验证．所以采用本文中同样的
数值计算方法，对在实验工况下运行的罐车进行
模拟仿真，所得数据与实测数据比较分析．
罐车在实验工况中，罐体内溶液的初始温度
为１５０￣Ｃ，环境温度为２７￣Ｃ，罐体外壁的保温层为
５０ ｍｍ厚度的岩棉和２０ ｍｍ厚度的聚氨酯．罐车
在运行２４ ｈ之后，实际测得温度为１３５ｃＣ，监测点
在罐体出料口侧上方内侧２００ ｎ－ｆｉｎ处（对应到本文模
拟坐标系中的点坐标为Ｘ＝２４７０ｉｎｌｎ，Ｙ＝８３０ ｍｉｌｌ，
Ｚ＝一７９０ ｍｍ）．而采用本文的数值计算方法模
拟实际运行的工况时，２４ ｈ之后相同监测点（即Ｘ＝
２４７０ ｍｍ。Ｙ＝８３０ ｍｍ，Ｚ＝一７９０ ｍｍ）所测得的
温度为１３４．２℃，相对误差为０．６％．
经过与实际工况所测得的数据相比较，本文
所提供的数值计算方法结果可靠．
５ 结论
本文通过对保温罐体内部溶液的温度场进行
数值仿真计算，对比分析了采用不同厚度保温材
料组合时，不同时刻罐体内部溶液的温度，得出如
下结论：
（１）保温罐体内流体温度场的数值仿真显示
出了运输液体在罐车运行中具体时刻的温度分布
及其具体数值，对保温罐体的保温结构设计以及
外部保温材料的选择有一定指导意义；
（２）不同厚度保温材料组合时，罐体内部温
度云图显示，不同温度的区域面积不一样，说明其
保温效果不一样；
（３）通过对罐内监测点的温度变化进行对
比，分析得到：在罐车运行到５．５６ ｈ以前，四种不
大 连 交 通 大 学 学 报 第３７卷
同工况下的保温罐体内温度下降趋势基本相同；
５．５６ ｈ以后，其趋势开始变化，温度变化不同；
（４）综合比较：在罐车的运行过程中，当采用
２０ ｍｍ厚度的聚氨酯和５０ ｍｍ厚度的岩棉作为保
温层时，罐体的保温效果较好，溶液中心区域温度
达１１６．８℃，近壁区温度为９８．５℃．当采用１０ ｍｍ
厚度的聚氨酯和６０ ｍｍ厚度的岩棉作为保温层
时，罐体的保温效果较差，溶液中心区域温度达
１１６．７℃，近壁区温度为９６．３℃，其他两种工况的
保温效果介于两者之间．
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ＷＡＮＧ Ｄｏｎｇｐｉｎｇ ，ＹＯＵ Ｍｉｎｇ ，ＴＩＡＮ Ｌｅｉ ，ＤＯＮＧ Ｈｕａｊｕｎ
（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｄａｌｉａｎ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｄａｌｉａｎ １１６０２８，Ｃｈｉｎａ；２．Ｄａｌｉａｎ Ｒ＆Ｄ Ｃｅｎｔｅｒ，ＣＮＲ Ｑｉｑｉｈａｒ
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ｉｓ ｕｎｃｈａｎｇｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔａｎｋ ｃａｒ ａｒｅ ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ ａｎｄ ｒｏｃｋ ｗｏｏ１．Ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ
ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｔａｎｋ ｅａｒ ｉｎ ２４ ｈ，ｂｙ ｃｈａｎｇｉｎｇ ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆ ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ ａｎｄ ｒｏｃｋ ｗｏｏｌ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｔｈｅ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｔｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｉｎｓｉｄｅ ｔｈｅ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｔａｎｋ ｃａｒ ａｒｅ ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅｌｙ ａｎａ—
ｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｔａｎｋ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ ｉＳ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｗｈｅｎ ２０ ｍｍ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆ ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ ａｎｄ ５０
ｍｍ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆ ｒｏｃｋ ｗｏｏｌ ａｒｅ ｕｓｅｄ ａｓ ｔｈｅ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｔａｎｋ ｃａｒ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅ ｉｎ ｇｏｏｄ ａｇｒｅｅｍｅｎｔ
ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｉＳ ｒｅｌｉａｂｌｅ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｉｅｌｄ；ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｍａｔｅｒｉａｌｓ；ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｔａｎｋ ｃａｒ