Материал: Kholodok_Chernikova_Kursak_2012

Таким образом, для осуществления перевозок скоропортящихся грузов на направлении Барнаул - Брянск в летний период продолжительностью 150 дней с мая по октябрь необходимо 13 автономный рефрижераторный вагон, 19 пяти-вагонных секций БМЗ (СССР), 2 пяти-вагонные секции постройки ГДР ZB-5, 6 двенадцати-вагонные секции постройки ГДР.

2 Теплотехнические расчеты рефрижераторного подвижного состава

Цель теплотехнических расчетов – нахождение количества тепла, поступающего в грузовое помещение вагона для определения холодопроизводительности приборов охлаждения и мощности приборов отопления. В данном разделе выполним теплотехнические расчеты и осуществим подбор энерго-холодильного оборудования для перевозки мороженной рабы в 5-вагонной секции БМЗ. Общее количество тепла, которое должно быть отведено через поверхность приборов охлаждения вычисляется по формуле

. (2.1)

Для мороженной рыбы будем считать три теплопритока.

Поверхность теплопередачи грузового помещения определяют как среднюю геометрическую между наружной и внутренней поверхностями:

, (2.2)

где и – площади соответственно наружной и внутренней поверхностей вагона, м².

, (2.3)

, (2.4)

где , , , - наружная поверхность продольных, торцевых стен, пола и крыши, м²;

, , , внутренняя поверхность продольных, торцевых стен, пола и крыши, м².

=274,56 м² и =238,02 м².

Коэффициент теплопередачи принимаем k = 0,3 Вт/м²∙К.

Расчетная температура наружного воздуха:

(2.5) где , – соответственно средняя и максимальная температура заданного периода (с мая по сентябрь) на направлении Барнаул - Брянск, принимаем по приложению В [2] для пунктов: Барнаул, Пенза, Брянск:

Средняя температура по пунктам:

t_ср=13,13+14,16+13,52/ 3=13,6 °С

Максимальная температура по пунктам:

t_max=19,06+19,22+19,3/ 3=19,19 °С

Отсюда температура расчетная наружного воздуха:

t_нр=0,4*13,6+0,6*19,19=16,95 °С

Температура внутри вагона – температура перевозки мороженной рыбы: = - 18С.

1. Теплоприток в грузовое помещение вагона от наружного воздуха и воздуха машинного отделения через ограждения кузова вагона, Вт:

(2.6)

Приведем расчет:

Q₁=238,02*0,3*(16,95-(-18))+13,44*(26,95-(-18))=2676,87 Вт,

2. Теплоприток в грузовое помещение вагона от воздействия солнечной радиации:

, (2.7)

где F – наружная поверхность кузова вагона, подверженная воздействию солнечной радиации, м²;

Z - продолжительность воздействия солнечной радиации. Принимаем Z = 10 ч;

t_max – максимальная температура нагрева наружной поверхности вагона, ºС. Принимаем t_max = 19,19 ºС.

Приведем расчет:

Q₂=158,35(19,19-(18))*10/24=2453,76 Вт,

3. Теплоприток, поступающий в грузовое помещение через неплотности в дверях, люках, в местах прохода трубопроводов:

( ), (2.8)

где - внутренний объём кузова вагона, м³. V = 136 м³; - плотность воздуха, равная 1,165 кг/м³­­; и - теплосодержание воздуха соответственно наружного и в грузовом помещении, кДж/кг, определяемое по диаграмме i-d, приложение Г [2] (влажность воздуха в грузовом помещении вагона - 90%, наружного воздуха - 45%).

Приведем расчет:

Q₃=136*1,165/3,6*(30-9)=924,23 Вт,

Общий теплоприток:

Q_общ=2676,87+2453,76+924,23=6054,86 Вт;

Потребная рабочая часовая холодопроизводительность компрессора при заданном режиме работы холодильной установки для выработки холода, необходимого для обеспечения сохранности качества груза, определяется:

, (2.10)

где 22 - количество часов работы компрессора.

Приведем расчет:

_Qр=24*6054,86/22=6605,3

Для того чтобы сделать вывод о достаточности установленного компрессора и коэффициенте его использования, необходимо провести сравнение холодопроизводительности при стандартных и рабочих условиях.

Перевод рабочей холодопроизводительности компрессора в стандартную осуществляется по формуле:

, (2.11)

где , - объемная холодопроизводительность при стандартных и рабочих условиях, принимаем по данным приложения Е [1];

, - коэффициенты подачи при стандартных и рабочих условиях, принимаем по таблице 4 [2].

Приведем расчет:

При стандартных условиях (таблица 3[2]) для фреоновых компрессоров:

; ; ;

кДж/м³, .

При рабочих условиях:

; ; ;

кДж/м³, .

Q _ст=6605,3*(1340,07*0,72/1556,83*0,69)=5932,63

Фактическая холодопроизводительность принимается по данным таблицы 8[3].

Q_факт=5000Вт.

Коэффициент использования устанавливаемого компрессора определяется:

. (2.12)

Приведем расчет:

φ=5932,63/5000=1,18.

Так как = 1,18 > 1, то одного компрессора не достаточно, а, следовательно, не обеспечивается сохранность груза. Для обеспечения сохранности груза необходимо использование дополнительного компрессора.

Расчет теплообменных аппаратов сводится к определению площади их теплоотдающей поверхности. Для пяти-вагоной секции БМЗ определим площади теплоотдающей поверхности конденсатора и воздухоохладителей.

Расчет потребной поверхности воздуохладителя:

, (2.13)

где - удельный тепловой поток.

Приведем расчет:

F_и^пов=5932,63/3000=1,97 м²

Расчет потребной поверхности конденсатора:

, (2.14)

где ε=4 - холодильный коэффициент; - удельный тепловой поток.

Приведем расчет: F_к=5932,63*(4+1/4)/3000=2,47

Коэффициент использования определяется по формуле:

, (2.15)

где - потребная площадь конденсатора, воздухоохладителя; - фактическая площадь конденсатора, воздухоохладителя.

φ=1,97/64=0,03<1, следовательно, поверхности воздухоохладителя для обеспечения сохранности перевозимого груза достаточно (один воздухоохладитель).

φ=2,47/72=0,03<1, следовательно, площади конденсатора достаточно и обеспечивается сохранность перевозимого груза (один конденсатор).