 |
Мощность теплопоступлений в грузовое помещение вагона
|
|
|
|
Сначала определяют мощность каждого теплопритока в отдельности аналитическим методом [4, разд. 7], а потом их алгебраическую сумму в двух вариантах (таблица 3). Один вариант суммы соответствует набору теплопоступлений при охлаждении груза в пути, другой – в процессе перевозки груза уже в охлаждённом состоянии. Ниже приводится расчёт мощности теплопоступлений в рефрижераторный вагон при перевозке гранатов.
Мощность теплового потока вследствие теплопередачи через ограждения кузова вагона, кВт/ваг.:
,
где F р – полная расчётная поверхность грузового помещения, F р = 234 м2 [4, прил. А]; t р – расчётная температура наружного воздуха на направлении перевозки, t р = 11,2 °С (см. п. 2.2); t в – среднее значение температурного режима перевозки груза (см. табл. 2), t в = 2 + 5 = 3,5(°С); F м – расчётная поверхность машинных отделений, контактирующих с грузовым помещением, F м = 7,8 м2 [4, прил. А]; t м – температура воздуха в машинном отделении, которая на 4 °С выше расчётной температуры наружного воздуха вследствие теплоотдачи холодильными машинами, t м = 11,2 + 4 = 15,2 (°С); k р – расчётный коэффициент теплопередачи ограждающих конструкций грузового помещения вагона, k р = 0,64 Вт/(м2∙К), определен в п. 2.3.
Тогда Qт = [234(11,2 – 3,5) + 7,8(15,2 – 3,5)] 0,64 ´ 10-3 =1,21 (кВт/ваг.).
Мощность теплового потока от инфильтрации свежего воздуха внутрь грузового помещения вагона, кВт/ваг.:
,
где rн – плотность наружного воздуха, rн = 1,24 кг/м3 (при t р = 11,2 °С [4, табл. К.1]); mи – кратность инфильтрации воздуха в ограждениях вагона и в вентиляционной системе, mи = 0,30 ч–1 (при средней скорости движения вагона 18 км/ч и сроке службы вагона 4 года [4, прил. Л]); V п – полный объём грузового помещения вагона, V п = 138 м3 [4, прил. А]; i н – удельное теплосодержание наружного воздуха при температуре 11,2 °С и влажности 64 %, i н = 24,5 кДж/кг [4, табл. К.2]); i в – удельное теплосодержание воздуха внутри вагона в режиме перевозки и влажности 90 %, i в = 14 кДж/кг [4, табл. К.2].
|
|
|
Тогда Q и = 1,24 ´ 0,3 ´ 138 ´ 3600–1 ´ (24,5 – 14) = 1,19 (кВт/ваг.).
Мощность теплового потока от плодоовощей при дыхании, кВт/ваг., определяют дважды (см. рис. 1) – на участке пути, когда груз охлаждается от начальной температуры до режимных значений (Q б1), и на участке пути движения груза в охлаждённом состоянии (Q б2):
;
,
где q бох – удельные тепловыделения плодоовощей при их охлаждении, q бох =
= 16 Вт/т (см. п. 2.3); q бр – то же, в режиме «теплокомпенсация», когда груз охладился, q бр = 20 Вт/т (см. п. 2.3); G гр – масса перевозимого груза, G гр = 35 т нетто (по заданию).
Тогда: q б1 = 16 ´ 35 ´ 10–3 = 0,6 (кВт/ваг.); q б2 = 20 ´ 35 ´ 10–3 = 0,7 (кВт/ваг.).
Мощность теплового потока от воздействия солнечной радиации, кВт/ваг.:
,
где F б.с – поверхность боковых стен вагона, F б.с = 61 м2 [4, прил. А]; F к – то же, крыши, F к = 67 м2 (см. там же); t э.р – эквивалентная температура рассеянной радиации, соответствующая разности температур на поверхности вагона при наличии и отсутствии солнечной радиации на условно заданной широте местности 42 град с. ш. в переходный период, t э.р = 1,5 К [4, табл. М.1]; t э.в – то же, прямой радиации на вертикальные поверхности (см. там же), t э.в = 5,6 К; t э.г – то же, прямой радиации на горизонтальные поверхности (см. там же), t э.г = 14 К; mc – заданная вероятность солнечных дней в году, mc = 0,33, доли ед.; tc – продолжительность воздействия солнечной радиации, tc = 12 ч/сут [4, табл. М.2].
Тогда Q с = [234 ´ 1,5 + (61 ´ 5,6 + 67 ´ 14) 0,33] 0,64 ´ 12 ´ 24–1 ´ 10–3 = 1,42 (кВт).
Мощность теплового потока, эквивалентного работе вентиляторов-циркуляторов, кВт/ваг., определяют дважды (см. рис. 1) – на участке пути, когда груз охлаждается от начальной температуры до режимных значений (Q ц1), и на участке пути движения груза в охлаждённом состоянии (Q ц2):
|
|
|
;
,
где N ц – суммарная мощность электродвигателей вентиляторов-циркуляторов, N ц = 4,4 кВт/ваг. [4, прил. А]; x – коэффициент трансформации механической энергии вентиляторов-циркуляторов внутри воздуховода в тепловую, x = 0,10; tв – продолжительность охлаждения воздуха в вагоне, tв =7 ч (см. п. 2.3); uц1 –коэффициент рабочего времени вентиляторов-циркуляторов при охлаждении груза; uц1 = 0,19 (при tр – tв = 11,2 – 3,5 = 7,7 (°С) и при t г – t в = 0,5(t г.н + t в) –
– t в = 0,5 (7 + 3,5) – 3,5= 1,75 (°С) [4, прил. Н]); uц2 – то же, после охлаждения груза, uц2 = 0,15 (при D t р = 7,7 °С и при t г – t в = 0 °С [4, прил. Н]); tг – продолжительность охлаждения груза, tг = 28 ч (см. п. 2.3).
Тогда: Q ц1 = 4,4 ´ 0,1[7 + 0,19 (28 – 7)]: 28 = 0,17 (кВт/ваг.); Q ц2 = 4,4 ´0,1 ´ 0,17 = 0,075 (кВт/ваг.).
Мощность теплового потока от свежего воздуха, поступающего внутрь грузового помещения вагона при вентилировании, не рассчитывают, так как вентилирование айвы в пути не производится (см. табл. 2).
Мощность теплового потока, эквивалентного оттаиванию снеговой шубы на воздухоохладителях холодильных машин, кВт/ваг.:
,
где q ш – удельные теплопоступления, эквивалентные теплоте горячих паров хладагента, подаваемых в воздухоохладитель для снятия снеговой шубы, а также теплоте, погашаемой при восстановлении температурного режима перевозки, q ш = 120 мДж (норматив); tг.р – общая продолжительность перевозки, tоб = 216 ч (см. п. 2.3); n ш – количество раз снятия снеговой шубы за перевозку, определяемое по формуле:
,
где e{} – логическая операция округления результата деления до целого числа в меньшую сторону; n от – периодичность снятия снеговой шубы в зависимости от температуры и кратности инфильтрации наружного воздуха, температуры воздуха и груза внутри вагона, n от = 10 сут (при mи = = 0,3 и D t р = 7,7 °С [4, прил. П]).
Тогда n ш = e{216: 24: 10} = e{0,9} = 1, а Q ш = 120 ´ 1: 3,6: 216 = = 0,15 (кВт/ваг.). Этот тепловой поток будет учитываться один раз и только на первом участке, где охлаждается груз.
Мощность теплового потока от груза и тары при охлаждении, кВт/ваг.:
,
где С г – теплоёмкость груза (айвы, взята применительно к груше), С г = 3,68 кДж/(кг∙°С) [4, прил. В], кДж/(кг∙°С); C т – теплоёмкость тары (ящика деревянного), C т = 2,5 кДж/(кг∙°С) [4, прил. В]; G г – масса груза (по заданию), G г = 35 000 кг; G т – масса тары (по заданию), G т = 6000 кг; t г.п.п – температура груза в вагоне после погрузки, t г.п.п = t г.н = 7 °С; t в.в = 5 °С; tг – продолжительность охлаждения груза, tг = 28 ч (см. п. 2.3).
|
|
|
Тогда Q г = (3,68 ´ 35 000 + 2,5 ´ 6000)(7 – 5): 3600: 28 = 2,85 (кВт/ваг.).
Мощность теплового потока от кузова и оборудования вагона при охлаждении в пути следования, кВт/ваг.:
,
где 3,7 – коэффициент, заменяющий сложные вычисления; J – коэффициент, учитывающий неоднородность температурного поля кузова вагона, J = 0,5; f – коэффициент соответствия скоростей охлаждения кузова вагона и груза, f = 1,3.
Тогда Q к = 3,7 ´ 0,5 ´ 1,3 ´ 7,7: 28 = 0,66 (кВт/ваг.).
Таблица 3 – Калькуляция мощности теплового потока
для гружёного рейса при перевозке айвы
| Наименование показателя | При охлаждении плодоовощей | Плодоовощи охлаждены |
| Общие теплопоступления, кВт/ваг., | 8,25 | 4,6 |
| в том числе: | ||
| теплопередача через ограждения кузова вагона | 1,21 | 1,21 |
| инфильтрация наружного воздуха | 1,19 | 1,19 |
| теплота дыхания айвы | 0,6 | 0,7 |
| солнечная радиация | 1,42 | 1,42 |
| работа вентиляторов-циркуляторов | 0,17 | 0,075 |
| вентилирование грузового помещения | – | – |
| снятие снеговой шубы с испарителей холодильных машин | 0,15 | – |
| охлаждение груза и тары | 2,85 | – |
| охлаждение кузова вагона | 0,66 | – |
2.5 Показатели работы дизель-генераторного
и холодильно-отопительного оборудования
Здесь рассчитывают [4, разд. 8]:
– коэффициент рабочего времени холодильных машин (uх) с выводом о том, справляется это оборудование с отводом теплопритоков или нет;
– расход дизельного топлива с выводом о необходимости или отсутствии дополнительной экипировки РПС в пути.
Суммарная мощность теплового потока до охлаждения гранатов (Q об1) и после их охлаждения (Q об2) – положительная (см. табл. 3). Значит определяется коэффициент рабочего времени работы холодильного оборудования при охлаждении груза (uх1) и после охлаждения (uх2):
|
|
|
,
где D t р – расчётный тепловой напор через ограждения кузова вагона, D t р = 12,9 К (см. п. 2.3); D t м – максимальный температурный напор через ограждения кузова вагона, при котором прекращается полезная работа холодильных машин, D t м = 70 К (см. п. 2.3); Q х – паспортная мощность холодильных машин, Q х = 28 кВт [4, прил. А].
Тогда uх1 = 8,25: [(1 – 7,7: 70)28] = 0,33; uх2 = 4,6: [(1 – 7,7: 70)28] =
= 0,18.
Фактический расход дизельного топлива на маршруте определяют:
,
где 1,1 – коэффициент, учитывающий разогрев дизеля перед запуском; g – удельный расход дизельного топлива, g = 22 кг/ч [4, прил. А]; tв – продолжительность первоначального охлаждения воздуха в грузовом помещении вагона, tв = 7 ч (см. п. 2.3); tг – продолжительность охлаждения груза, tг = 28 ч (см. п. 2.3); n д1 – количество работающих дизелей при охлаждении груза, n д1 = 1 так как uх1< 0,5; tг.р – общая продолжительность рейса, tг.р = 216 ч (см. п. 2.3).
Тогда G ф = 1,1 ´ 22[7 ´ 1 + 0,33 (28 – 7) + 0,18 (216 – 28)] = 1156 (кг).
Запас дизельного топлива в баках служебного вагона секции G зап составляет 7400 – 1440 = 5960 (кг) [4, прил. А1], что намного больше фактического расхода. Значит, дополнительная экипировка рефрижераторной секции в пути не требуется.
Библиографический список
1. Ефимов В. В. Требования к оформлению курсовых и дипломных проектов[Текст]: учебно-метод. пособие / В. В. Ефимов. – СПб.: Петербургский гос. ун-т путей сообщения, 2012. – 46 с.
2. Ефимов В. В. Хладотранспорт и доставка скоропортящихся грузов: учебник [Электронный ресурс] / В. В. Ефимов [и др.]. – Электрон. текстовые дан. – СПб.: Петербургский гос. ун-т путей сообщения, 2012. – 380 с.
3. Ефимов В. В. Условия подготовки и перевозки скоропортящихся грузов во внутреннем железнодорожном сообщении: учеб. пособие [Электронный ресурс] / В. В. Ефимов [и др.]. – Электрон. текстовые дан. – СПб.: Петербургский гос. ун-т путей сообщения, 2013. – 217 с.
4. Теплотехнический расчёт изотермических транспортных модулей: метод. указания [Электронный ресурс] / Сост. В. В. Ефимов. – Электрон. текстовые дан. – СПб.: Петербургский гос. ун-т путей сообщения, 2013. – 73 с.
5. Организация перевозки скоропортящихся грузов на направлении: метод. указания [Электронный ресурс] / Сост. В. В. Ефимов, Н. А. Слободчиков. – СПб.: Петербургский гос. ун-т путей сообщения, 2013. – 50 с.
|
|
|
