8.4.2 Основные характеристики теплообменных процессов и факторы, влияющие на продолжительность охлаждения грузов в рефрижераторных вагонах и контейнерах

возникает необходимость охлаждения груза в путиСкорость и продолжительность охлаждения воздуха и груза в процессе транспортировки являются основными характеристиками протекания теплообменных процессов в грузовом помещении РТМ. Они используются в теплотехнических расчётах. Их величина варьируется в достаточно широком диапазоне и зависит от ряда факторов, приведённых на рисунке 8.6.

По взаимодействующим системам эти факторы представлены тремя группами: факторами груза, транспортного модуля, внешней среды.

Факторы груза

Количество груза в РТМ может варьироваться от нескольких тонн до технической нормы загрузки вагона, контейнера. С увеличением количества груза в РТМ значительно возрастает продолжительность охлаждения плодоовощей.

Фактическая температура груза перед погрузкой полностью зависит от температуры наружного воздуха, так как плодоовощи поступают в РТМ в неохлаждённом виде. Чем выше температура груза, тем дольше он охлаждается.

Рисунок 8.6 – Факторы, влияющие на продолжительность охлаждения плодоовощей в рефрижераторных вагонах и контейнерах

Степень плотности штабеля груза является характеристикой способа укладки груза в РТМ. Чем выше плотность штабеля, тем дольше охлаждаются плодоовощи в вагоне, контейнере.

Степень скважности тары характеризует воздухопроницаемые свойства тары, в которую уложен груз. Воздухопроницаемая тара способствует ускорению охлаждения груза в вагоне, контейнере.

Интенсивность (мощность) биохимической теплоты, выделяемой плодоовощами характеризует ферментальные процессы дыхания плодоовощей, зависит от температурного коэффициента и фактической температуры груза. Чем больше мощность дыхания плодоовощей, тем медленнее охлаждаются плодоовощи.

Факторы окружающей среды

Температура наружного воздуха, при увеличении которой возрастает доля мощности холодильных машин на погашение теплового потока через ограждения кузова РТМ, тем самым снижается скорость охлаждения груза.

Температурный напор, который возникает при разнице в температурах наружного воздуха и воздуха внутри грузового помещения РТМ после включения холодильного оборудования. Его величина зависит от температуры наружного воздуха и установленного температурного режима перевозки. Чем выше температура наружного воздуха и (или) ниже температурный режим, тем больше температурный напор и продолжительность охлаждения воздуха и груза в РТМ.

Факторы РТМ

Максимальный температурный напор является характеристикой холодильного оборудования рефрижераторного вагона, контейнера. При фактическом температурном напоре, равном максимальному напору, прекращается отвод теплоты холодильными машинами в окружающую среду. У современных холодильных установок РТМ величина максимального температурного напора составляет 65…70 °С. В процессе эксплуатации мощность компрессора холодильной установки снижается, что отрицательно влияет на скорость теплообменных процессов.

Тип РТМ и его техническое состояние, от которых зависит величина максимального температурного напора.

Система распределения воздуха в грузовых помещениях характеризует конструктивные особенности циркуляционно-вентиляционной системы, от которых может зависеть продолжительность охлаждения плодоовощей.

Коэффициент теплопередачи ограждающих конструкций грузового помещения характеризует мощность теплового потока, проникающего через ограждения грузового помещения. Увеличение этого коэффициента при положительном температурном напоре приводит к увеличению продолжительности охлаждения плодоовощей.

Режимные параметры обслуживания перевозок, такие как температурный режим, вид и режим циркуляции воздуха в грузовом помещении РТМ, также связаны со скоростью охлаждения груза в пути.

Ниже приводятся эмпирические выражения основных характеристик теплообменных процессов, в которых формализованы рассмотренные выше факторы.

Скорость первоначального охлаждения свободного воздуха в грузовом помещении РТМ, °С/ч, можно определить по формуле:

, (8.5)

где числа – эмпирические коэффициенты; k_м – поправочный эмпирический коэффициент, который учитывает влияние температурного напора и теплотехнических свойств ограждений грузового помещения на скорость протекания теплообменных процессов; k_б1 – то же, учитывающий влияние биохимических тепловыделений плодоовощей при охлаждении; k_ш – то же, учитывающий влияние степени плотности штабеля груза; k_т – то же, учитывающий влияние степени скважности тары;  G_бр – количество груза в РТМ, т брутто; Р_т.м – грузоподъёмность РТМ.

Расчёт величин поправочных коэффициентов, используемых в формуле (8.5), приводится ниже.

Так, величину коэффициента k_м, можно принять по таблице Т.1 или рассчитать по формуле:

,

где числа – эмпирические коэффициенты; t_м – максимальный температурный напор через ограждения кузова РТМ, при котором прекращается полезная работа холодильных машин (см. прил. М); t_р – расчётный температурный напор через ограждения кузова (разность между расчётной температурой наружного воздуха и температурным режимом перевозки), °С; при t_р = t_м., k_м = 0; k_р – расчётный коэффициент теплопередачи через ограждения грузового помещения, Вт/(м²∙К):

, (8.6)

где К_р.п – паспортное значение расчётного коэффициента теплопередачи (см. прил. М), Вт/(м²К); _о – коэффициент, учитывающий изменение свойств ограждающих конструкций грузового помещения случайных факторов (скорость движения, срок эксплуатации, точность и разброс значений заводских параметров изоляционных материалов, скорость ветра).

Величину _о можно определить по таблице 8.5 или по формуле:

.

где р – заданная надёжность теплотехнического расчёта.

Таблица 8.5

Изменение свойств ограждающих конструкций грузового помещения транспортного модуля

р, доли единицы	0,60	0,70	0,80	0,85	0,90	0,95
о	1,12	1,23	1,42	1,56	1,75	2,0

Коэффициент k_б1, учитывающий влияние биохимических тепловыделений плодоовощей при охлаждении, можно определить по таблице Т.2 или по формуле:

,

где числа – эмпирические коэффициенты; q_б1 – средняя мощность тепловыделений плодоовощами за время охлаждения, Вт/т, определяемая по таблице Г.2 или интегральному выражению (см. формулу (1.2)).

Коэффициенты k_ш и k_т, характеризующие изменение скорости охлаждения воздуха и груза соответственно от степени плотности штабеля и степени скважности тары, определяют по таблицам Т.3 и Т.4 соответственно или по формулам:

;

где числа – эмпирические коэффициенты; _ш и _т – соответственно степень плотности штабеля груза и степень скважности тары, доли единицы (см. табл. Т.3 и Т.4).

Скорость теплоотдачи груза (m_г) и скорость охлаждения груза (b_г) можно определить по формулам:

;

. (8.7)

Здесь скорость теплоотдачи грузом является теплотехнической характеристикой груза, которая используется для ограничения мощности внешнего источника холода. Это ограничение в формуле (8.7) связано с необходимостью регулирования температурного режима в заданных границах. Внешний источник холода не должен забирать теплоту от груза со скоростью бóльшей, чем груз может отдать, иначе произойдёт нарушение нижней границы температурного режима с нежелательным переохлаждением наружного слоя штабеля груза. За этим следит бригада механиков или устройства автоматического регулирования температурного режима перевозки груза. Таким образом, в формуле (8.7) формализуется процесс регулирования нижней границы температурного режима при охлаждении груза.

С помощью характеристик b_в.и b_г можно определить продолжительность первоначального охлаждения воздуха (_в) и груза (_г) в грузовом помещении вагона, контейнера, ч:

; (8.8)

. (8.9)

где t_в.п.п – температура свободного воздуха в грузовом помещении после погрузки, ^оС. Её значение можно принять равным температуре груза после погрузки (t_г.п.п); t_в.н – нижняя граница температурного режима перевозки груза, ^оС; t_в.в  – то же, верхняя граница.

В проектных расчётах значения t_в.н и t_в.в  принимают по табл. 8.1, в остальных расчётах – по приложению Р.

Для термически подготовленных скоропортящихся грузов характеристики b_в , m_г , b_г , _в, _г определять не требуется.