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 баклажанов.

Мощность теплового потока вследствие теплопередачи через ограждения кузова вагона, кВт/ваг.:

 

,

 

где F _р – полная расчётная поверхность грузового помещения, F _р = 140 м² [4, прил. А]; t _р – расчётная температура наружного воздуха на направлении перевозки, t _р = 17,7 °С (см. п. 2.2); t _в – среднее значение температурного режима перевозки груза (см. табл. 2), t _в = (10 + 7): 2 = 8,5(°С); F _м – расчётная поверхность машинных отделений, контактирующих с грузовым помещением, F _м = 5,4 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 = 17,7 + 4 = 21,7 (°С); k _р – расчётный коэффициент теплопередачи ограждающих конструкций грузового помещения вагона, k _р = 0,7 Вт/(м²∙К), определен в п. 2.3.

Тогда Q_т = [140(17,7 – 8,5) + 5,4(21,7 – 8,5)] 0,7 ´ 10^-3 = 0,95 (кВт/ваг.).

Мощность теплового потока от инфильтрации свежего воздуха внутрь грузового помещения вагона, кВт/ваг.:

 

,

 

где r_н – плотность наружного воздуха, r_н = 1,3 кг/м³ (при t _р = 17,7 °С [4, табл. К.1]); m_и – кратность инфильтрации воздуха в ограждениях вагона и в вентиляционной системе, m_и = 0,30 ч^–1 (при средней скорости движения вагона 18 км/ч и сроке службы вагона 17 лет [4, прил. Л]); V _п – полный объём грузового помещения вагона, V _п = 64 м³ [4, прил. А]; i _н – удельное теплосодержание наружного воздуха при температуре 17,7 °С и влажности 55%, i _н = 36 кДж/кг [4, табл. К.2]); i _в – удельное теплосодержание воздуха внутри вагона в режиме перевозки и влажности 90 %, i _в = 24 кДж/кг [4, табл. К.2].

Тогда Q _и = 1,3 ´ 0,3 ´ 64 ´ 3600^–1 ´ (36 – 24) = 0,08 (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 =
= 23 Вт/т (см. п. 3.3); q _бр – то же, в режиме «теплокомпенсация», когда груз охладился, q _бр = 17 Вт/т (см. п. 3.3); G _гр – масса перевозимого груза, G _гр = 19 т нетто (по заданию).

Тогда: Q _б1 = 23 ´ 19 ´ 10^–3 = 0,44 (кВт/ваг.); Q _б2 = 17 ´ 13 ´ 10^–3 = 0,22 (кВт/ваг.).

Мощность теплового потока от воздействия солнечной радиации, кВт/ваг.:

 

,

 

где F _б.с – поверхность боковых стен вагона, F _б.с = 30 м² [4, прил. А]; F _к – то же, крыши, F _к = 40 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 47 град с. ш. в летний период, t _э.р = 1,7 К [4, табл. М.1]; t _э.в – то же, прямой радиации на вертикальные поверхности (см. там же), t _э.в = 6,5К; t _э.г – то же, прямой радиации на горизонтальные поверхности (см. там же), t _э.г = 15,8 К; m_c – заданная вероятность солнечных дней в году, m_c = 0,32, доли ед.; t_c – продолжительность воздействия солнечной радиации, t_c = 14,5 ч/сут [4, табл. М.2].

Тогда Q _с = [140 ´ 1,7 + (30 ´ 6,5 + 40 ´ 15,8) ´ 0,32] ´ 0,7 ´ 14,5 ´

24^–1´10^–3 = 2,12 (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 = 4,0 кВт/ваг. [4, прил. А]; x – коэффициент трансформации механической энергии вентиляторов-циркуляторов внутри воздуховода в тепловую, x = 0,10; t_в – продолжительность охлаждения воздуха в вагоне, t_в =1,5 ч (см. п. 2.3); u_ц1 –коэффициент рабочего времени вентиляторов-циркуляторов при охлаждении груза; u_ц1 = 0,3 (при t_р –t_в = 17,7–8,5= 9,2 (°С) и при t _г – t _в = 0,5(t _г.н + t _в) –
– t _в = 0,5 (12 + 8,5) – 8,5= 1,75 (°С) [4, прил. Н]); u_ц2 – то же, после охлаждения груза, u_ц2 = 0,25 (при D t _р = 9,2 °С и при t _г – t _в = 0 °С [4, прил. Н]); t_г – продолжительность охлаждения груза, t_г = 154 ч (см. п. 2.3).

Тогда: Q _ц1 = 4,0 ´ 0,1[1,5+ 0,3(154 – 1,5)]: 154 = 0,12 (кВт/ваг.);

Q _ц2 = 4,0´ 0,1 ´ 0,25 = 0,1 (кВт/ваг.).

Мощность теплового потока от свежего воздуха, поступающего внутрь грузового помещения вагона при вентилировании, не рассчитывают, так как вентилирование баклажанов 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); t_г.р – общая продолжительность перевозки, t_об = 216 ч (см. п. 3.3); 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 = 8 сут (при m_и = = 0,3 и D t _р = 9,2 °С [4, прил. П]).

Тогда n _ш = ^e{216: 24: 8} = ^e{1,1} = 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 (баклажанов), С _г = 4,08 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 = 19 000 кг; G _т – масса тары (по заданию), G _т = 3000 кг; t _г.п.п – температура груза в вагоне после погрузки, t _г.п.п = t _г.н = 12 °С; t _в.в = 10 °С; t_г – продолжительность охлаждения груза, t_г = 154 ч (см. п. 2.3).

Тогда Q _г = (4,08 ´ 19 000 + 2,5 ´ 3000)(12 – 10): 3600: 154 = 0,30 (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 ´ 17,7: 154 = 0,28 (кВт/ваг.).

 

Таблица 3 – Калькуляция мощности теплового потока
для гружёного рейса при перевозке гранатов

Наименование показателя	При охлаждении плодоовощей	Плодоовощи охлаждены
Общие теплопоступления, кВт/ваг.,	4,44	3,47
в том числе:
теплопередача через ограждения кузова вагона	0,95	0,95
инфильтрация наружного воздуха	0,08	0,08
теплота дыхания гранатов	0,44	0,22
солнечная радиация	2,12	2,12
работа вентиляторов-циркуляторов	0,12	0,1
вентилирование грузового помещения	–	–
снятие снеговой шубы с испарителей холодильных машин	0,15	–
охлаждение груза и тары	0,3	–
охлаждение кузова вагона	0,28	–

 

2.5 Показатели работы дизель-генераторного
и холодильно-отопительного оборудования

 

Здесь рассчитывают [4, разд. 8]:

– коэффициент рабочего времени холодильных машин (u_х) 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 баклажанов (Q _об1) и после их охлаждения (Q _об2) – положительная (см. табл. 3). Значит определяется коэффициент рабочего времени работы холодильного оборудования при охлаждении груза (u_х1) и после охлаждения (u_х2):

 

,

 

где D t _р – расчётный тепловой напор через ограждения кузова вагона, D t _р = 9,2 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 = 20 кВт [4, прил. А].

Тогда u_х1 = 4,44: [(1 – 9,2: 70)20] = 0,25; u_х2 = 3,47: [(1 – 9,2: 70)20] =
= 0,19.

Фактический расход дизельного топлива на маршруте определяют:

 

,

 

где 1,1 – коэффициент, учитывающий разогрев дизеля перед запуском; g – удельный расход дизельного топлива, g = 6 кг/ч [4, прил. А]; t_в – продолжительность первоначального охлаждения воздуха в грузовом помещении вагона, t_в = 1,5 ч (см. п. 2.3); t_г – продолжительность охлаждения груза, t_г = 154 ч (см. п. 2.3); n _д1 – количество работающих дизелей при охлаждении груза, n _д1 = 1 так как u_х1< 0,5; t_г.р – общая продолжительность рейса, t_г.р = 216 ч (см. п. 2.3).

Тогда G _ф = 1,1 ´ 6[1,5 ´ 1 + 0,25 (154 – 1,5) + 0,19 (216 – 154)] = 339,3 (кг).

Запас дизельного топлива в баках служебного вагона секции G _зап составляет 1440 – 340 = 1100 (кг) [4, прил. 1], 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 выпускных квалификационных работ[Электронный ресурс]: учебно-метод. пособие / В. В. Ефимов. – СПб.: ФГБОУ ВПО ПГУПС, 2014. – 46 с.

2. Ефимов В. В. Хладотранспорт и доставка скоропортящихся грузов: учебник [Электронный ресурс] / В. В. Ефимов [и др.]. – Электрон. текстовые дан. – СПб.: ФГБОУ ВПО ПГУПС, 2014. – 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.: ФГБОУ ВПО ПГУПС, 2014. – 217 с.

4. Теплотехнический расчёт изотермических транспортных модулей: метод. указания [Электронный ресурс] / Сост. В. В. Ефимов. – Электрон. текстовые дан. – СПб.: ФГБОУ ВПО ПГУПС, 2014. – 73 с.

5. Организация перевозки скоропортящихся грузов на направлении: метод. указания [Электронный ресурс] / Сост. В. В. Ефимов, Н. А. Слободчиков. – Электрон. текстовые дан. – СПб.: ФГБОУ ВПО ПГУПС, 2014. – 50 с.