3082 ЭИ

где Qон – холодопроизводительность холодильной установки, полученная на

основании расчета; β – коэффициент, учитывающий неучтенные теплопритоки, принимается в

пределах 0,1–0,2.

α

Рис. 3.1. График расхода холода

11

Полученная величина пересчитывается в стандартную по формуле

			qст λсг
	Q	= Q	v	,	(3.2)
			qvр λр
	ст	р

где qvст – объемная холодопроизводительность хладагента для стандартных условий, кДж/м3;

qvр – то же для рабочих условий;

λсг – коэффициент подачи хладагента для номинальных условий;

λр – то же для рабочих условий.

Значения qv и λа в формуле приведены в исходных данных. Стандартная и рабочая

холодопроизводительности холодильных машин рассчитываются для групп температур,

табл. 3.1.

Таблица 3.1

Температуры стандартной и рабочей холодопроизводительности паровых одноступчатых машин

Группы				Значения температур, °С					Pк		Примечание
температур		кипения	всасывания		конденсации		переохлаждения
									Р
									о
Стандартные		-15		-10	+30		+25	4,94			Для аммиачных
											компрессоров
Стандартные		-15		-15	+30		+25	4,07			Для фреоновых
											компрессоров
Рабочие		t0 = t - (4 −	7)
		tк = tвотх + (3 − 7)
		t п = tв + (1 − 3)
Здесь t – температура внутри грузового помещения;
tв – температура наружного воздуха;
tвотх –		температура		воздуха, отходящего			от конденсатора (нормально он

нагревается на конденсаторе на 5 °С ).

По стандартной холодопроизводительности подбирается компрессор (см. исходные данные). Расчеты теплопередающих поверхностей испарителя и конденсатора аналогичны.

При расчетах принять:

–температуру воздуха в машинном отделении +45 °С.

–площади теплопередающих поверхностей вагона по табл. 3.2.

		Теплопередающая поверхность вагонов				Таблица 3.2
РПС			Площадь, м2
	крыши	боковых	торцевой	перегородок	пола	всего
		стен	стены	19,0		вагона
АРВ	67,5	107,2	–		59,3	253,0
5- вагонные	57,8	107,2	(10,3)	(8,5) 17	59,5	253,6
секции

Примечание. Данные в скобках – для вагона с одним машинным помещением.

12

Количество наружного воздуха, поступающего в вагон через неплотности ограждения, 50 м3 /ч; влажность наружно воздуха 35–50 %; влажность внутри вагона определяется условиями перевозок; кратность вентилирования принять 1–2 paзa в час; относительную влажность воздуха, поступающего в вагон и выходящего из него, принять соответственно 45 и 80 %; мощность, потребляемая электродвигателями, вентиляторов АРВ – 4 кВт, вагона 5-вагонной секции – 5 кВт. Продолжительность охлаждения плодов и овощей, принятых к перевозкам с температурой +25 °С до температуры +4 °C, составляет 60–70 ч.

После того как в рабочих графах будут указаны расстояния и время движения между станциями, простой на них, а также зафиксировано время отправления поезда с начальной станции (по заданию руководителя), последовательно определяются моменты прохождения холодного поезда через все пункты направления. Для каждого из этих пунктов в соответствии со временем проследования определяется расчетная наружная температура. Делается это следующим образом. Известно, что перемещение изотермической единицы производится во времени и в пространстве. Значит, соответствующим образом изменяется температурный режим. Имеющиеся данные

позволяют рассчитывать температуру на данный момент и фиксированную точку tiн. Это можно определить по формулам:

а) в период от 1 до 13 ч. включительно:

		tн	− tн
tн = tн +		13	1	(τ	i	− 1);	(3.3)
i	1	12

б) в период от 13 до 1 ч включительно:

			tн	− tн
t н = tн		+	13	1	(τ	i	− 13),	(3.4)
i	13	12

где τi – время, для которого производится расчет;

t13н ,t1н – расчетные температуры пунктов, для которых производится расчет.

Понятно, что при следования по участку вагон находится какое-то время под воздействием температур одного пункта, а какое-то время – под воздействием температур другого пункта, ограничивающих этот участок.

Точный расчет требует привлечения сложного математического аппарата, поэтому с достаточной точностью используется значение средней температуры между этими соседними пунктами. Для каждого вида теплопоступлений, для условий следования по каждому участку делается расчет и строится кривая как функция времени и места. В дальнейшем все значения кривых суммируются и составляется общая кривая теплопоступлений, которая является конечным результатом расчетов в настоящем пункте.

3.1. Методика теплотехнического расчета вагона

Теплотехнический расчет вагона производится отдельно для летнего и зимнего периодов. На его основании определяется количество энергии, поступающей в вагон, которую необходимо компенсировать соответственно холодильной машиной или нагревательными приборами. Согласно методикам общий теплоприток составляет, Вт

13

Q0 = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6,

(3.5)

где Q1 – теплоприток в грузовое помещение грузового вагона (или пассажирского вагона) через ограждение кузова;

Q1 = k·F1·(tн – tв) + k·F2(tм – tв),

(3.6)

где k – коэффициент теплопередачи ограждения кузова, Вт/(м2 ·К), принимается на основе технической характеристики вагона;

F1 – площадь ограждения кузова, находящаяся в контакте с наружным воздухом, м2, определятся на основе геометрических размеров вагона;

F2 – площадь ограждения кузова, контактирующая с машинным отделением или тамбуром пассажирского вагона, м2, определяется на основе геометрических размеров вагона;

tн, tв, tм(т) – температуры соответственно наружного воздуха, внутри вагона, в машинном отделении вагона или в тамбуре пассажирского вагона; эти температуры устанавливаются на основании справочных данных исходя из района эксплуатации вагона и температурных режимов перевозимого груза или пассажира. Температура в машинном отделении принимается +45…+50 оС, в тамбуре пассажирского вагона на 5–10 оС выше температуры наружного воздуха в летний период или на 5–10 оС ниже – в зимний период.

Теплоприток в помещение вагона от воздействия солнечной радиации

A q

Q2 = k·F·		,	(3.7)
	α

где F – наружная поверхность освещаемой солнцем части вагона, м2, принимается 30–40 % для грузовых вагонов, для пассажирских вагонов, с учетом наличия окон, – 70 %.

А – коэффициент поглощения солнечной энергии, принимается 0,6–0,8 в зависимости от окраски кузова вагона;

q – среднесуточная интенсивность солнечного облучения, в среднем принимается 100–250 Вт/(м2 · оК) в зависимости от периода и географических широт эксплуатации вагона;

α – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности, Вт/(м2 · оК), принимается в пределах 0,25–0,35 в зависимости от чистоты и «зеркальности» кузова вагона.

Теплопритоки через неплотности в дверях, люках и т. п.

	Q3 =	V ρ	(i1 − i2 ) ,	(3.8)
		3,6

где V – объем воздуха, поступающего через неплотности, м3/ч, принимается 10–20;

ρ – плотность наружного воздуха, кг/м3, принимается в расчетах принимают 1,19–1,34, в зависимости от температуры наружного воздуха, учитывая, что теплый воздух более легкий, холодный – тяжелый;

i1, i2 – теплосодержание воздуха, соответственно наружного и внутри вагона, кДж/кг;

3,6 – коэффициент перевода кДж/ч в кВт.

14

В ориентировочных расчетах допускается принимать

Q2 + Q3 = 0,35Q1 или Q2 = 0,15Q1, Q3 = 0,2Q1,

(3.9)

Теплоприток от вентилирования внутреннего помещения вагона, Вт:

Q =	n Vв [1,3( t	н	− t	в	) + r( ϕ1 f 1	− ϕ2 f 2 )] ,	(3.10)
4	3,6

где n – кратность вентилирования, объем/ч, принимается 3–4;

Vв – объем воздуха, подлежащий замене, м3. Для грузовых вагонов с учетом погрузочного объема кузова и наличия в нем груза принимается 30–50 м3, для пассажирских вагонов этот объем соответствует геометрическому объему салона;

1,3 – теплоемкость воздуха, кДж/кг;

tн, tв – температура воздуха соответственно снаружи и внутри вагона, оС (К); r – скрытая теплота парообразования, кДж/кг, принимается 2,55;

φ1, φ2 – относительная влажность воздуха, % или доли ед.;

f1, f2 – максимальная влажность воздуха, соответственно при температуре наружного и внутреннего воздуха, г/кг;

φ·f – абсолютная влажность воздуха d, г/кг.

При расчетах, как правило, φ1 – принимается в пределах 0,35–0,65 (35–65%) в зависимости о географических условий эксплуатации вагона, φ2 – при перевозке груза – 0,8–0,95 и определяется режимом перевозки груза, для пассажирских вагонов – 0,7–0,75.

Теплоприток, выделяемый электродвигателями циркуляторов (вентиляторов) воздуха, Вт:

	Q5 = 1000·N·n·η·	τ	,	(3.11)
		24

где 1000 – коэффициент перевода кВт в Вт;

N – мощность электродвигателя, кВт, принимается в соответствии с технической характеристикой вагона;

n – число электродвигателей, для грузовых вагонов принимается 4, из условия, что в вагоне 2 холодильно-отопительных установки, на каждой из которых 2 вентилятора, у пассажирских вагонов – одна холодильно-отопительная установка с двумя вентиляторами. Мощность электродвигателя РПС 1,0 или 1,25 и зависит от типа вагона;

η– КПД электродвигателей 0,8–0,95;

τ– продолжительность работы вентиляторов за сутки, принимается 5–9 ч; 24 – коэффициент перевода часов в сутки.

Теплоприток от перевозимого груза, тары или пассажиров, Вт:

(Q С

+ Q С

т

) (t

н

− t

в

)

q

б

Q

Q6

=

гр гр

т

+

гр

,

(3.12)

3,6 z

3,6 1000

15

где Qгр, Qт – масса соответственно груза и тары, т или кг. Масса груза – это статическая загрузка вагона, масса тары – 2–4 т;

Сгр, Ст – теплоемкость соответственно груза и тары, для плодоовощей – 3,25, для деревянной тары 2,5 кДж/кг;

tн, tв – температура груза соответственно при погрузке в вагон и установленная режимом перевозки груза, °С или °К;

z – время, установленное «Правилами перевозки» на охлаждение груза до требуемого режима перевозки, 60÷70 часов;

qб – биологическое тепло, выделяемое продуктами или пассажиром в результате его жизнедеятельности, Вт/т, Вт/чел., принимаем согласно справочным данным;

Qгр – масса груза или количество пассажиров в вагоне;

3,6; 1000 – коэффициенты, которые следует использовать при переводе соответственно кДж в Вт, в зависимости от принятых справочных данных.

При расчете теплопритоков в пассажирский вагон первый член формулы Q6 – не учитывается.

При выполнении этого раздела целесообразно привести в пояснительной записке принимаемую схему вагона, для которого производится расчет, с указанием вышеприведенных расчетов, например, длягрузовоговагона5-ватнойсекцииБМЗ(рис. 3.2).

Рис. 3.2. Принципиальная схема теплопритоков в грузовых помещениях 5-вагонной секции БМЗ

Следует помнить, что произведенный выше расчет не учитывает всевозможных других теплопритоков, а также имеет неточности принятых справочных данных и т. п., поэтому принято считать полученный результат нетто. Для проведения расчетов оборудования необходимо знать максимальные значения теплопритоков – брутто

Q0бр = β Q0н,

16

где β – коэффициент перевода следует принимать 1,1–1,2.

Дополнительно в этом разделе, используя вышеприведенную методику, производится расчет теплопритоков в зимний период работы вагона и на его основании определяется мощность нагревательной установки.

4.Определение станций экипировки рефрижераторных вагонов

Вчетвертом разделе согласно представленным выше расчетам производится выбор станций экипировки РПС.

Вспомогательные пункты экипировки предназначены для снабжения РПС дизельным топливом, смазкой, водой. Расстояние между ними зависит от емкости топливных баков, часового расхода топлива, скорости продвижения рефрижераторных секций и АРВ. Для погашения теплопритоков в РПС периодически необходимо включать холодильные установки. За один час работы холодильных установок дизель 5-вагонной секции расходует около 20 кг, а АРВ – около 7 кг дизельного топлива. Количество выработанного холода за один час определяется согласно графику холодопроизводительности холодильной установки (рис. 4.1). Условно принимаем, что эти графики для АРВ и 5-вагонной секции аналогичны. Часовая производительность холодильных установок должна обеспечивать поглощение часового теплопоступления.

Кривая часовой холодопроизводительности, приходящейся на один вагон, также строится на графике теплового баланса в возрастающем значении, как и функция времени. Взаимное расположение кривых позволяет судить об обеспеченности холодом процесса перевозки. Необходимо следить, чтобы экипировка производилась при расходе не более 3700 кг дизельного топлива для 5-вагонной секции и 400 кг для АРВ.

Рис. 4.1. Производительность холодильной установки

17

Исходя из расхода этого количества топлива необходимо предусмотреть пункт экипировки.

Для упрощения расчетов станций экипировки студентам заочного обучения допускается использовать следующую методику.

Расстояние между станциями экипировки равняется, км

Lэ = τ р Vм,

(4.1)

где τр – продолжительность работы энергетического оборудования по запасам топлива, сут,

τ р =	G0 − Gнз	,	(4.2)
	Gсут

где G0 – емкость топливных баков, кг, для секций 5100, для АРВ – 560 кг;

Gнз – запас топлива, не подлежащий расходованию, кг, для секций 1440, для АРВ –

160 кг;

Gсут – суточный расход топлива, для секций 720, для АРВ – 80 кг;

Vм – скорость следования, км/сут., в расчетах возможно принять эту скорость равной скорости доставки грузов.

5.Техническое обслуживание рефрижераторных вагонов

Впятом разделе с использованием [1, 2] описывается техническое обслуживание изотермического подвижного состава, которое включает в себя организацию заводского (капитального), деповского ремонта, оперативное обслуживание в процессе погрузки, выгрузки, в пути следования и во время экипировки. Организация оперативного обслуживания дается отдельно для пятивагонных секций и АРВ. Особое внимание необходимо обратить на документальное оформление названных процессов и контроля качества перевозок.

6.Технология выполнения коммерческих и грузовых операций

со скоропортящимися грузами на станциях

В шестом разделе с использованием [1, 2] описывается работа грузовой станции при погрузке и выгрузке скоропортящихся грузов. Следует учитывать, что погрузка включает несколько этапов. Это планирование перевозок, т. е. оформление и прохождение заявки ф. ГУ 12, поиск, подготовка вагона под погрузку и – собственно погрузка – от прибытия порожнего вагона на станцию до отправления груженого. Процесс погрузки сопровождается оформлением ряда документов: накладной, качественного удостоверения (сертификата) и др. Начальнику рефрижераторной секции (ВНР) выдаются условия перевозок погруженного груза.

При описании работы станции при выгрузке рефрижераторной секции или другого вагона следует отметить порядок раскредитования документов, прием вагона с грузом к выгрузке, собственно выгрузку, а также порядок взаимодействия станции и грузовладельца в случае обнаруженных нарушений условий перевозок, несохранности груза и т. д.

18

Следует учесть и описать обстоятельство, что после выгрузки секции принимается решение о целесообразности промывки, экипировки и отправления ее на станцию погрузки или по другому назначению.

7.Показатели использования изотермических вагонов

Вседьмом разделе производится расчет показателей использования вагонов при перевозке скоропортящихся грузов на заданном направлении.

Впределах сети за время оборота рефрижераторные вагоны находятся на различных станциях, как показано на рис. 7.1.

Рис. 7.1. Схема оборота рефрижераторного вагона:

П1 – станция погрузки; В – станция выгрузки; П2 – станция новой погрузки; Пр – станция промывки; Эк – станция экипировки; 1, 2, 3 – технические станции, ограничивающие участок;

а, б, в, ..., х – промежуточные станции на участках

Оборот рефрижераторного вагона по элементам определяется по формуле, сут,

1

L

L

l

эк

lпр

Θ =

+

tтex + Kмtгр

+ Kэ

+ tэк

+ Kпр

+ tпр

, (7.1)

24

L

н

*

V

уч

тex

Vуч

Vуч

где L – полный рейс, км;

Vуч – средняя участковая скорость, км/час; Lтех – вагонное плечо, км;

tтех, – средний простой вагона на одной технической станции, ч; Км – коэффициент местной работы;

tгр – средний простой вагона на одной станции с грузовой операцией, ч; Кэк, Кпр – соответственно коэффициенты экипировки и промывки вагонов;

tэк, tnp – соответственно время экипировки и промывки вагонов, ч, которые, как правило, должны производиться после выгрузки на дороге выгрузки;

lэк, lпр – расстояние следования вагонов соответственно до станций экипировки и промывки вагонов, км.

Полный рейс вагона определяется по формуле, км,
L = ∑ nS ,	(7.2)
U р

19

где ∑nS – количество вагоно-километров за сутки; Uр – работа отделения (дороги) за сутки.

Работа дороги (отделения) определяется:

Up = Un + Uпp гp	(7.3)
или

Up = Uв + Uсд пор,

где Uп, Uп – количество соответственно погруженных и выгруженных вагонов за сутки; Unp гр, Uсд пор – количество соответственно принятых груженых и сдано порожних

вагонов за сутки.

Полный рейс состоит из двух частей: груженого (Lгр), порожнего (Lпоp) и

определяется по формуле, км:
			L = Lгр + Lпоp.				(7.4)
Коэффициент порожнего пробега:
α =	Lпор	,	или α =	∑nSпор		,	(7.5)
	L			∑nS	гр
	гр

где nS – вагоно-км на подразделении.

Зная коэффициент порожнего пробега и груженый рейс, можно определить полный рейс, км:

L = Lгр·(1+α).

Участковая скорость за полный рейс вагона представляет собой среднюю скорость движения поездов по участкам рейса с учетом времени стоянки на промежуточных станциях, км/ч,

Vуч = ∑∑NTNL .

где ∑NL – поездо-километры;

∑ NT – поездо-часы.

Техническая скорость – это средняя скорость движения на участке без учета стоянок на промежуточных станциях участка, км/ч:

	Vуч =	∑ NL	,	(7.6)
		∑ NTч.дв
	где ∑ NTч.дв – поездо-часы движения (за		вычетом	времени стоянки на

промежуточных станциях участка).

Чтобы определить количество технических станций, которые проходит вагон в среднем за оборот, необходимо знать полный рейс и вагонное плечо, которое определяется по формуле, км:

	L	=	∑nS	,	(7.7)
			∑nоттр
	тех

20