4. Определение размеров погрузки спг и необходимого количества подвижного состава

Количество единиц подвижного состава для перевозки отдельного скоропортящегося груза находится по формуле

,

где - годовой грузопоток i-го вида СПГ, т:

,

К_Н - коэффициент неравномерности (сезонной и многолетней) перевозок СПГ;

р_i - процент i-го вида СПГ от полного годового грузопотока;

g_Гi - масса i-го продукта, загружаемого в единицу выбранного для его перевозки ПС (секции, вагона), т:

,

- погрузочный объем единицы ПС (секции, вагона), м³;

- погрузочная масса данного СПГ, т/м³;

- коэффициент, учитывающий нахождение части вагонов в ремонте.

Необходимые исходные и расчетные данные сводим в таблицу 3:

Таблица 3

Наименование груза	рi %	КН	Gгi т	Тип ПС	Vi м3	т/м3	gГi т	gi т	gтi т
1. Мясо охлажденное	5	1,4	45080	5-вагонная секция ZB-5	400	0,17	68	196	233
2. Мясо замороженное	5	1,4	45080	5-вагонная секция ZB-5	400	0,40	160	196	233
	5	1,4	45080	Термос	126	0,40	50,5	60	33,5
3. Рыба охлажденная	10	1,4	90160	5-вагонная секция ZB-5	400	0,35	140	196	233
4. Рыба замороженная	5	1,4	45080	5-вагонная секция ZB-5	400	0,45	180	196	233
	5	1,4	45080	Термос	126	0,45	56,7	60	33,5
5. Овощи свежие	2	2	25760	5-вагонная секция ZB-5	400	0,34	136	196	233
	3	2	38640	Крытый	120	0,34	40,8	68	24,5
6. Фрукты и ягоды	10	1,5	96600	5-вагонная секция ZB-5	400	0,34	136	196	233
	20	1,5	193200	Крытый	120	0,34	40,8	68	24,5
7. Масло животное	3	1,5	28980	5-вагонная секция ZB-5	400	0,70	280	196	233
	2	1,5	19320	Термос	126	0,70	88,2	60	33,5
8. Картофель	2	1,5	19320	5-вагонная секция ZB-5	400	0,34	136	196	233
	3	1,5	28980	Крытый	120	0,34	40,8	68	24,5
9. Консервы и пресервы	15	1,8	173880	Термос	126	0,60	75,6	60	33,5
10.Виноградное вино	2	1,5	19320	5-вагонная секция ZB-5	400	0,40	160	196	233
	3	1,5	28980	Термос	126	0,40	50,5	60	33,5

Количество «холодных» поездов определяется по формуле

,

где Q_бр – масса брутто поезда со СПГ (принимаем для ускоренных поездов – 1600т).

Таблица 4

Наименование груза	5-вагонные секции ZB-5	Крытые	Термосы	«Холодные» поезда
1. Мясо охлажденное	663			125
2. Мясо замороженное	282		893	117
3. Рыба охлажденная	644			151
4. Рыба замороженная	250		795	110
5. Овощи свежие	190	947		60
6. Фрукты и ягоды	711	4736		242
7. Масло животное	148		322	59
8. Картофель	142	711		45
9. Консервы и пресервы			2898	170
10. Виноградное вино	1 21		5 74	60
∑ПС	3151 15755	6394	5482	1139 27631

Количество единиц ПС для перевозки охлажденного мяса

N¹_ПС = 45080/68 = 663 секции.

Количество единиц ПС для перевозки замороженного мяса

N²_ПС = 45080/160 = 282 секций;

N²_ПС = 45080/50,5 = 893 ваг.

Количество единиц ПС для перевозки охлажденной рыбы

N³_ПС = 90160/140 = 644 секций.

Количество единиц ПС для перевозки замороженной рыбы

N⁴_ПС = 45080/180 = 250 секций;

N⁴_ПС = 45080/56,7 = 795 ваг.

Количество единиц ПС для перевозки свежих овощей

N⁵_ПС = 25760/136 = 190 секций,

N⁵_ПС = 38640/40,8 = 947 ваг.

Количество единиц ПС для перевозки фруктов и ягод

N⁶_ПС = 96600/136 = 711 секций,

N⁶_ПС = 193200/40,8 = 4736 ваг.

Количество единиц ПС для перевозки животного масла

N⁷_ПС = 28980/196 = 148 секций;

N⁷_ПС = 19320/60 = 322 ваг.

Количество единиц ПС для перевозки картофеля

N⁸_ПС = 19320/136 = 142 секций,

N⁸_ПС = 28980/40,8 = 711 ваг.

Количество единиц ПС для перевозки консервов и пресервов

N⁹_ПС = 173880/60 = 2898 ваг.

Количество единиц ПС для перевозки виноградного вина

N¹⁰_ПС = 19320/160 = 121 секций,

N¹⁰_ПС = 28980/50,5 = 574 ваг.

Определяем количество «холодных» поездов для каждого типа груза:

N¹_ХП = 663•(68 + 233)/1600 = 125 «холодных» поездов;

N²_ХП = (282•(160 + 233) + 893•(50,5 + 33,5))/1600 = 117 «холодных» поездов;

N³_ХП = 644•(140 + 233)/1600 = 151 «холодных» поездов;

N⁴_ХП = (250•(180 + 233) + 795•(56,7 + 33,5))/1600 = 110 «холодных» поездов;

N⁵_ХП = 190•(136 + 233)/1600 + 947•(40,8 + 24,5)/4000 = 60 «холодных» поездов;

N⁶_ХП = 711•(136 + 233)/1600 + 4736•(40,8+24,5)/4000 = 242 «холодных» поездов;

N⁷_ХП = (148•(196 + 233) + 322•(60 + 33,5))/1600 = 59 «холодных» поездов;

N⁸_ХП = 142•(136 + 233)/1600 + 711•(40,8+24,5)/4000 = 45 «холодных» поездов;

N⁹_ХП = 2898•(60 + 33,5)/1600 = 170 «холодных» поездов;

N¹⁰_ХП = (121•(160 + 233) + 574•(50,5 + 33,5))/1600 = 60 «холодных» поездов.

За 1 год мы можем отправить 27631 вагонов и погрузить 988540 тонн.

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

   Расстояние, которое может преодолеть РПС без дозаправки топливом дизель–генераторных установок, зависит от ёмкости топливных баков, суточного расхода топлива и маршрутной скорости « холодных» поездов:

L_Э = (G_o-2g_сут)/g_сут*V_М ,

где G₀ – вместимость топливных баков единицы РПС, л;

g_сут – суточный расход топлива всеми дизелями РПС при 20 – часовой работе с полной нагрузкой;

2g_сут – резервный (двухсуточный) запас топлива;

V_м – маршрутная скорость.

Таблица 5

Тип РПС	G0, л	gсут, л/сут	Vм, км/сут	LЭ, км
5-вагонная секция БМЗ	7400	720	500	4139
5- вагонная секция ZB-5	1440	80	420	6720

Экипировать РПС мы будем на станции Москва и Батайск.

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

Полный набор теплопритоков в грузовое помещение вагона включает семь составляющих: ₇

Q_тп=∑Q_i.

ⁱ⁼¹

Теплопритоки через ограждения кузова вследствие разности температур t_н и t_в:

Q₁ = k_р∙F_р∙(t_н–t_в),

где k_р – коэффициент теплопередачи ограждений грузового помещения вагона, k_р = 0,47 Вт/(м²∙К);

F_р – средняя поверхность ограждений грузового помещения, F_р = 227 м²;

t_н – температура воздуха снаружи вагона, t_н = 30⁰С;

t_в – температура воздуха внутри вагона, t_в = 6⁰С.

Теплопритоки при принудительной замене воздуха грузового помещения наружным и за счёт естественного воздухообмена через неплотности кузова:

Q₂ = V_во∙ρ∙(i_н–i_в),

где V_во – инфильтрация воздуха через неплотности кузова (вследствие движения вагона в грузовом помещении давления выше, чем снаружи), принимаем в обычных условиях V_во = 0,3∙V_полн, м³/ч;

i_н, i_в – энтальпии воздуха, соответственно наружного и в грузовом помещении, при заданных температуре и влажности (φ_в=0,9),кДж/кг;

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

ρ = (1- φ_н)∙ρ_с+φ_н∙ρ_в,

где ρ_с, ρ_в – соответственно плотность сухого и влажного воздуха при t_н.

Теплоприток, связанный с воздействием солнечной радиации:

Q₃ = k_р∙F_c∙∆t_с∙τ/24

где F_c – эффективная поверхность облучения, F_c = 0,4∙F_р;

τ – эффективная продолжительность периода облучения, τ = 12 ч;

∆t_с – превышение температуры облученной поверхности вагона над температурой необлученной поверхности, ^оС:

∆t_с = ε∙I/α_н,

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

I – средняя интенсивность солнечной радиации за период облучения, I = 640 Вт/м²;

α_н – коэффициент теплоотдачи от наружного воздуха к стене вагона на стоянке, α_н = 23 Вт/(м²К).

Теплоприток вследствие работы электродвигателей вентиляторов-циркуляторов в грузовом помещении:

Q₄ = N∙τ_в/24,

где N – суммарная мощность электродвигателей, N = 1800 Вт;

τ_в– ожидаемое число часов работы вентиляторов-циркуляторов, τ_в = 16 ч/сут.

Тепловой поток в грузовом 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 неплотности кузова, можно принять:

Q₅ = 0,3∙Q₂

Теплоприток от охлаждаемых во время перевозки СПГ и тары, в которую они упакованы:

где -масса груза и тары в рассматриваемом вагоне,

,

V - погрузочный объем 5-вагонной секции ZB-5(100 м³);

- погрузочная масса помидор (0,34 т/м³);

G_г = 100*0,34 = 34 (т) = 34000 (кг);

Т.к. масса тары равна 15% общей массы груза, то:

,

Gт = 0,15*34000 = 5100 (кг);

-теплоемкость груза,

-теплоемкость тары,

-начальная (в период массовой уборки плодоовощей) и конечная (по условиям перевозки) температуры груза:

t_гн=30^оС, t_гк=6^оС ;

t_охл - продолжительность охлаждения плодоовощей в груженом рейсе(72ч);

Биологическое тепловыделение плодоовощей,

Q₆ = G_г∙q_б,

где G_г – масса груза в вагоне, G_г = 34 т;

q_б – удельная величина биологического тепловыделения, q_б = 18 Вт/т.

Теплопритоки через ограждения кузова вследствие разности температур t_н и t_в

Q₁ = 0,47∙227∙(30 - 6) = 2560,56 Вт.

Теплопритоки при принудительной замене воздуха грузового помещения наружным и за счёт естественного воздухообмена через неплотности кузова

Q₂ = 0,3∙113∙1,156∙(61 - 19)/3,6 = 457,12 Вт.

ρ = (1 - 0,45)∙1,165 + 0,45∙1,146 = 1,156 кг/м³.

Теплоприток, связанный с воздействием солнечной радиации

Q₃ = 0,47∙0,4∙227∙22,3∙12/24 = 475,84 Вт.

∆t_с = 0,8∙640/23 = 22,3 К.

Теплоприток вследствие работы электродвигателей вентиляторов-циркуляторов в грузовом помещении

Q₄ = 1800∙16/24 = 1200 Вт.

Тепловой поток в грузовом помещение при оттаивании с помощью горячих паров хладагента снеговой шубы на испарителе

Q₅ = 0,3∙457,12 = 137,14 Вт

Теплоприток от охлаждаемых во время перевозки СПГ и тары, в которую они упакованы:

Q₆ = ((34000*3,6+5100*2,7)*(30-6))/72 = 45390 (кДж/ч) = 12608,34(Вт);

Биологическое тепловыделение плодоовощей

Q₇ = 34∙18 = 612 Вт.

Полный набор теплопритоков в грузовое помещение вагона

Q_тп =2560,56+457,12 + 475,84 + 1200 + 137,14+12608,34+612 = 18051 Вт.

Холодопроизводительность располагаемого оборудования Q_оэ находим по формуле

Q_оэ = 2∙V_h∙λ∙q_v∙β_o,

где 2 – число холодильных машин в грузовом вагоне с индивидуальным охлаждением;

V_h – объём, описываемый за один час поршнями компрессора в двухступенчатой холодильно й машине, V_h = 60 м³/ч;

λ – коэффициент подачи, определяемый по отношению p_пр/p_о для двухступенчатой ХМ, λ = 0,855-0,0425∙( );

q_v – объёмная холодопроизводительность всасываемого компрессора хладагента;

β_o – коэффициент, учитывающий потери холода в следствии наличия снеговой шубы на трубах испарителя, β_o = 0,9.

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

- температура кипения жидкого хладагента в испарителе:

t_o = t_г – 10,

где t_г– температура, задаваемая режимом перевозки СПГ;

- температура паров хладагента в конденсаторе:

t_к = t_н + 12,

где t_н – температура наружного воздуха.

Дополнительно задаются значениями для 5-вагонной секции ZB-5:

- температура слегка перегретых паров хладагента, всасываемых компрессором:

t_вс = t_о + 6;

- температура переохлаждённого жидкого хладагента перед дросселирующим устройством:

t_п = t_к – 2.

По найденным температурам на диаграмме состояний в координатах lg p,i определяем давления кипения p_o и конденсации p_к хладона, все точки действительного цикла и отвечающие им значения энтальпий, а также удельный объём всасываемых в компрессор паров хладагента v₁.

q_v = (i₁ – i₄)/v₁.

Реализуем холодопроизводительность Q_oэ^р будет меньше величины Q_oэ,

Q_oэ^р = Q_oэ∙22/24

Коэффициент рабочего времени холодильного оборудования находим по формуле

b = Q_тп/Q_oэ^р

Время работы ХМ и дизель-генераторов в гружёном рейсе определяет расход из технического ресурса,

Т_р = 24∙b∙T_у

Температура кипения жидкого хладагента в испарителе

t_o = 6 – 10 = -4^оС.

Температура паров хладагента в конденсаторе

t_к = 30 + 12 = 42^оС.

Температура слегка перегретых паров хладагента, всасываемых компрессором

t_вс = -4 + 6 = 2^оС.

Температура переохлаждённого жидкого хладагента перед дросселирующим устройством

t_п = 42 – 2 = 40^оС.

q_v = (555-440)/0,07 = 1642,86 КДж/м³.

λ = 0,855-0,0425∙(0,55/0,25) = 0,762.

Холодопроизводительность располагаемого оборудования Q_оэ

Q_оэ = 2∙60∙0,762∙1642,86∙0,9/3,6 = 37555,78 Вт.

Реализуем холодопроизводительность Q_oэ^р

Q_oэ^р = 37555,78∙22/24 = 34426,14 Вт.

Коэффициент рабочего времени холодильного оборудования

b = 18056,4/34426,14 = 0,525.

Т_р = 24∙0,525∙4 = 50,35 ч.

Теплопритоки в рефрижераторный вагон при перевозке охлажденной рыбы летом будут подавлены холодильными машинами, т. к. Q_оэ> Q_тп.