4. Определение расстояния между станциями экипировки рпс, пунктами технического обслуживания и указание их на схеме заданного направления

В этом разделе необходимо определить пункты экипировки РПС расходными материалами, а также транзитные пункты технического обслуживания АРВ. Расстояние, которое может преодолеть РПС без дозаправки топливом дизель-генераторных установок, зависит от ёмкости топливных баков, суточного расхода топлива и маршрутной скорости «холодных» поездов и автономных рефрижераторных вагонов:

L = * v_m,

где G_o – вместимость топливных баков единицы РПС, л;

g_сут – суточный расход топлива всеми дизелями РПС при 20-часовой работе с полной нагрузкой, л/сут;

2g_сут – резервный (двухсуточный) запас топлива, л;

v_m – гарантированная (маршрутная) скорость, км/сут.

Таблица 8

Тип РПС	Go, л	gсут, л/сут	vm, км/сут
5-вагонная секция БМЗ	7400	720	500
5-вагонная секция ZB-5	1440	80	420
АРВ	1000	80	420

Для 5-вагонной секции БМЗ:

L = * 500 = 4139 км

Для 5-вагонной секции ZB-5:

L = * 420 = 6720 км

Для АРВ:

L = * 420 = 4410 км

Допустимое расстояние между смежными пунктами технического обслуживания АРВ находится в пределах:

L_пто = τ_p * v_m,

где τ_p – продолжительность автономной работы оборудования вагона, τ_p = 24÷30 часов (1÷1,25 суток).

Рассчитаем максимальную L_пто:

L_пто = 1,25 * 420 = 525 км

Рассчитаем минимальную L_пто:

L_пто = 1 * 420 = 420 км

Пункты технического обслуживания АРВ:

Новороссийск – 434 – Куберле – 391 – Иловля I – 501 – Вольск II – 385 – Кротовка – 486 – Иглино – 495 – Утяк – 515 – Карбышево I – 329 – Барабинск – 459 – Юрга I – 413 – Ачинск I – 518 – Юрты – 26 – Тайшет – 539 – Черемхово – 123 – Иркутск-сорт.

Пункты экипировки АРВ:

Новороссийск, Мариинск, Иркутск-сорт.

Пункты экипировки 5-вагонных секций БМЗ:

Новороссийск, Юрга I, Иркутск-сорт.

Дополнительные экипировочные пункты для 5-вагонных секций ZB-5 не требуются, так как расстояние Новороссийск – Иркутск-сорт. меньше L для этих видов РПС.

5. Расчёт эксплуатационных теплопритоков в рефрижераторный вагон при перевозке заданного груза летом при заданных параметрах наружного воздуха и возможности их подавления холодильными машинами; определение расхода технического ресурса энергетического оборудования

Определим теплопритоки Q_тп в грузовой вагон заданного типа РПС, перевозящий конкретный груз (см. таблицу 2) в наиболее тяжёлых условиях летнего максимума температур для принятого направления. Теплопритоки следует сопоставить с холодопроизводительностью Q_оэ оборудования, которым укомплектован рефрижераторный вагон, и определить возможность обеспечения необходимого температурного режима перевозки.

Полный набор теплопритоков в грузовое помещение вагона включает семь составляющих,

Q_тп = Q_i

Величины Q_i определяются следующим образом:

Q₁ – теплоприток через ограждения кузова вследствие разности температур t_н и t_в,

Q₁ = k_p F_p(t_p – t_в),

где F_p – средняя поверхность ограждений грузового помещения, м²

F_p = 184,97 м²

t_н и t_в – температуры воздуха снаружи и внутри вагона

t_н = 34ºС, t_в = 9ºС

k_p – коэффициент теплопередачи ограждений грузового помещения

k_p = 0,47 Вт/(м²К).

Q₁ = 0,47 * 184,97 (34 – 9) = 2174 Вт

Q₂ – теплоприток при принудительной замене воздуха грузового помещения наружным и за счёт естественного воздухообмена через неплотности кузова,

Q₂ = ,

где V_во – инфильтрация воздуха через неплотности кузова, м³/ч

V_во = 0,3 * V_полн

V_во = 0,3 * 432 = 129,6 м³/ч

ρ – плотность наружного воздуха при заданных температуре t_н и относительной влажности φ_н,

ρ = (1 – φ_н) ρ_с + φ_в ρ_в,

где ρ_с, ρ_в – соответственно плотность сухого и влажного (насыщенного) воздуха при t_н;

ρ_с = 1,1798 кг/м³,

ρ_в = 0,0387 кг/м³

ρ = 0,50 * 1,1798 + 0,50 * 0,0387 = 0,60925 кг/м³

i_н, i_в – энтальпии воздуха, соответственно наружного и в грузовом помещении, при заданных температуре и влажности (принять φ_в = 0,9), кДж/кг, определяются по i, d-диаграмме влажного воздуха,

i_н = 76 кДж/кг,

i_в = 26 кДж/кг

3,6 – коэффициент перевода величин кДж/ч в Вт.

Q₂ = = 1097 Вт

Q₃ – теплоприток, связанный с воздействием солнечной радиации

Q₃ = k_p F_с Δ t_с τ / 24,

где F_с – эффективная поверхность облучения, принять F_с = (0,4…0,5) F_p;

F_с = 0,5 * 184,97 = 92,485 м²

τ – эффективная продолжительность периода облучения (принять τ = 12…14 ч);

Δ t_с – превышение температуры облучённой поверхности вагона над температурой необлучённой поверхности, ºС,

Δ t_с = ,

где I – средняя интенсивность солнечной радиации за период облучения (принять I = 640 Вт /м²);

ε – коэффициент поглощения солнечной радиации поверхностью вагона (принять ε = 0,8);

α_н – коэффициент теплоотдачи от наружного воздуха к стенке вагона на стоянке (принять α_н = 23 Вт/(м²*К).

Δ t_с = = 22ºС

Q₃ = 0,47*92,485*22*12/24 = 478 Вт

Q₄ – теплоприток вследствие работы электродвигателей вентиляторов-циркуляторов в грузовом помещении,

Q₄ = N * τ_в / 24,

где N – суммарная мощность электродвигателей,

N = 10 к Вт;

τ_в – ожидаемое число часов работы вентиляторов-циркуляторов (принять 16 ч/сут);

Q₄ = 10000 * 16 / 24 = 6667 Вт

Q₅ – тепловой поток в грузовое помещение при оттаивании с помощью горячих паров хладагента снеговой шубы на испарителе. Поскольку интенсивность нарастания снеговой шубы прямо зависит от потока наружного воздуха, попадающего в вагон через неплотности кузова, можно принять

Q₅ = 0,3Q₂

Q₅ = 0,3 * 1097 = 329 Вт

Q₆ – теплоприток от охлаждаемых во время перевозки СПГ и тары, в которую они упакованы,

Q₆ = ,

где G_г, G_т – массы груза и тары в рассматриваемом вагоне (принять массу тары равной 15% общей массы груза);

G_г = 100 т; G_т = 15 т

с_г - теплоёмкость груза, для большей части плодоовощей с_г = 3,6 кДж/(кг*К);

с_т - теплоёмкость тары (принять с_т = 2,7 кДж/(кг*К);

t_гн, t_гк – начальная (в период массовой уборки урожая плодоовощей) и конечная (по условиям перевозки) температуры груза;

τ_охл – продолжительность охлаждения плодоовощей в гружёном рейсе,

Q₆ = = 715 Вт

Q₇ – биологическое тепловыделение плодоовощей,

Q₇ = G_г * q_б,

где q_б – удельная величина биологического тепловыделения,

q_б = 23 Вт/т

Q₇ = 100 * 23 = 2300 Вт

Q_тп = 2174 + 1097 + 478 + 6667 + 329 + 715 + 2300 = 13760 Вт

Холодопроизводительность располагаемого оборудования Q_оэ, Вт, находят по формуле:

Q_оэ = 2V_h λ q_v β₀/3,6,

где 2 – число холодильных машин в грузовом вагоне с индивидуальным охлаждением или в РПС с центральным снабжением холодом;

V_h - объём, описываемый поршнями компрессора в одноступенчатой холодильной машине или в цилиндрах низкого давления двухступенчатой ХМ,

V_h = 82,5 м³/ч

λ – коэффициент подачи,

λ = 0,855 – 0,0425 * ,

q_v – объёмная Холодопроизводительность всасываемого компрессором хладагента, кДж/ м^3;

β₀ – коэффициент, учитывающий потери холода вследствие наличия снеговой шубы на трубах испарителя (принять β₀ = 0,9).

Для определения значений λ и q_v, зависящих от реальных условий эксплуатации, необходимо построить действительный цикл холодильной машины. Отправные требования при этом даются соотношениями, справедливыми для установившихся режимов работы оборудования:

t₀ = t_р – (10…12),

где t₀ – температура кипения жидкого хладагента в конденсаторе, ºС;

t_р = t_в – температура, задаваемая режимом перевозки СПГ, ºС;

t₀ = 9 – 10 = -1ºС

t_к = t_н + (12…15),

где t_к – температура паров хладагента в конденсаторе, ºС;

t_н – температура наружного воздуха, ºС;

t_к = 34 + 12 = 46 ºС

t_вс = t₀ + (10…15),

t_п = t_к – (4…5),

где t_вс – температура слегка перегретых паров хладагента, всасываемых компрессором, ºС;

t_п – температура переохлаждённого жидкого хладагента перед дросселирующим устройством, ºС,

t_вс = -1 + 10 = 9 ºС,

t_п = 46 – 4 = 42 ºС

По найденным температурам на диаграмме состояний в координатах lg p-i определим давления кипения p₀ и конденсации p_к хладона, все точки действительного цикла и отвечающие им значения энтальпий, а также удельного объёма всасываемых в компрессор паров хладагента v₁.

p₀ = 0,29 * 10⁶ Па

p_к = 1,3 * 10⁶ Па

i₁ = 549 кДж/кг

i₄ = 446 кДж/кг

v₁ = 0,080 м³ / кг

λ = 0,855 – 0,0425 * = 0,665

q_v =

q_v = = 1288 кДж/ м³

Q_оэ = = 35331,45 Вт

Реализуемая холодопроизводительность Q_оэ^р будет меньше величины Q_оэ, ввиду технологического ограничения максимальной продолжительности непрерывной работы компрессора (22 ч/сут).

Q_оэ^р = Q_оэ * ,

Q_оэ^р = 35331,45 * 0,92 = 32504,934 Вт

Сопоставив Q_оэ^р и Q_тп найдём коэффициент рабочего времени холодильного оборудования

b =

b = = 0,4,

очевидное условие достаточной мощности Q_оэ^р: b < 1. В этом случае время работы холодильных машин и дизель-генераторов в гружёном рейсе определяет расход их технического ресурса Т_р,

Т_р = 24b T_у,

где Т_у – уставный срок доставки СПГ, сут.

Т_р = 24 * 0,4 * 13,4 = 128,64 часа