4.1 Определение теплопритоков для 1-го режима перевозки спг

Общее количество тепла (Вт), отводимое через поверхность приборов охлаждения или холодопроизводительность установки при перевозке мороженых грузов составляет:

Q^I_общ=∑Q_i; (Вт) (4.1)

где Q₁ – теплоприток в грузовое помещение вагона от наружного воздуха и воздуха машинного отделения через ограждения кузова;

Q₂ – теплоприток от воздействия солнечной радиации;

Q₃ – теплоприток через не плотности в дверях, в люках, в проходах трубопроводов;

Q₄ – теплоприток от действия электродвигателей вентиляторов;

Q₅ – теплоприток от таяния “снеговой шубы”.

Определяем теплоприток в грузовое помещение вагона от наружного воздуха и воздуха машинного отделения по следующей формуле:

Q₁=k_н*F_н*(t_н-t_в)+k_м*F_м*(t_м-t_в); (Вт) (4.2)

где, k_н – коэффициент теплопередачи наружного ограждения кузова, принимаем 0,45 Вт/м²*°С;

k_м – коэффициент теплопередачи машинного ограждения кузова, принимаем 0,45 Вт/м²*°С;

F_н – площадь наружного ограждения, принимаем для АРВ – 253 м², для 5-ваг. ИПС – 253,6 м²;

F_м – площадь перегородок машинного отделения, принимаем для АРВ – 19 м², для 5-ваг. ИПС – 8,5 м²;

t_н – температура наружного воздуха, принимаем 33 °С;

t_м – температура в машинном отделении вагона, принимаем +44 °С;

t_в – температура в вагоне, принимаем -19 °С.

На основании формулы 4.2 определяем теплоприток в грузовое помещение вагона для АРВ и 5-ваг. ИПС.

Для АРВ: Q₁=0,45*253*(33-(-19))+0,45*19*(44-(-19))=6458,9 (Вт)

Для 5-ваг. ИПС: Q₁=0,45*253,6*(33-(-19))+0,45*8,5*(44-(-19))=6175,2 (Вт)

Далее рассчитываем теплоприток от воздействия солнечной радиации, который равен:

Q₂=∑Q_i или Q₂=Q_кр.+Q_{бок.стен}+Q_{торц.стен}+Q_пол; (Вт) (4.3)

где, Q_кр. – теплоприток в грузовое помещение от воздействия солнечной радиации через крышу;

Q_{бок.стен} – теплоприток в грузовое помещение от воздействия солнечной радиации через боковые стены;

Q_{торц.стен} – теплоприток в грузовое помещение от воздействия солнечной радиации через торцевые стены;

Q_пол – теплоприток в грузовое помещение от воздействия солнечной радиации через пол.

Каждый из этих слагаемых определяется по следующей формуле:

; (Вт) (4.4)

где, k_i – коэффициент теплопередачи части ограждения кузова, принимаем 0,45;

F_i – наружная теплопередающая поверхность облучаемой части ограждения: для АРВ крыша, принимаем 68,5 м²; боковые стены 106 м²; торцовые стены 20 м²; пол 56 м²; для 5-ваг. ИПС крыша, принимаем 70 м²; боковые стены 106,5 м²; торцовые стены 12 м²; пол 59 м²;

A_i – коэффициенты поглощения солнечных лучей: для АРВ и 5-ваг. ИПС для крыши, принимаем 0,7; боковые стены 0,6; торцевые стены 0,8; пол 0,98;

Q_i – среднесуточная интенсивность полного солнечного облучения: для АРВ и 5-ваг. ИПС для крыши, принимаем 328 Вт; для боковых стен 142 Вт; для торцевых стен 80 Вт; для пола 32 Вт;

α – коэффициент теплопередачи наружной поверхности, принимаем 33 Вт/м²*°С.

На основании формулы 4.4 определяем теплопритоки для стен, пола и крыши отдельно для АРВ и 5-ваг. ИПС.

Для АРВ:

Q_крыши=0,45*68,5*(0,7*328/33)=214,5 (Вт);

Q_{торц. стен}=0,45*20*(0,8*80/33)=17,5 (Вт);

Q_{бок. стен}=0,45*106*(0,6*142/33)=123,2 (Вт);

Q_пол=0,45*56*(0,98*32/33)=23,9 (Вт).

Для 5-ваг. ИПС:

Q_крыши=0,45*70*(0,7*328/33)=219,2 (Вт);

Q_{торц. стен}=0,45*12*(0,8*80/33)=10,5 (Вт);

Q_{бок. стен}=0,45*106,5*(0,6*142/33)=123,7 (Вт);

Q_пол=0,45*59*(0,98*32/33)=25,2 (Вт).

После определения теплопритоков от стен, пола и крыши определяем на основании формулы 4.3 теплоприток от воздействия солнечной радиации.

Для АРВ: Q₂=214,5+17,5+123,2+23,9=379,1 (Вт)

Для 5-ваг. ИПС: Q₂=219,2+10,5+123,7+25,2=378,6 (Вт)

Определяем теплоприток через не плотности в дверях, в люках, в проходах трубопроводов по следующей формуле:

Q₃=V_н*ρ*(i_н-i_в)/3,6 (4.5)

где, V_н – объём воздуха поступающего через не плотности: для АРВ, принимаем 35 м³; для 5-ваг. ИПС, принимаем 45 м³;

ρ – плотность воздуха;

i – энтальпия наружного воздуха и энтальпия воздуха грузового помещения вагона, принимаем, согласно, i-d диаграмме: для наружного воздуха 50; для воздуха грузового помещения вагона -18.

Плотность воздуха определяется по следующей формуле:

p=p_с*φ_с+p_в*φ_в (4.6)

где, φ_с – доля сухого воздуха, принимаем 0,5;

φ_в – доля влажного воздуха, принимаем 0,5;

p_с – плотность сухого воздуха ( принимаем 1,15 кг/м³);

p_в – плотность влажного воздуха (принимаем 1,13 кг/м³).

Согласно, формуле 4.6 определяем плотность воздуха для АРВ и для 5-ваг. ИПС:

p=1,15*0,5+1,13*0,5=1,14 (кг/м³)

Определив плотность воздуха, рассчитываем теплоприток через не плотности в дверях, в люках, в проходах трубопроводов на основании формулы 4.5.

Для АРВ: Q₃=35*1,14*(50-(-18))/3,6=753,7 (Вт);

Для 5-ваг. ИПС: Q₃=45*1,14*(50-(-18))/3,6=969 (Вт).

Для 1-го режима перевозки СПГ теплопритоки Q_4, Q₅ не рассчитываются, т.к. вентилирование не предусмотрено; т.е. вентиляторы отключены.

Теплоприток от таяния “снеговой шубы”, принимаем равным 120 Вт.

Рассчитав все теплопритоки, мы можем определить общее количество тепла (Вт), отводимое через поверхность приборов охлаждения или холодопроизводительность установки при перевозке мороженых грузов на основании формулы 4.1:

Для АРВ: Q_I=6458,9+379,1+753,7+120=7711,7 (Вт)

Для 5-ваг. ИПС: Q_I=6175,2+378,6+969+120=7642,8 (Вт)

Таким образом, теплоприток от приборов охлаждения составил: для АРВ – 7711,7 (Вт), а для 5-ваг. ИПС – 7642,8 (Вт).