Содержание

Исходные данные………………………………………………………………………4

Введение………………………………………………………………………………...5

Термины и определения………………………………………………………………..8

1)Расчет приведенного коэффициента теплоотдачи ограждения кузова………......9

2) Теплотехнический расчет вагона……………………………….………………....15

3) Расчет и построение теоретического рабочего холодильного цикла на энтальпийоной диаграмме P-i для хладогента…………………………………………..20

4) Выбор схемы холодильной машины и описание ее работы …………………....24

5) Расчет основных параметров холодильной машины, определение рабочих и энергетических коэффициентов компрессора ……………….…………………………28

6) Расчет диаметров трубопровода и их подбор ..………………………………......29

Индивидуальное задание : Общие сведения о рефрижераторных депо..……….....31

Заключение……………………………………………………………………………..34

Список используемой литературы………………………………………………………..35

АННОТАЦИЯ

Настоящий курсовой проект посвящен вопросам: теплотехнического расчета, построению теоретического рабочего холодильного цикла на энтальпильной диаграмме, выбору схемы холодильной машины, расчета основных параметров холодильной машины.

Курсовая работа состоит из введения, 6 разделов, индивидуального задания и заключения. Работа изложена на 36 страницах печатного текста. Содержит 4 таблицы, 5 рисунков и одного листа графической части формата А1.

Исходные данные

Таблица 1

Исходные данные (вариант № 15)

№ п/п	Наименование параметра	Задание
1.	Тип вагона	Груз.рефреж.секции
2.	Грузоподъемность вагона, т	42
3.	Количество грузовых помещений, обслуживаемых двумя холодильными машинами	1
4.	Температура наружного воздуха, ^0С	32
5.	Относительная влажность наружного воздуха, %	30
6.	Состояние груза перед погрузкой	Неохлажденный
7.	Номер варианта индивидуального задания и название темы	35

Введение

Перевозка скоропортящихся грузов в вагонах требует создания таких условий, при которых грузы сохраняют свои первоначальные качества. Для обеспечения перевозок скоропортящихся грузов железные дороги располагают необходимым парком изотермических вагонов. Изотермическими их называют потому, что во время перевозки в грузовых помещениях поддерживаются требуемые постоянные температуры.

Изотермические вагоны можно классифицировать в зависимости от рода перевозимых грузов, способа охлаждения, конструкции приборов охлаждения, кузова и ряда других признаков.

В зависимости от рода перевозимых грузов изотермические вагоны подразделяются на универсальные и специализированные. Первые служат для перевозки всех видов скоропортящихся грузов – мороженых, охлажденных и неохлажденных, а вторые – лишь определенных грузов: живой рыбы, фруктов, вина, молока и т.д.

В зависимости от способа охлаждения изотермический подвижной состав подразделяется на вагоны:

• оборудованные изоляцией, но не имеющие приборов охлаждения; в вагонах этого типа постоянство температуры обеспечивается за счет «холода» или тепла, аккумулированного грузом, и изоляцией кузова;

• с машинным охлаждением (рефрижераторные).

По способу охлаждения рефрижераторные вагоны подразделяются на вагоны с охлаждением грузового помещения непосредственно за счет кипения хладагента в испарителе, расположенном в грузовом помещении, и вагоны с рассольным охлаждением. Эти вагоны можно также подразделять по типу холодильной установки, по применяемому в ней xлaдaгенту (aммиaк, фреон).

В соответствии с Соглашением о международных перевозках скоропортящихся пищевых продуктов и транспортных средствах доставки, предназначенных для этих перевозок, разработанным Европейской экономической комиссией ООН, весь подвижной состав хладотранспорта подразделяют на 3 группы:

1) Вагоны-термосы, их кузов образуют теплоизолированные стены, крыша, пол и двери, которые позволяют ограничить теплообмен между внутренней и наружной поверхностями грузового помещения;

2) Рефрижераторный подвижной состав – многовагонные секции, а также автономные вагоны, имеющие общую или индивидуальную для каждого вагона энергетическую установку и источник получения искусственного «холода» – холодильную машину;

3) Отапливаемые вагоны, оснащенные установками, позволяющими обеспечить и автоматически поддерживать заданный температурный режим обогрева грузового помещения.

Парк универсальных изотермических вагонов в основном состоит из рефрижераторных вагонов. Парк рефрижераторных вагонов состоит из:

- 5-вагонных секций типа РС-1 (1965 г.), РС-3, РС-4 (начало 80-х гг.) и РС-5 (конец 80-х гг.), постройки Брянского машиностроительного завода (БМЗ);

- 5-вагонных секций типа ZB-5 постройки завода г. Дессау;

- автономных рефрижераторных вагонов (АРВ) с длинной кузова 19 и 21 м типа МК-4.

Перспективный парк рефрижераторных вагонов, по данным технико-экономических исследований, на 65% должен состоять из автономных вагонов и на 35% из группового подвижного состава, из них 20% должно приходиться на 5-вагонные секции, 15% – на 12-вагонные секции.

Пяти - вагонная секции БМЗ типа РС-4 состоит из четырех грузовых вагонов габарита 1-Т и вагона с дизель электростанцией и служебным помещением. На секциях типа РС-4 служебный вагон располагается в середине секции и имеет дизельное отделение, кабину управления (щитовое отделение), салон-кухню, котельное помещение, туалет-душевую, тамбур, отделение для отдыха проводников и аккумуляторов.

Грузовой вагон 5-вагонной секции БМЗ состоит из грузового помещения и машинного отделения. Секция оснащена холодильно-нагревательным агрегатом ВР-1М – паровая компрессорная хладоновая холодильная установка непосредственного охлаждения с одноступенчатым сжатием паров[1].

Термины и определения

Хладагент - жидкость, которая участвует в холодильном цикле, поглощая тепло от тел с низкой температурой, для того чтобы передать его телам с более высокой температурой.

Хладагент вторичный - вспомогательный хладагент, используемый как в жидкой фазе, так и в паровой фазе в системе охлаждения с промежуточным теплоносителем.

Хладагент первичный - хладагент, участвующий в холодильном цикле (в отличие от вторичного хладагента).

Хладоносителъ - жидкость, используемая для отбора тепла от охлаждаемых предметов и для переноса этого тепла к хладагенту в испарителе.

Холод — термин, обозначающий удаленное или подлежащее удалению тепло.

Холодильная машина - категория тепловых машин, которые, поглощая энергию, имеют своей целью изъятие тепла от тел с низкой температурой и передачу его телам с более высокой температурой.

Компрессионная холодильная машина - холодильная пароконденсационная машина, в которой сжатие хладагента достигается с помощью объемных компрессоров или турбокомпрессоров.

Холодильная производительность рабочая - производительность холодильной машины при реально используемых температуре конденсации и температуре испарения.

Холодильная установка - совокупность одной или нескольких холодильных машин и всех узлов, агрегатов, элементов, трубопроводов и жидкостей, необходимых для их функционирования, а также распределения и использования холода.

Холодильный цикл - термодинамический цикл, осуществляемый системой, которая передает тепло от тела с низкой температурой к телу с высокой температурой.

Холодная камера - камера, внутри которой поддерживается температура ниже температу¬ры окружающей среды.

Холодопродуктивность — количество выработанного установкой холода в течение данного времени.

1.Расчет приведенного коэффициента теплопередачи ограждения кузова

От грузовых вагонов конструкция изотермических вагонов отличаются тем, что должны препятствовать передаче тепла через стены ограждения, поэтому стены выполняются многослойными с использованием теплоизоляционных материалов.

Для теплотехнических расчетов необходимы данные по толщинам слоев различных участков стен ограждения, по площади этих участков и по физическим константам материалов слоев.

На рисунке 1 схематично изображен разрез ограждения кузова вагона с основными размерами. Величины основных размеров изотермического вагона содержатся в приложении 1.

Рисунок. 1. Поперечный разрез ограждения кузова вагона

Следует учесть, что теплоизоляционное ограждение вагона не охватывает машинное отделение, поэтому длина огражденной части вагона L₁ отличается от наружной длины L.

Кузов изотермического вагона состоит из каркаса наружной и внутренней металлических обшивок, слоев тепло- и гидроизоляционных материалов рисунок 2.

Рис. 2. Элементы ограждения изотермических вагонов:

а – крыши; б – стены; в – пола; 1 – поперечная балка рамы вагона; 2 – металлический гофрированный лист; 3 – теплоизоляция; 4 – деревянная поперечная балка; 5 – верхний настил пола; 6 – оцинкованный лист; 7 – вертикальная стойка стены; 8 – наружная стальная обшивка; 9 – обшивка потолка; 10 – деревянная потолочная дуга; 11 – стальная потолочная дуга; 12 – стальная обшивка крыши; 13 – стальная внутренняя обшивка с вертикальными гофрами

Материалы и толщины слоев ограждения вагона и значения коэффициента теплопроводности материалов, применяемых в конструкции ограждения данного рефрижераторного вагона, приведены в приложении 2 и 3.

Основным показателем теплотехнических качеств ограждения кузова изотермического вагона является приведенный коэффициент теплопередачи. Его величина является интегральной характеристикой вагона в целом и зависит от конструкции элементов кузова (крыша, пол, боковые и торцовые стены,), свойств изоляционных и строительных материалов, условий эксплуатации. Для тепловой изоляции ограждения кузова вагона следует выбирать высокоэффективные материалы с малыми коэффициентами теплопроводности, плохо впитывающие влагу, стойкие к механическим повреждениям.

При вычислении коэффициентов теплопередачи каждый элемент ограждения кузова принимают как многослойную плоскопараллельную стенку и используют соответствующую формулу.

Вначале определяют значения фактических коэффициентов теплопередачи каждого i-го элемента ограждения кузова, характеризующих теплотехническое состояние нового вагона по формуле :

, Вт/м²К (1)

δ_ij – толщина j-го слоя i-го элемента ограждения, м. Значения толщин принимают по справочникам, чертежам;

λ_ij – коэффициент теплопроводности материала j-го слоя i-го элемента ограждения, Вт/м К.

n – количество слоев в конструкции i-го элемента;

α_вi– коэффициент теплоотдачи на внутренней поверхности i-го элемента ограждения, Вт/м² К;

где α_н – коэффициент теплоотдачи на наружной поверхности вагона, Вт/м²К;

для изотермических вагонов

, Вт/м²К (2)

а=9 Вт/м²К – коэффициент, учитывающий лучистый теплообмен (лето);

W – скорость движения вагона, км/ч;

L₁ – длина огражденной части вагона, м;

=50.06

Для изотермических вагонов принимают :

= 9 Вт/м² К;

= 6 Вт/м² К;

=10 Вт/м² К (боковые и торцевые).

Значения округляют до второго знака после запятой.

Кузов вагона внутри имеет продольные и поперечные элементы жесткости, выполненные из металла. В местах их размещения возникают тепловые мостики, увеличивающие коэффициент теплопередачи ограждения. Во время эксплуатации вагона возможно появление зазоров между пакетами теплоизоляции, уплотнение слоев и т.д. Поэтому при выполнении курсовой работы эти обстоятельства следует учитывать увеличением значений коэффициентов до значений расчетных коэффициентов теплопередачи i-го элемента.

(3)

Вт/м² К – для изотермических вагонов;

Для определения площади поверхности крыши необходимо рассчитывать длину образующей профиля крыши рисунок 3.

Рис. 3. Профиль крыши с основными размерами

Рассчитать длину образующей профиля крыши можно, представив ее в виде половины эллипса с полуосями b и H/2. Величина полуоси «b» находится по формуле

, (4)

где размеры R₁, R₂, H берутся из приложения 1.

Длина образующей профиля крыши определяется по формуле

= , (5)

где a=H/2=1,5 – большая полуось эллипса, м;

 – коэффициент, значение которого можно найти в приложении 4 по отношению длин полуосей эллипса(=4.60).

Площадь поверхности крыши находится как

м², (6)

где L₁ – длина огражденной части вагона, м².

;

;

.

Значение приведенного коэффициента теплопередачи ограждения кузова вагона определяют по формуле :

, Вт/м² К (7)

где F_i – площадь поверхности i-го элемента ограждения, м²;

m – количество элементов ограждения.

В результате расчета всех коэффициентов теплопередачи для каждого элемента ограждения кузова, данный вагон соответствует требованиям ГОСТ 12406-79, по которому 0.26≤0,36 приведенный коэффициент теплопередачи не превышает норму и он может эксплуатироваться на путях Российских железных дорого [2].