7. Определение возможности продолжения перевозки заданного груза в указанном типе рпс при возникновении нерасчетного режима работы холодильного оборудования

Особые условия эксплуатации: в груженом рейсе вышла из строя одна из двух холодильных машин. В этом случае необходимо сделать выбор: выгружать СПГ из вагона, если требуемый температурный режим невозможно обеспечить одной исправной ХМ; везти груз дальше. Задача решается сопоставлением теплопритоков в вагон и холодопроизводительности оборудования в реальных условиях эксплуатации .

При фиксированной температуре воздуха в грузовом помещении t_в = -3 ⁰С, отвечающей перевозке данного груза – масла сливочного, рассчитаем и для нескольких ожидаемых значений температуры наружного воздуха и нанесем их на график.

Для t_н = 34 ⁰С:

Q₁ = 0,47*234*(34-(-3)) = 4069,26 (Вт);

i_н = 76 кДж/кг, i_в = 4 кДж/кг;

ρ_с = 1,150 кг/м², ρ_в = 1,126 кг/м²;

ρ = (1-0,5)·1,150 + 0,5·1,126 = 1,138 (кг/м²);

Q₂ = (0,3·140,8·1,138·(76-4))/3,6 = 961,38 (Вт);

Q₃ = (0,47·93,6·22,26·13)/24 = 530,43 (Вт);

Q₄ = (4400·16)/24 = 2933,33 (Вт);

Q₅ = 0,3·961,38 = 288,41 (Вт);

Q_тп = 4069,26+961,38+530,43+2933,33+288,41 = 8782,81 (Вт).

Холодопроизводительность:

t₀ = - 3 – 11 = -14 ( ⁰С),

t_к = 34 + 14 = 48 ( ⁰С),

t_вс = -14 + 15 = 1 ( ⁰С),

t_п = 48 – 4 = 44 ( ⁰С);

p₀ = 0,17 МПа, p_к = 1,2 МПа, ν₁ = 0,09 м³/кг .

λ = 0,855 – 0,0425·(0,17/1,2) = 0,555;

q_v = (571 – 445)/0,09 = 1344,44 (кДж/м³)

Q_оэ = 2·82,5·0,555·1344,44·0,9 = 30779,27 (Вт).

Для t_н = 39 ⁰С:

Q₁ = 0,47*234*(39-(-3)) = 4619,16 (Вт);

i_н = 96 кДж/кг, i_в = 4 кДж/кг;

ρ_с = 1,1315 кг/м², ρ_в = 1,102 кг/м²;

ρ = (1-0,5)·1,1315 + 0,5·1,102 = 1,117 (кг/м²);

Q₂ = (0,3·140,8·1,117·(96-4))/3,6 = 1205,55 (Вт);

Q₃ = (0,47·93,6·22,26·13)/24 = 530,43 (Вт);

Q₄ = (4400·16)/24 = 2933,33 (Вт);

Q₅ = 0,3·1205,55 = 361,665 (Вт);

Q_тп = 4619,16 + 1205,55 + 530,43 + 2933,33 + 361,665 = 9650,135 (Вт).

Холодопроизводительность:

t₀ = - 3 – 11 = -14 ( ⁰С),

t_к = 39 + 14 = 53 ( ⁰С),

t_вс = -14 + 15 = 1 ( ⁰С),

t_п = 53 – 3 = 50 ( ⁰С);

p₀ = 0,17 МПа, p_к = 1,3 МПа, ν₁ = 0,09 м³/кг .

λ = 0,855 – 0,0425·(0,17/1,3) = 0,53;

q_v = (561 – 450)/0,09 = 1233,33 (кДж/м³)

Q_оэ = 2·82,5·0,53·1233,33·0,9 = 26963,37 (Вт).

Полученные значения теплопритоков и холодопроизводительности сведем в таблицу.

Таблица 6

tн, ^0С	29	34	39
Qоэ	32431,77	30779,27	26963,37
Qтп	7991,31	8782,81	9650,135

Точка пересечения определяет максимальное значение температуры наружного воздуха, при которой транспортировка данного груза в неисправном вагоне еще возможна. Поэтому при заданной температуре наружного воздуха (29⁰С) при отказе одной из двух холодильных машин возможно обеспечить требуемый температурный режим перевозки

(-3⁰С), не выгружать груз из вагонов и везти его дальше.

8. Определение показателей работы парка изотермических вагонов и построение графика оборота заданного типа РПС

В данном разделе требуется определить рабочий парк станции отправления для перевозки СПГ в заданном объеме и показатели его работы с учетом частичной загрузки изотермических вагонов в обратном рейсе. Расчет проводится по следующим формулам.

Норма парка, ваг

∑np=θ′u_п

θ′ – средний по парку оборот вагона, сут

θ′=∑θ_iT_yi/ ∑T_yi

θ_i =T_yi+L_об/V_мi,

T_yi – уставный срок доставки СПГ- i, сут;

L_об = L_гр – протяжённость обратного рейса, км;

V_м – маршрутная скорость, км/сут;

u_п – суточная норма погрузки, ваг/сут,

u_п=∑u/365,

∑u – годовое число загруженных вагонов, ∑u =20450 ваг/год:

u_п=20450/365=56 ваг/сут,

u_сек = 2670/365=7,3 ваг/сут,

u_терм = 6246/365=17,1 ваг/сут,

u_АРВ = 9009/365=24,7 ваг/сут,

u_кр = 2525/365=6,9 ваг/сут.

Суточный оборот вагона:

θ_сек = 5900/500+13,8=25,6 сут,

θ_терм = 5900/420+16,048=30,096 сут,

θ_АРВ = 5900/420+16,048=30,096 сут,

θ_кр = 5900/330+19,879=37,758 сут.

Средний по парку оборот вагона:

θ′ = (353,28+482,981+482,981+750,591)/65,775=31,5 сут.

Норма парка:

n_{p сек} = 7,3*25,6=186,88 ваг,

n_{p тер} = 17,1*30,096=514,64 ваг,

n_{p АРВ} = 24,7*30,096=743,37 ваг,

n_{p кр} = 6,9*37,758=260,53 ваг,

∑n_p = 186,88+514,64+743,37+260,53 = 1705,42 ≈ 1706 ваг.

График оборота вагона

Элементы оборота

Время, сут

5

10

15

20

25

Время на станции погрузки (1 сут)

Время следования в гружёном состоянии

Время на станции экипировки (0,5 сут)

Время на станции выгрузки (1 сут)

Время на санитарную обработку (0,5 сут)

Время следования в порожнем состоянии

Общее время оборота

Оборот одного изотермического вагона составит 26,6 сут.

Средняя производительность вагона, т∙км/(ваг∙год)

W=∑P_l/ n_p

∑P – количество СПГ погруженного в вагоны, т /год

∑P = ∑G_ri + ∑G_обр

∑P_l – тонно-километры годового грузопотока СПГ с учётом неравномерности перевозок, т*км/год

∑P_l = ∑P * l

Коэффициент неравномерности по всему грузопотоку:

k′н = ∑G_ri/P_пр,

∑G_обр = k′н P_обр,

k′н = 707940/380000 = 1,86,

∑G_обр =1,86*180000 = 334800 т/год,

∑P =707940+334800=1042740 т/год,

∑P_l = 1042740*5900=6152166 млн.т∙км/год,

W = 6152166/1706=3606 тыс.т∙км/(ваг∙год).

Статическая нагрузка вагона, т/ваг

∑P_ст =∑G_ri/∑u,

P_ст = 707940/20450 = 35 т/ваг.

Динамическая нагрузка, т/ваг

P_дин =∑P_l/(∑nS_гр + ∑nS_пор),

nS_гр, nS_пор - общий пробег всех гружёных и порожних вагонов, км*ваг/год

n_гр(обр) =∑u*P_обр/ P_пр,

n_пор(обр) = n_гр(пр) - n_гр(обр),

∑nS_гр = (∑u + n_гр (обр))*S_гр,

∑nS_пор = n_пор(обр)*S_пор,

n_гр(обр) = 20450*180000/380000=9687 ваг,

n_пор (обр) = 20450-9687 = 10763 ваг,

∑nS_гр = (20450+9687)*5900=177808 тыс.ваг∙км /год,

∑nS_пор = 10763*5900=63502 тыс.ваг∙км/год,

P_дин =6152166/(177808 +63502)=25,5 т/ваг.

Коэффициент порожнего пробега:

α = ∑nS_пор/(∑nS_гр + ∑nS_пор)

α = 63502/ (177808 + 63502)=0,26.