ОПСГ-Хлад Методика

где числа – эмпирические коэффициенты; kм – эмпирический коэффици-

ент, который учитывает влияние температурного напора и свойств изоляции вагона на скорость теплообменных процессов в грузовом помещении, kм = 2,2 (при tр = 12,7 К, tм = 70 К, kр = 0,45 Вт/(м2∙К)) с учётом интер-

полирования данных [4, табл. И.1] применительно к вагону секции БМЗ выпуска после 1985 г.); kб – эмпирический коэффициент, учитывающий степень биохимических тепловыделений плодоовощей, kб = 0,96 [4, табл.

И.2] (при qбох = 64 Вт/т ); Рв – заданная грузоподъёмность вагона, Рв =

= 45 т; Gбр , kш , kт – см. в примере 15.

Тогда bв =(19,3 2,2 0,96):{[1 + (45:49)]5,5 0,75 0,96} = 1,56 (°С/ч).

Скорость охлаждения гранатов в грузовом помещении рефрижераторного вагона РС-4 БМЗ определяют, °С/ч, по формуле:

bг mг kм kб mг ,

где mг, kм, kб – величины, определённые в примерах 15, 17.

Ограничение bг по mг связано с необходимостью регулирования температурного режима в заданных границах. Внешний источник холода не должен забирать теплоту от груза со скоростью, которая больше скорости теплоотдачи груза, иначе произойдёт нежелательное переохлаждение наружного слоя штабеля перевозимой продукции.

В рассматриваемом примере bг = 0,067 2,2 0,96 = 0,142 (°С/ч).

С учётом ограничения по mг принимаем bг = 0,067 (°С/ч).

Пример 18

Рассчитать продолжительность охлаждения воздуха и груза в вагоне рефрижераторной секции постройки БМЗ применительно к данным и результатам из примера 17.

Продолжительность охлаждения воздуха ( в) и груза – гранатов ( г) в

грузовом помещении вагона определяют, ч:

в = (tв.п.п – tв.н):bв = (12 – 2):1,56 = 6 (ч);

г = (tг.п.п – tв.в):bг = (12 – 5):0,067 = 104 (ч).

31

При общей продолжительности рейса г.р = 24 о = 24 9 = 216 (ч) груз успевает охладиться в пути и будет следовать в охлаждённом виде 112 ч.

В пункте «2.4 Мощность теплопоступлений в грузовое помещение вагона» определяют мощность каждого теплопритока в отдельности аналитическим методом [4, разд. 7], а потом их алгебраическую сумму в двух вариантах (таблица 3). Один вариант суммы должен соответствовать набору теплопоступлений при охлаждении груза в пути, другой – в процессе перевозки груза уже в охлаждённом состоянии. Если г г.р, то колонку таблицы «Плодоовощи охлаждены» исключают. Ниже приводятся примеры расчёта мощности теплопоступлений в рефрижераторный вагон при перевозке гранатов.

			Таблица 3
	Калькуляция мощности теплового потока
	для гружёного рейса при перевозке гранатов
	Наименование показателя	При охлаждении	Плодоовощи
		плодоовощей	охлаждены
	Общие теплопоступления, кВт/ваг.,	7,87	3,05
	в том числе:
	теплопередача через ограждения ку-	1,40	1,40
	зова вагона
	инфильтрация наружного воздуха	0,28	0,28
	теплота дыхания гранатов	2,56	1,16
	солнечная радиация	0,10	0,10
	работа вентиляторов-циркуляторов	0,25	0,11
	вентилирование грузового помещения	–	–
	снятие снеговой шубы с испарителей	0,15	–
	холодильных машин
	охлаждение груза и тары	2,84	–
	охлаждение кузова вагона	0,29	–

32

Пример 19

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

Qт [Fр(tр tв) Fм(tм tв)]kp10 3,

где Fр – полная расчётная поверхность грузового помещения, Fр = 234 м2

[4, прил. А]; tр – расчётная температура наружного воздуха на направлении перевозки, tр = 16,2°С (см. прим. 13); tв – среднее значение температурно-

го режима перевозки груза (см. табл. 2), tв = 2 + 5 = 3,5(°С); Fм – расчётная поверхность машинных отделений, контактирующих с грузовым помеще-

нием, Fм = 7,8 м2 [4, прил. А]; tм – температура воздуха в машинном отделении, оС, которая выше расчётной температуры наружного воздуха на 4°С вследствие теплоотдачи холодильными машинами, tм = 16,4+4 = = 20,4 (°С); kр – расчётный коэффициент теплопередачи ограждающих конструкций грузового помещения вагона, kр = 0,56 Вт/(м2∙К), определен в примере 16.

Тогда Qт = [234(16,2 – 3,5) + 7,8(20,2 – 3,5)]0,45 10-3 = 1,40 (кВт/ваг.).

Пример 20

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

Qи ρн и Vп(iн iв)3600 1,

где н – плотность наружного воздуха, н = 1,2 кг/м3 (при tр = 16,4°С [4,

табл. К.1]); и – кратность инфильтрации воздуха в ограждениях грузового помещения и в вентиляционной системе, и = 0,30 ч–1 (при средней скоро-

сти движения вагона 18 км/ч и сроке службы вагона 20 лет [4, прил. Л]);

Vп – полный объём грузового помещения вагона, Vп = 138 м3 [4, прил. А]; iн – удельное теплосодержание наружного воздуха при температуре 16,4°С

и влажности 60 %, iн = 34 кДж/кг [4, табл. К.2]); iв – удельное теплосодержание воздуха внутри грузового помещения в режиме перевозки и при от-

носительной влажности 90 %, iв = 14 кДж/кг (см. там же).

Тогда Qи = 1,2 0,3 138 3600–1 (34–14) = 0,28 (кВт/ваг.).

33

Пример 21

Определить мощность теплового потока от плодоовощей при дыхании, кВт/ваг.

Её определяют дважды (см. рис. 1) – на участке пути, когда груз охла-

ждается от начальной температуры до режимных значений (Qб1), и на уча-

стке пути движения груза в охлаждённом состоянии (Qб2):

Qб1 qб1 Gгр 10 3;

Qб2 qб2 Gгр 10 3,

где qбох – удельные тепловыделения плодоовощей при их охлаждении, qбох = 64 Вт/т (см. прим. 15); qбр – то же, в режиме «теплокомпенсация»,

когда груз охладился, qбр = 29 Вт/т (см. прим. 15); Gгр – масса перевозимо-

го груза, Gгр = 40 т нетто (по заданию). Тогда:

Qб1 = 64 40 10–3 = 2,56 (кВт/ваг.);

Qб2 = 29 40 10–3 = 1,16 (кВт/ваг.).

Пример 22

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

Qс [Fp tэ.p (Fб.с tэ.в Fк tэ.г)μс]kp τc 24 1 10 3,

где Fб.с – поверхность боковых стен вагона, Fб.с = 61 м2 [4, прил. А]; Fк –

то же, крыши, Fк = 67 м2 (см. там же); tэ.р – эквивалентная температура рассеянной радиации, соответствующая разности температур на поверхности вагона при наличии и отсутствии солнечной радиации на условно за-

данной широте местности 56 град с. ш. в переходный период, tэ.р = 1 К [4,

табл. М.1]; tэ.в – то же, прямой радиации на вертикальные поверхности (см.

там же), tэ.в = 4,3 К; tэ.г – то же, прямой радиации на горизонтальные по-

верхности (см. там же), tэ.г = 10,5 К; c – заданная вероятность солнечных

дней в году, c = 0,25, доли ед.; kр – смотреть пояснения к формуле в при34

мере 21;	c – продолжительность воздействия солнечной радиации,
c = 11 ч/сут [4, табл. М.2].
Тогда	Qс = [234 1 +	(61 4,3 + 67 10,5)0,25]0,45 11 24–1 10–3 =

= 0,10 (кВт).

Пример 23

Определить мощность теплового потока, эквивалентного работе вен- тиляторов-циркуляторов, кВт/ваг.

Её определяют дважды (см. рис. 1) – на участке пути, когда груз охла-

ждается от начальной температуры до режимных значений (Qц1), и на уча-

стке пути следования груза в охлаждённом состоянии (Qц2):

Qц1 Nц ξ[τв υц1 (τг τв)]τг 1;

Qц2 Nц ξ υц2 ,

где Nц – суммарная мощность электродвигателей вентиляторов-цирку-

ляторов, Nц = 4,4 кВт/ваг. [4, прил. А]; – коэффициент трансформации механической энергии вентиляторов-циркуляторов внутри воздуховода в тепловую, = 0,10; в – продолжительность охлаждения воздуха в вагоне,

в =6 ч (см. прим. 20); ц1 – коэффициент рабочего времени вентиляторов-

циркуляторов при охлаждении груза; ц1 = 0,55 (при tр – tв = 16,2	– 3,5 =
= 12,7(°С) и при tг – tв = 0,5(tг.н + tв) – tв = 0,5 (12 + 3,5) – 3,5= 7,8	(°С) [4,

прил. Н]); ц2 – то же, после охлаждения груза, ц2 = 0,25 (при

tр = 12,7°С и при tг – tв = 0 °С [4, прил. Н]); г – продолжительность ох-

лаждения груза, г = 104 ч (см. прим. 18). Тогда:

Qц1 = 4,4 0,1[6 + 0,55 (104 – 6)]:104 = 0,25 (кВт/ваг.);

Qц2 = 4,4 0,1 0,25 = 0,11 (кВт/ваг.).

35

Пример 24

Определить мощность теплового потока от свежего воздуха, поступающего внутрь грузового помещения вагона при вентилировании.

Её не рассчитывают, так как вентилирование гранатов в пути не производится (см. табл. 2), но запись об этом должна быть в пояснительной записке. При необходимости вентилирования груза расчёт Qв выполняют по [4 (с. 35)].

Пример 25

Определить мощность теплового потока, эквивалентного оттаиванию снеговой шубы на воздухоохладителях холодильных машин, кВт/ваг.:

Qш qш пш ,

3,6τг.р

где qш – удельные теплопоступления, эквивалентные теплоте горячих па-

ров хладагента, подаваемых в воздухоохладитель для снятия снеговой шубы, а также теплоте, погашаемой при восстановлении температурного ре-

жима перевозки, qш = 120 мДж (норматив); г.р –продолжительность гру-

жёного рейса, г.р = 216 ч (см. прим. 18), ч; nш – количество раз снятия сне-

говой шубы за перевозку, определяемое по формуле:

		τг.р
пш			,
		24n
		от

где {} – логическая операция округления результата деления до целого числа в меньшую сторону; nот – периодичность снятия снеговой шубы в зависимости от температуры и кратности инфильтрации наружного воз-

духа, температуры воздуха и груза внутри вагона, nот = 6	сут (при и =
= 0,3 и tр=12,9°С [4, прил. П]).
Тогда nш = {216:24:6} = {1,5} = 1, а Qш = 120	1:3,6:216 =

= 0,15 (кВт/ваг.). Этот тепловой поток будет учитываться один раз и только на первом участке, где охлаждается груз.

36

Пример 26

Определить мощность теплового потока от груза и тары при охлаждении, кВт/ваг.:

Qг (Сг Gг Ст Gт Сс.п Gс.п)(tг.п.п tв.в),

3600 г

где Сг – теплоёмкость груза (гранатов, взята применительно к малине),

Сг = 3,5 кДж/(кг∙°С) [4, прил. В], кДж/(кг∙°С); Cт – теплоёмкость тары

(ящика деревянного), Cт = 2,5 кДж/(кг∙°С) [4, прил. В]; Gг – масса груза

(по заданию), Gг = 40 000 кг; Gт – масса тары (по заданию), Gт = 5000 кг; tг.п.п – температура груза в вагоне после погрузки, tг.п.п = tг.н = 12 °С; tв.в = = 5°С; г – продолжительность охлаждения груза, г = 104 ч (см. прим. 18).

Тогда Qг = (3,5 40000+2,5 5000)(12 – 5):3600 :104 = 2,84 (кВт/ваг.).

Пример 27

Определить мощность теплового потока от кузова и оборудования вагона при охлаждении в пути следования, кВт/ваг.:

Q 3,7 t ,

к

τг

где 3,7 – коэффициент, заменяющий сложные вычисления; – коэффици-

ент, учитывающий неоднородность температурного поля кузова вагона,

= 0,5; – коэффициент соответствия скоростей охлаждения кузова ваго-

на и груза, = 1,3.

Тогда Qк = 3,7 0,5 1,3 12,7:104 = 0,29 (кВт/ваг.).

В пункте «2.5 Показатели работы дизель-генераторного и холо- дильно-отопительного оборудования» рассчитывают [4, разд. 8]:

– коэффициент рабочего времени холодильных машин ( х) или печей

( п) с выводом о том, справляется это оборудование с отводом теплопри-

токов или нет;

– расход дизельного топлива с выводом о необходимости или отсутствии дополнительной экипировки РПС в пути.

37

В зависимости от режима работы холодильно-отопительного оборудования устанавливают соответствующий режим работы дизель-генераторов.

При перевозках грузов с охлаждением в рефрижераторных секциях и АРВ-Э в нестационарном температурном режиме могут работать один или два дизеля. Так, при х(п) 0,5 обычно работают два дизеля, в остальных случаях, включая пример 29, – один дизель. В стационарном температурном режиме с охлаждением или отоплением работает всегда один дизель.

Пример 28

Определить коэффициенты рабочего времени холодильных машин применительно к данным таблицы 3.

Суммарная мощность теплового потока до охлаждения гранатов (Qоб1)

и после их охлаждения (Qоб2) – положительная. Значит определяется ко-

эффициент рабочего времени работы холодильного оборудования при ох-

лаждении груза ( х1) и после охлаждения ( х2):

х			Qоб				1,
		1(2)
				tр
	1(2)		(1		)Q
				tм		х
где tр – расчётный тепловой		напор через					ограждения кузова вагона,

tр = 12,7 К (см. прим. 16); tм – максимальный температурный напор через ограждения кузова вагона, при котором прекращается полезная работа холодильных машин, tм = 70 К (см. прим. 16); Qх – паспортная мощность холодильных машин, Qх = 29 кВт [4, прил. А].

Тогда х1 = 7,87:[(1 – 12,7:70)29] = 0,33; х2 = 3,05:[(1 – 12,7:70)29] = = 0,13.

Пример 29

Определить фактический расход дизельного топлива на маршруте по результатам расчётов в примерах 18 и 28:

Gф 1,1g[τв nд1 х1 (τг τв) υх2 (τг.р τг)],

38

где 1,1 – коэффициент, учитывающий разогрев дизеля перед запуском; g –

удельный расход дизельного топлива, g = 22 кг/ч [4, прил. А]; в – продол-

жительность первоначального охлаждения воздуха в грузовом помещении вагона, в = 6 ч (см. прим. 18); г – продолжительность охлаждения груза,

г = 104 ч (см. прим. 18); nд1 – количество работающих дизелей при охлаж-

дении груза, nд1 = 1; г.р – продолжительность гружёного рейса, г.р = 216 ч (см. прим. 18).

Тогда Gф =1,1 22[6 1 + 0,34(104 – 6)+ 0,13(216 – 104)]= 1280,2 (кг).

Запас дизельного топлива в баках служебного вагона секции Gзап составляет 7400 – 1440 = 5960 (кг) [4, прил. А], что намного больше фактического расхода. Значит, дополнительная экипировка рефрижераторной секции в пути не требуется.

39

Библиографический список

1.Ефимов В. В. Требования к оформлению курсовых и дипломных проектов : 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. : 2012. – 1 электрон. опт. диск. (СD-RОМ). Загл. с этикетки.

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 / Сост. В. В. Ефимов, Н. А. Слободчиков. – СПб. : Петербургский гос. ун-т путей сообщения, 2011. – 44 с.

6.Ефимов В. В. Условия подготовки и перевозки скоропортящихся грузов: учеб. пособие / В. В. Ефимов [и др.]. – СПб. : Петербургский гос. ун-т путей сообщения, 2003. – 134 с.

7.Теплотехнический расчёт изотермических транспортных модулей : метод. указания / Сост. В. В. Ефимов. –– СПб. : Петербургский гос. ун-т путей сообщения, 2003. – 64 с.

8.Правила перевозок грузов железнодорожным транспортом [Текст] :

в2 кн. Кн. 1. Сборник-книга 1. – М. : Юридическая фирма «Юртранс», 2003. – С. 246–312, 349–357.

9.Справочник-пособие по перевозке скоропортящихся грузов [Текст] / Ред. В. Н. Панфёров. – М. : РОО «Техинформ», 2007. – 308 с.

40