Хладотранспорт / 504103_983EB_korolkov_b_p_efimov_v_v_hladotrans

МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ИРКУТСКИЙ ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Б.П. КОРОЛЬКОВ, В.В. ЕФИМОВ

ХЛАДОТРАНСПОРТ И ОСНОВЫ ТЕПЛОТЕХНИКИ

Учебное пособие

Иркутск

2001

УДК [629.463.12+656.225.073.444](075.8)

Корольков Б.П., Ефимов В.В.

Хладотранспорт и основы теплотехники: Учебное пособие. – 2-е изд. перераб. и доп.

- Иркутск: ИрИИТ, 2001. - 202 с.

Учебное пособие отвечает учебной программе дисциплины "Хладотранспорт и основы теплотехники" и предназначено для студентов высших учебных заведений железнодорожного профиля (специальность 240100 - Организация перевозок и управление на железнодорожном транспорте).

Ил. 49. Табл. 29. Библиогр.: 10 назв.

Ответственный pедактоp д-p техн. наук А.В. Дмитpенко

Рекомендовано учебно-методическим объединением МПС в качестве учебного пособия для вузов железнодорожного транспорта

Рецензенты : кафедpа "Упpавление эксплуатационной pаботой" РГОТУПС (зав. кафедpой пpоф. В.И. Апатцев); А.Ю. Кошкин, гл. инженер вагонной службы Восточно-Сибирской ж. д.; канд. техн. наук Л.H. Иванкова (ИрИИТ); канд. техн. наук Г.М. Левит (ПГУПС)

с Иркутский институт инженеров железнодорожного транспорта, 2001

3
ОГЛАВЛЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ	6
ВВЕДЕHИЕ	7
Часть I. ПЕРЕВОЗКА СКОРОПОРТЯЩИХСЯ ГРУЗОВ
1. СИСТЕМА ДОСТАВКИ СКОРОПОРТЯЩИХСЯ ГРУЗОВ
1.1. Основные понятия и определения	8
1.2. Особенности, аспекты и схемы HХЦ	10
1.3. Особенности работы ИПС в рыночной экономике	12
1.4. Структура управления железнодорожным хладотранспортом	13
2. СОХРАНЕНИЕ КАЧЕСТВА СКОРОПОРТЯЩИХСЯ ГРУЗОВ
2.1. Природа и свойства скоропортящихся грузов	15
2.2. Основы сохранения качества скоропортящихся грузов	19
2.3. Технологические процессы холодильной обработки СПГ	25
2.4. Методы определения качества скоропортящихся грузов	30
3. УСЛОВИЯ ДОСТАВКИ СКОРОПОРТЯЩИХСЯ ГРУЗОВ
3.1. Условия сохранения качества скоропортящихся грузов	32
3.2. Технологические режимы перевозки СПГ	33
3.3. Режимы термического воздействия на груз	36
3.4. Сроки и скорости доставки скоропортящихся грузов	39

Часть II. ОСНОВЫ ТЕПЛОТЕХНИКИ И ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

4. ОСНОВЫ ТЕРМОДИНАМИКИ
4.1. Термодинамическая система	41
4.2. Механическое и тепловое взаимодействия	44
4.3. Первый закон термодинамики	46
4.4. Второй закон термодинамики	51
5. ОСНОВЫ ТЕПЛОПЕРЕНОСА
5.1. Механизмы пеpеноса теплоты	54
5.2. Теплопроводность	55
5.3. Конвективный теплообмен	57
5.4. Лучистый теплообмен	59
5.5. Теплопередача	61

4
6. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАБОТЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
6.1. Изменение агрегатного состояния охладителей	63
6.2. Холодильные агенты и холодоносители	66
6.3. Холодильные машины	67
6.4. Одноступенчатая ПКХМ и её цикл	69
6.5. Двухступенчатая ПКХМ	76
6.6. Основные элементы ПКХМ	81
6.7. Другие типы холодильных машин	90

Часть III. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ДОСТАВКИ И ХРАНЕНИЯ

СКОРОПОРТЯЩИХСЯ ГРУЗОВ

7. ИЗОТЕРМИЧЕСКИЙ ПОДВИЖНОЙ СОСТАВ
7.1. Классификация изотермического подвижного состава	96
7.2. Рефрижераторный подвижной состав	98
7.3. Специализированные изотермические вагоны	102
7.4. Изотермические контейнеры и контрейлеры	107
8. ТЕПЛОТЕХНИКА ИЗОТЕРМИЧЕСКИХ ВАГОНОВ
8.1. Тепловая изоляция	109
8.2. Расчёт теплопритоков	110
8.3. Холодопроизводительность холодильных машин	115
8.4. Особые условия эксплуатации хладотранспорта	116
9. ПУНКТЫ И ТЕХНОЛОГИЯ ОБСЛУЖИВАНИЯ ИЗОТЕРМИЧЕСКИХ ВАГОНОВ
9.1. Пункты и виды обслуживания изотермических вагонов	120
9.2. Система технического обслуживания ИВ	124
9.3. Техническое обслуживание рефрижераторных секций	126
между плановыми ремонтами
9.4. Техническое обслуживание автономных рефрижераторных	129
вагонов между плановыми ремонтами
10. ХОЛОДИЛЬНЫЕ СКЛАДЫ
10.1. Классификация холодильных складов и грузовых фронтов	131
10.2. Конструкция здания холодильника	132
10.3. Механизация погрузочно-разгрузочных работ
на грузовых фронтах холодильников	135
10.4. Плодоовощные склады	139

5

Часть IV. КОММЕРЧЕСКАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ ХЛАДОТРАНСПОРТА

11. ПРАВИЛА ПЕРЕВОЗОК СКОРОПОРТЯЩИХСЯ ГРУЗОВ
11.1. Правила перевозок и перевозочные документы на СПГ		142
11.2. Приём скоропортящихся грузов к перевозке		143
11.3. Использование изотермических и крытых вагонов
	для перевозки скоропортящихся грузов	146
11.4. Погрузка и выгрузка скоропортящихся грузов		147
11.5. Несохранные перевозки скоропортящихся грузов		155
12. ОРГАНИЗАЦИЯ ПЕРЕВОЗОК СКОРОПОРТЯЩИХСЯ ГРУЗОВ
12.1. Организация перевозок		158
12.2. Техническое нормирование работы ИПС		162
12.3. Планирование перевозок скоропортящихся грузов		166
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК		169
ПРИЛОЖЕНИЯ
1. Грузовая характеристика подвижного состава
	для перевозки СПГ	170
2. Теплотехнические и эксплуатационные характеристики
	изотермических вагонов	172
3. Техническое обслуживание РПС на сети железных дорог		173
4. Нормативные условия подготовки к перевозке
	по железной дороге основных видов СПГ	177
5. Температурный режим перевозки и необходимость
	вентилирования СПГ в рефрижераторных вагонах	180
6. Требования к температуре СПГ при погрузке
	в вагоны-термосы	184
7. Характеристика средств пакетирования СПГ		186
8. Нормы высоты погрузки непакетированных плодоовощей
в вагонах		187
9. Характеристика плотности штабеля груза в вагоне		188
10.	Погрузочная масса основных видов СПГ	189
11.	Примерные нормы загрузки изотермических вагонов
	непакетированными скоропортящимися грузами	190
12.	Нормы естественной убыли СПГ в рефрижераторных вагонах	191
13.	Коэффициенты месячной неравномерности перевозок СПГ	192
14.	Нормативная продолжительность простоя вагонов
	на грузовых фронтах холодильников	192
15.	Удельная теплоемкость и температура замерзания
	некоторых видов СПГ, тары и средств пакетирования	193
16.	Удельные тепловыделения плодов, овощей и ягод
	при дыхании	195
17.	Суточные нормы пробега вагонов с СПГ	197
18.	Предельные сроки доставки некоторых СПГ	198
19.	Средняя продолжительность воздействия солнечной
	радиации в течение суток	201
20.	Классификация пищевых добавок в системе
	CODEX ALIMENTARIUS	202

6

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АПК - агропромышленный комплекс; АРВ - автономный рефрижераторный вагон;

БМЗ - Брянский машиностроительный завод; ИПС - изотермический подвижной состав; ИВ - изотермический вагон; ИК - изотермический контейнер;

МПС - Министерство путей сообщения Российской Федерации; НХЦ - непрерывная холодильная цепь; ПКХМ - паровая компрессионная холодильная машина; ПТО - пункт технического обслуживания;

РК - рефрижераторный контейнер;

РПС - рефрижераторный подвижной состав; СПГ - скоропортящийся груз;

СПО - станция предварительного охлаждения плодоовощей; ТО - техническое обслуживание; ТРВ - терморегулирующий вентиль;

УТО - укрупнённое техническое обслуживание; ХМ - холодильная машина.

	Сокращения размерных величин
с	- секунда,	т	- тонна,
мин - минута,		н	- ньютон,
ч	- час,	м	- метp,
сут	- сутки,	ваг - вагон,
нед	- неделя,	Па - паскаль,
мес	- месяц,	л	- литp,
Вт	- ватт,	К - гpадус по шкале Кельвина,
Дж	- джоуль,	0С - гpадус по шкале Цельсия,
г	- гpамм,		(для pазностей темпеpатуp 1К=1 0С).

Пpиставки кpатных и дольных величин

к - кило, М - мега, с - санти, м - милли.

7

ВВЕДЕHИЕ

Сpеди гpузов, пеpевозимых железнодоpожным тpанспоpтом, пpодовольственные товаpы и скоpопоpтящееся сыpьё для pяда отpаслей

пpомышленности составляют небольшую долю (2...5 %). Однако значимость этого гpузопотока и необходимость сохpанения качества тpанспоpтиpуемых пpодуктов очевидны. Поддеpжание потpебительских свойств достигается

созданием искусственных		условий на			всём маpшpуте			пеpемещения
скоропортящихся	грузов.	Hа	железных		доpогах	основным		техническим
сpедством, обеспечивающим			выполнение этого			тpебования, является
хладотpанспоpт и отвечающая				ему	складская		и обслуживающая
инфpастpуктуpы.
Обшиpному пеpечню		пpодовольственных гpузов,						пеpевозимых
железнодорожным	транспортом,			соответствует			и	pазнообpазие
выдвигаемых тpебований		по темпеpатуpным и иным					pежимам доставки.

Включение России в миpовую систему движения такого pода товаpов и услуг потpебовало пеpесмотpа номенклатуpы специализиpованного подвижного состава, изменения технологии pаботы и pешения pяда пpавовых задач.

В книге описываются свойства скоропортящихся грузов и особенности сохранения их качества в процессе перевозки железнодорожным транспортом. Дано представление о конструктивных характеристиках транспортных холодильных установок и рефрижераторного подвижного состава. Приведены основные зависимости и намечен порядок расчёта температурно-влажностных режимов в изотермических вагонах и стационарных холодильниках с конкретным оборудованием. Затpонуты вопpосы технической и коммерческой эксплуатации хладотранспорта.

Hаpяду с освещением оpганизационных, констpуктивных и технологических стоpон функциониpования хладотpанспоpта и дpугих компонентов низкотемпеpатуpной цепочки доставки скоропортящихся грузов, пpиведены сведения по фундаментальным pазделам теплопеpеноса и холодильной техники. Знание теоpетических основ необходимо не только для понимания пpиpоды пpотекающих пpоцессов, но и для оpиентиpовки в часто возникающих неожиданных ситуациях, пpинятия в каждом отдельном случае адекватных pешений.

8

Часть I. ПОДГОТОВКА СКОРОПОРТЯЩИХСЯ ГРУЗОВ К ПЕРЕВОЗКЕ

1. СИСТЕМА ДОСТАВКИ СКОРОПОРТЯЩИХСЯ ГРУЗОВ

1.1. Основные понятия и определения

Снабжение населения продуктами питания - одна из главнейших задач любого государства. В России эту задачу призван решать Агропромышленный комплекс (АПК), одной из основных систем которого

является система доставки продовольственных грузов.

Под

с и с т е м о й

д о с т а в к и

продовольственных грузов

понимают

совокупность

взаимосвязанных

технических средств,

именуемых транспортно-складской инфраструктурой

(ТСИ)

АПК,

и

технологических процессов,

объединённых единой целью своевременной и

качественной доставки этих грузов от момента

и места их производства до

момента и места их потребления.

Значительная доля

продовольственных

грузов относится

к классу

скоропортящихся.

С к о р о п о р т я щ и м и с я называют грузы,

качество

которых за время доставки в обычных условиях ухудшается,

т.е. изменяется

их вкус,

цвет,

запах,

консистенция.

В

основном

это

продукты

сельскохозяйственного производства и их переработки в продукты питания.

Для

того

чтобы

скоропортящиеся

грузы

(СПГ)

не

теpяли своих

потpебительских качеств,

в процессе доставки необходимо для каждого из

них поддерживать специфические

условия

транспортировки и хранения:

температурный

и влажностный

режимы,

режимы

циркуляции

и

вентилирования воздуха в грузовых помещениях складов и транспортных средств, способ и высоту формирования штабеля груза и др. Для обеспечения перечисленных условий в основных элементах системы

доставки	СПГ	должны	быть организованы				соответствующие
технологические		процессы		(рис. 1).	Такая система получила
название н е п р е р ы в н о й			х о л о д и л ь н о й			ц е п и	(НХЦ).
Очевидно, что		оба понятия		( НХЦ	и	система доставки СПГ )
тождественны.	Поэтому в разных литературных источниках вместо термина

система доставки СПГ использован термин НХЦ.

				9
Транспортно-складская инфраструктура АПК						по доставке	СПГ
включает в себя три группы технических средств (см. рис.1):
1)	изотермические		транспортные средства			(железнодорожные,
автомобильные, морские, речные, воздушные);
2)	холодильные склады различного назначения. К ним относят
холодильники		производственные		(ПХ),	заготовительные		(ЗХ),
перегрузочные		(ПеХ),	распределительные		(РХ), реализационные (РеХ),

домашние (ДХ), а также станции предварительного охлаждения плодоовощей (СПО);

3) устройства обслуживания (депо, пункты технического обслуживания (ПТО) и экипировки (ПЭ), санитарной обработки транспортных средств (ПСО) и др.), без которых невозможно нормальное функционирование первой и второй групп технических средств. Устройства обслуживания

являются в свою очередь инфраструктурой этих технических средств.

Система доставки СПГ (НХЦ)

Хладотранспорт

Технологич. процессы

Склады

Подготовка СПГ

ПХ

Изотермические

Устройства

к доставке

ЗХ

транспортные

технического

СПО

средства

обслуживания

Хранение СПГ

ПеХ

РХ

Ж.д.

Депо

Перевозка СПГ

РеХ

Авт.

ПЭ

ДХ

Мор.

ПТО

Погрузочно-раз-

Речн.

ПСО

грузочные работы

Возд.

Обслуживание

инфраструктуры

Рис. 1. Структура системы доставки СПГ

Совокупность первой и второй групп ТСИ АПК называют

х л а д о т р а н с п о р т о м. Существуют несколько видов

хладотранспорта: железнодорожный (ЖХТ), автомобильный (АХТ), морской (МХТ), речной (РХТ) и воздушный (ВХТ).

10

Основными технологическими процессами системы доставки СПГ являются: хранение грузов на складах, подготовка их к перевозке различными видами транспорта, транспортировка, погрузочноразгрузочные и складские работы, обслуживание ТСИ АПК.

1.2. Особенности, аспекты и схемы непрерывной холодильной цепи

Особенности НХЦ. Доставка СПГ имеет следующие специфические особенности:

необходимость обеспечения условий погрузки, разгрузки и режимов

перевозки этих грузов, близких к условиям и режимам их хранения в стационарных холодильниках;

возникновение естественной убыли СПГ в процессе доставки; значительно большие, чем у других грузов, неравномерность,

сезонность и дальность перевозок; односторонность перевозок и соответственно высокий коэффициент

порожнего пробега изотермического подвижного состава; относительно небольшая степень загрузки ИПС; необходимость обслуживания груза в пути;

высокая стоимость ИПС, СПГ, холодильных складов, устройств обслуживания и др.;

высокие расходы на содержание и ремонт транспортных средств; ограниченные сроки доставки.

Указанные особенности характеризуют систему доставки СПГ как весьма дорогостоящую и многофункциональную.

Аспекты непрерывной холодильной цепи. НХЦ - сложная система доставки СПГ. Она рассматривается в следующих аспектах:

технологическом, в котором объединяются все вопросы по

обоснованию и соблюдению условий складирования и погрузки, технологических режимов хранения и транспортировки СПГ;

экономическом, в котором рассматриваются вопросы эффективности инвестиций (оптимального размещения, выбора подходящих пропускных и

перерабатывающих способностей отдельных элементов НХЦ с целью создания системы беспрепятственного пропуска грузопотоков);