3.4 Мощность теплопоступлений в грузовое помещение вагона

Сначала определяют мощность каждого теплопритока в отдельности аналитическим методом [2, п. 8.6] или [4, разд. 6] , а потом их алгебраическую сумму в двух вариантах (таблица 3). Один вариант суммы соответствует набору теплопоступлений при охлаждении груза в пути, другой – в процессе перевозки груза уже в охлаждённом состоянии. Ниже приводится расчёт мощности теплопоступлений в рефрижераторный вагон при перевозке гранатов.

Мощность теплового потока вследствие теплопередачи через ограждения кузова вагона, кВт/ваг.:

,

где F_р – полная расчётная поверхность грузового помещения, F_р = 234 м² [4, прил. 1]; t_р – расчётная температура наружного воздуха на направлении перевозки, t_р = 16,2 °С (см. п. 3.2); t_в – среднее значение температурного режима перевозки груза (см. табл. 2), t_в = 2 + 5 = 3,5(°С); F_м – расчётная поверхность машинных отделений, контактирующих с грузовым помещением, F_м = 7,8 м² [4, прил. 1]; t_м – температура воздуха в машинном отделении, которая на 4 °С выше расчётной температуры наружного воздуха вследствие теплоотдачи холодильными машинами, t_м = 16,4 + 4 = = 20,4 (°С); k_р – расчётный коэффициент теплопередачи ограждающих конструкций грузового помещения вагона, k_р = 0,56 Вт/(м²∙К), определен в п. 3.3.

Тогда Q_т = [234(16,2 – 3,5) + 7,8(20,2 – 3,5)] 0,45  10^-3 = 1,40 (кВт/ваг.).

Мощность теплового потока от инфильтрации свежего воздуха внутрь грузового помещения вагона, кВт/ваг.:

,

где _н – плотность наружного воздуха, _н = 1,2 кг/м³ (при t_р = 16,4 °С [4, табл. П10.1]); _и – кратность инфильтрации воздуха в ограждениях грузового помещения и в вентиляционной системе, _и = 0,30 ч^–1 (при средней скорости движения вагона 18 км/ч и сроке службы вагона 20 лет [4, прил. 11]); V_п – полный объём грузового помещения вагона, V_п = 138 м³ [4, прил. 1]; i_н – удельное теплосодержание наружного воздуха при температуре 16,4 °С и влажности 60 %, i_н = 34 кДж/кг [4, табл. П10.2]); i_в – удельное теплосодержание воздуха внутри грузового помещения в режиме перевозки и при относительной влажности 90 %, i_в = 14 кДж/кг [4, табл. П10.2].

Тогда Q_и = 1,2  0,3  138  3600^–1  (34 – 14) = 0,28 (кВт/ваг.).

Мощность теплового потока от плодоовощей при дыхании, кВт/ваг., определяют дважды: при охлаждении гранатов от t_г.н до t_в (Q_б1) и после охлаждения (Q_б2):

; ,

где q_б1 – удельные тепловыделения плодоовощей при их охлаждении, q_б1 = = 64 Вт/т (см. п. 3.3); q_б2 – то же, в режиме «теплокомпенсация», когда груз охладился, q_б2 = 29 Вт/т (см. п. 3.3); G_гр – масса перевозимого груза, G_гр = 40 т нетто (по заданию).

Тогда: q_б1 = 64  40  10^–3 = 2,56 (кВт/ваг.); q_б2 = 29  40  10^–3 = 1,16 (кВт/ваг.).

Мощность теплового потока от воздействия солнечной радиации, кВт/ваг.:

,

где F_б.с – поверхность боковых стен вагона, F_б.с = 61 м² [4, прил. 1]; F_к – то же, крыши, F_к = 67 м² (см. там же); t_э.р – эквивалентная температура рассеянной радиации, соответствующая разности температур на поверхности вагона при наличии и отсутствии солнечной радиации на условно заданной широте местности 56 град с. ш. в переходный период, t_э.р = 1 К [4, табл. П12.1]; t_э.в – то же, прямой радиации на вертикальные поверхности (см. там же), t_э.в = 4,3 К; t_э.г – то же, прямой радиации на горизонтальные поверхности (см. там же), t_э.г = 10,5 К; _c – заданная вероятность солнечных дней в году, _c = 0,25, доли ед.; _c – продолжительность воздействия солнечной радиации, _c = 11 ч/сут [4, табл. П12.2].

Тогда Q_с = [234  1 + (61  4,3 + 67  10,5) 0,25] 0,45  11  24^–1  10^–3 = = 0,10 (кВт).

Мощность теплового потока, эквивалентного работе вентиляторов-циркуляторов, кВт/ваг., определяют дважды: при охлаждении груза (Q_ц1) и после охлаждения (Q_ц2):

; ,

где N_ц – суммарная мощность электродвигателей вентиляторов-циркуляторов, N_ц = 4,4 кВт/ваг. [4, прил. 1];  – коэффициент трансформации механической энергии вентиляторов-циркуляторов внутри воздуховода в тепловую,  = 0,10; _в – продолжительность охлаждения воздуха в вагоне, _в =6 ч (см. п. 3.3); _ц1 –коэффициент рабочего времени вентиляторов-циркуляторов при охлаждении груза; _ц1 = 0,55 (при t_р = 12,9 °С и при t_г = 0,5(t_г.н + t_в) = 7,8 °С [4, прил. 13]); _ц2 – то же, после охлаждения груза, _ц2 = 0,25 (при t_р = 12,9 °С и при t_г = 0 °С [4, прил. 13]); _г – продолжительность охлаждения груза, _г = 104 ч (см. п. 3.3).

Тогда: Q_ц1 = 4,4  0,1[6 + 0,55 (104 – 6)] : 104 = 0,25 (кВт/ваг.); Q_ц2 = 4,4   0,1  0,25 = 0,11 (кВт/ваг.).

Мощность теплового потока от свежего воздуха, поступающего внутрь грузового помещения вагона при вентилировании, не рассчитывают, так как вентилирование гранатов в пути не производится (см. табл. 2).

Мощность теплового потока, эквивалентного оттаиванию снеговой шубы на воздухоохладителях холодильных машин, кВт/ваг.:

,

где q_ш – удельные теплопоступления, эквивалентные теплоте горячих паров хладагента, подаваемых в воздухоохладитель для снятия снеговой шубы, а также теплоте, погашаемой при восстановлении температурного режима перевозки, q_ш = 120 мДж (норматив); _об – общая продолжительность перевозки, _об = 216 ч (см. п. 3.3); n_ш – количество раз снятия снеговой шубы за перевозку, определяемое по формуле:

,

где ^{} – логическая операция округления результата деления до целого числа в меньшую сторону; n_от – периодичность снятия снеговой шубы в зависимости от температуры и кратности инфильтрации наружного воздуха, температуры воздуха и груза внутри вагона, n_от = 6 сут (при _и = = 0,3 и t_р = 12,9 °С [4, прил. 14]).

Тогда n_ш = ^{216 : 24 : 6} = ^{1,5} = 1, а Q_ш = 120  1 : 3,6 : 216 = = 0,15 (кВт/ваг.). Этот тепловой поток будет учитываться один раз и только на первом участке, где охлаждается груз.

Мощность теплового потока от груза и тары при охлаждении, кВт/ваг.:

,

где С_г – теплоёмкость груза (гранатов, взята применительно к малине), С_г = 3,5 кДж/(кг∙°С) [4, прил. 3], кДж/(кг∙°С); C_т – теплоёмкость тары (ящика деревянного), C_т = 2,5 кДж/(кг∙°С) [4, прил. 3]; G_г – масса груза (по заданию), G_г = 40 000 кг; G_т – масса тары (по заданию), G_т = 5000 кг; t_г.п.п – температура груза в вагоне после погрузки, t_г.п.п = t_г.н = 12 °С; t_в.в = 5 °С; _г – продолжительность охлаждения груза, _г = 104 ч (см. п. 3.3).

Тогда Q_г = (3,5  40 000 + 2,5  5000)(12 – 5) : 3600 : 104 = 2,84 (кВт/ваг.).

Мощность теплового потока от кузова и оборудования вагона при охлаждении в пути следования, кВт/ваг.:

,

где 3,7 – коэффициент, заменяющий сложные вычисления;  – коэффициент, учитывающий неоднородность температурного поля кузова вагона,  = 0,5;  – коэффициент соответствия скоростей охлаждения кузова вагона и груза,  = 1,3.

Тогда Q_к = 3,7  0,5  1,3  12,7 : 104 = 0,29 (кВт/ваг.).

Таблица 3 – Калькуляция мощности теплового потока для гружёного рейса при перевозке гранатов

Наименование показателя	При охлаждении плодоовощей	Плодоовощи охлаждены
Общие теплопоступления, кВт/ваг.,	7,87	3,05
в том числе:
теплопередача через ограждения кузова вагона	1,40	1,40
инфильтрация наружного воздуха	0,28	0,28
теплота дыхания гранатов	2,56	1,16
солнечная радиация	0,10	0,10
работа вентиляторов-циркуляторов	0,25	0,11
вентилирование грузового помещения	–	–
снятие снеговой шубы с испарителей холодильных машин	0,15	–
охлаждение груза и тары	2,84	–
охлаждение кузова вагона	0,29	–