Вагон с машинным охлаждением предназначен для перевозки скоропортящегося груза с t=+14..-18 из мест малого производства продуктов в места малого потребления.
Режимы те же, что и по ZA-5. длина 19 метра (1966), а позже 21 метр. В вагоне имеется грузовое помещение и 2 машинных отделения (по торцам вагона). Наружная обшивка стальной лист 1,5мм, внутренний - оцинкованное железо 2мм. На полу резина, напольные решетки. Двери прислонного типа 2000*2200. 4 водостока. В качестве изоляционного материала - полистирол. Средний коэффициент теплопередачи 0,32 Вт/м2К. В машинном отделении установлены компрессор, конденсатор, ДГУ, емкость для солярки на 500 литров в каждом машинном отделении. Температуру поддерживают термостаты, которые включают и выключают холодильную установку в зависимости от достигнутой температуры. Датчики установлены в средней части вагона по обеим сторонам у дверей. Этот вагон работает без сопровождения. ТО производится по планово-предупредительной системе:
ТО-1 - станция отправления. Приемосдатчик и механик.
ТО-2 - через 24 часа хода на станции. Встречает механик, смотрит как работает холодильная установка, измеряет температуру в грузовом помещении, входит в одно машинное помещение и записывает замечания.
(ТО-2 на каждой станции через 24 часа)
ТО-3 на станции выгрузки. Встречает механик. Подают вагон под выгрузку и после он выключает установку.
После вагон идет на промывку, затем на укрупненное(У) ТО-1 через 120 часов наработки дизеля) или УТО-2 (через 500 часов).
После вагон идет на погрузку. Возможно не нужно промывки, то сразу идет на УТО-1 и УТО-2. Но может и не идти если не прошел достаточно времени.
Такой вагон обращается рам где есть пункты технического обслуживания.
Вагон с жидко-азотной системой охлаждения. Охлаждение сжиженными газами основаны на дросселировании заранее сжиженных газов, которое сопровождается поглощением тепла из окружающего пространства. Преимуществом этого вагона является высокая надежность и поддержание в грузовом помещении вагона более низких температур. Жидкий азот при атмосферном давлении имеет температуру кипения -196 С. Объемный вес 210 кг/м3. газообразный азот безвреден. При испарении он расширяется в 700 раз, поэтому он имеет возможность заполнить все точки и углы в грузовом помещении. Охлаждение жидким азотом имеет ряд преимуществ, так как температура кипения его низкая. Замораживание происходит быстро. При этом хорошо сохраняется внешний вид, структура продукта, вкус и питательность продукта. Благоприятным является и то, что азот нейтрален. Безкислородная среда тормозит биологические процессы. Эта система за рубежом начала работать давно. Преимуществом является равномерность температурного поля в вагоне. Простота эксплуатации и экипировки. Гораздо меньший штат обслуживания. Один недостаток - на сети ЖД должны быть пункты экипировки жидким азотом. Такой вагон разрабатывался с 1976 года в СГУПСе.
Результаты перевозок грузов позволяют выделить особенности этого способа охлаждения:
Техническую простоту исполнения жидко-азотной системы, в которой есть только одна механическая часть пневматический клапан терморегулятора. Эта простота повышает работу;
Возможность создания равномерного температурного поля в вагоне;
Отсутствие вентиляционного оборудования;
Простота эксплуатации;
Экипировка производится как и заправка соляркой;
Высокая степень сохранения качества продукта;
Длина 21 метр, погрузочная длина, 20 метров, 19 см. Наружная ширина 3100мм. погрузочная 2600мм. Объем погрузочный при погрузке на 2,4м равен 120 м3. площадь пола 52,5м2. Г.-П. 60т, масса тары 33т. Двери прислонного типа, размером 2700*2300. минимальный радиус в кривых 80 метров. Кузов цельнометаллический, выполнен конструкцией сэндвич, в качестве тепломатериала - полиуретан. Толина пола 185мм, стен и крыши 200мм. Наружное ограждение сталь 1,25мм, внутренне 3мм. Пол выполнен в виде блоков с пенополиуретана, стеклопластик 2мм. Фанера на полу 18мм и биологически нейтральной резиной. Коэффициент теплопередаи нового вагона К=0,2Вт/м2К. На полу решетки.
Без всякого холодильного оборудования за счет аккумуляции холода. Плодоовощи перевозить нельзя.
Грузовые вагоны оставленные в холодный отстой пригодные для использования перевозки скоропортящихся грузов были переоборудованы в вагоны термосы. Для этого было разработаны ТУ, не проводили с этими вагонами работы теплотехнических качеств, коэффициент теплопередачи был выше чем у тех вагонов, которые изготавливали немцы. Эти вагоны эксплуатировались по всей сети ЖД.
К ним относятся вагоны для перевозки одного какого-то груза:
Цистерна термос для перевозки молока - позволяет полностью использовать ГП вагона, сократить потери. ГП 31,2т, тара 22,7т. Котел цистерны разбит на 3 емкости. В каждую емкость есть люк для загрузки с герметично закрывающейся крышкой. Цистерна оборудована трубами для слива молока в обе стороны. В качестве теплоизоляции служит стекловолокно, толщина 300мм. Из расчета 1,5 С в сутки. Расчетный коэффициент теплопередачи 0,58. Котлы выполнены из углеродистой стали. Промывка выполняется холодной, потом горячей водой.
Цистерна термос для перевозки вина. Имеет котел снаружи покрытый теплоизоляцией, толщина которой зависит от условий перевозки вина, температура +8…+15 С. Теплоизоляция полистирол, цистерна имеет колпак с люком-лазом. ГП 57 тонн. Коэффициент теплопередачи 0,28.
Вагон для перевозки вина имеет цельнометаллический кузов, разделен на 3 части, 2 цистерны по 13,2 м3, над ними компенсационные баки по 300 литров. Есть отсек для проводника по середине вагона. Для охлаждения вино летом над цистернами установлены баки для льда.
Вагон для перевозки живой рыбы. Имеет металлический каркас, пол и стены деревянные, пол покрыт оцинкованной сталью. Две емкости 13 и 17 м3. 24 тонны воды. Максимум можно загрузить 8 тонн рыбы. Для обогащения кислородом, над баками установлены баки с форсунками. Для снулой рыбы.
Вагон летник. Загрузка людом или льдосоляной смесью и грузовое помещение. У кармана (внизу) - 6С, а под потолком +3 С. Под потолком ледяные баки.
Перевозка грузов в контейнерах создает благоприятные условия для соблюдения параметров непрерывной холодильной цепи. Обеспечивается сохранность груза, сокращается время транспортировки, время на погрузку/выгрузку, общетранспортные расходы. Контейнеры позволяют сократить простой вагонов.
Контейнеры подразделяются:
Обычные (ящичные и стоечные поддоны);
Изотермические;
Стоечный поддон для охлаждения мяса.
Состоит из 4 стоек, из нижней и верхней рамы 850*1000*1800мм. Нижняя рама выполнена в виде поддона. Вес контейнера до 72 кг, ГП до 400 кг. Имеются крючья для подвеса охлажденного мяса.
Для перевозки наливных грузов применяются контейнеры термосы. По конструкции цилиндрические или призматические.
Для перевозки плодоовощей, в частности картофеля, свеклы, морковь, яблок существуют ящичные поддоны, складные. Сегодня разработано более 20 типов таких поддонов. Самым оптимальным имеется 1200*800мм. Применение ящичных поддоном позволяет сократить транспортные расходы на 53%, расходы на тару на 40%.
К изотермическому подвижному составу относят специальные вагоны грузового парка предназначенные для перевозки скоропортящихся грузов. В зависимости от рода перевозимых грузов они подразделяются на специальные и специализированные. На сети ЖД эксплуатируется 5-ти вагонные секции брянского машино-строительного вагона, ZB-5. Система охлаждения непосредственная. Все рефрижераторы строятся 4-осными с основным цельно-металлическим кузовом, длина 21 метр, ходовые части обеспечивают скорость до 120 км/ч. 5-ти вагонные секции БМЗ имеет дизель-генераторное помещение (машинное отделение) и грузовое помещение. Температура в этом вагоне должна поддерживаться на заданном уровне, с отклонением 1,5 С. В служебном вагоне находится дизельное отделение, в котором находится 2 дизель-генератора, кабина управления, кухня, котельная, душевая, купе для отдыха и аккумуляторное помещение. Отличительной особенностью секций последних выпусков является более совершенная конструкция ограждения кузова и высокая надежность энерго-холодильного оборудования. В грузовых помещениях возможно устойчиво поддерживать температуру от -20 до +14 и также перевозить предварительно неохлажденные грузы. Для перевозки охлажденного мяса секции выпускаются оборудованными балками с крючьями. В качестве теплоизолятора используется полистирол 230 мм, наружная обшивка сталь 2 мм, внутренняя обшивка алюминиевый сплав, пол покрыт биологически нейтральной резиной 4 мм (-40…+50 С), в полу предусмотрены сливные трубы, на полу - напольные решетки (36 штук), средний коэффициент теплопередачи 0,3 Вт/м2К. Дверь 2200/2700мм. Скорость соударения не более 11 км/ч.
Секция ZB-5. секция скомпонована из 4 грузовых вагонов и 1 служебного. Длина по осям автосцепки - 22 метра. В качестве теплоизолятора - полистирол. Крыша 250мм, стены 200мм. Кузов цельнометаллический, наружная обшивка - сталь 1,5мм, крыша 2мм. Внутренняя обшивка - оцинкованное железо 2мм. Грузовой вагон состоит из грузового помещения и 2 машинных отделений. Имеется 4 водостока с гидравлическим запором. На полу биологически нейтральная резина. В каждом машинном отделении расположен компрессор и конденсатор. Воздухоладитель - в грузовом помещении с торцов вагона с 2 сторон.
Секция ZA-5. состоит из 5 грузовых вагонов. В машинном отделении установлено 2 холодильные установки. 2 и 3 вагон разделены пополам. Температура от -18 до +14С. Режимы:
Плодоовощи +4..+30 (60 часов)
Перевозка охлажденного груза +3..+6
Перевозка мороженного груза -9..-12
Перевозка мороженных грузов -17..-20
Перевозка продуктов +10..+13
Перевозка бананов +11..+13
ГР - грузовое помещение
ДУ - дизельное управление
К - купе кухня
В элементах конструкции ограждения вагона используются разнообразные материалы, начиная от микоры и заканчивая пенополистеролом и пенополиуританом. Теплопроводность зависит от изменения температуры.
К гидроизоляционным и пароизоляционным материалам относят битумы, рубероид, перфоль и т.д. в настоящее время получили распространение заливаемые или напыляемые материалы.
К = 0,31..0,35 Вт/м2К.
Для того, чтобы определить толщину изоляции вагона, необходимо задаться коэффициентом теплопередачи К и составляющими стенку вагона:
δиз = λиз*[1/К - (1/αн + δ1/λ1 + δ2/λ2 + δn/λn + 1/αв)]
αн, αв - коэффициент теплоотдачи (для наружных стен 30Вт/м2К, для внутренних - 7..10);
λ - теплопроводность;
Расчетный коэффициент теплопередачи - средняя величина коэффициентов, вычисленных для нормально и слабо изолированных частей ограждения.
Кср = ΣFnKn / ΣFn
Кср = FкKк+ FсKс+ FпKп / Fк + Fс + Fп
Коэффициент теплопередачи
Кn= 1 / (1/αн + δ1/λ1 + δ2/λ2 + δn/λn + 1/αв)
Приведенный коэффициент теплопередачи, который оценивает суммарный теплообмен груза и воздуха в помещении вагона с внешней средой. Тепловая энергия может выделяться и поглощаться.
Метод внутреннего подогрева
В закрытом помещении устанавливается вагон. В грузовом помещении устанавливается нагревательный аппарат. Начинают поднимать температуру, до температуры, где стоит вагон. Когда они сравниваются, расчитывают коэффициент теплопередачи.
К = Q / (Δt * F)
С момента поступления вагона в эксплуатацию изменяет коэффициент теплопередачи. Факторы, влияющие на изменение, можно разделить на 2 группы:
Постояннодействующие, независимо от срока эксплуатации;
Непосредственно связанные со сроком эксплуатации.
К первой относят зависимость К от температуры и влияния скорости движения вагона и солнечной радиации. Чем дольше эксплуатируется вагон, тем существенней изменяется коэффициент теплопередачи. Основной задачей расчета теплоизоляции является определение рациональной толщины теплоизоляционного слоя, в зависимости от технических требований и экономической целесообразности.
Изотермические контейнеры - наиболее эффективное средство для перевозки скоропорта. Он может быть с холодильно-отопительным устройством и без него. За рубежом распространены с навесными и встроенными холодильными машинами. Крупнотоннажные контейнеры специализированные для перевозки скоропорта классифицируются по источнику холода по типу применяемого охлаждения или отопления. Контейнеры проектируются с температурным режимом -45..+45С. Холодоснабжения может осуществляться от машинной холодильной установки, установки с жидким азотом или сухим людом. Недостатком машинного охлаждения является сложность обслуживания и низкая надежность. Жидкоазотное и сухоледное охлаждение является простым, высоконадежным, дает возможность быстрого понижения температуры и незначительной естественной убыли.
Импортные контейнеры, в частности японский контейнер размером 2435*2435*6055мм. Теплопроводность этого контейнера 0,016 Вт/м2К. Топливный бак контейнера рассчитан на 2-3 суток непрерывной работы. Корпус контейнера состоит из несущего каркаса, наружной обшивки толщиной 2мм, внутренней обшивки 0,6мм.
10 контейнеров были разработаны на абаканском заводе, прошли опытные перевозки и на этом их внедрение закончилось.