Міністерс тво освіти та науки, молоді та спорту України

Державний економіко-технологічний університет транспорту

Кафедра «Вагони та вагонне господарство»

ВАГОН ВАНТАЖНИЙ РЕФРИЖЕРАТОРНОЇ СЕКЦІЇ

Курсова робота з дисципліни «Енергохолодильні системи вагонів та їх технічне обслуговування»

ЕХСР – 04701.00.00.00

Керівник: доцент

В.М.Іщенко

«____»________2012р.

Розробив: студент

Ю.О.Куценко

Група 4-В

«____» _______2012 р.

2012

ЗМІСТ

Вступ ……………………………………………………………………………4

1. Визначення площі теплопередавальних поверхонь огорожі кузова вагону ……………………………………………………………………………..6

2. Розрахунок зведеного коефіцієнта теплопередачі огородження кузова вагону …………………………………………………………………………..10

3. Теплотехнічний розрахунок вагону та визначення холодопродуктивності холодильної машини…………………………………………………………..15

4. Опис прийнятої схеми холодильної машини та системи охолодження……19

5. Побудова в I-d діаграмі процесів обробки повітря в системі охолодження……………………………………………………………………23

6. Побудова в Іg р-і діаграмі циклу холодильної машини та його розрахунок………………………………………………………………………31

7. Визначення об’ємних коефіцієнтів поршневого компресора………………37

8. Розрахунок основних параметрів поршневого компресора (діаметра

циліндра та ходу поршня) ……………………………………………………..39

9. Визначення енергетичних коефіцієнтів та потужності, що споживається компресором……………………………………………………………………40

10.Розрахунок трубопроводів…………………………………………………….42

11.Індивідуальне завдання (елемент для розрахунку і конструювання)……..44

12.Основні вимоги охорони праці та техніки безпеки при експлуатації холодильної установки………………………………………………………...47

Висновки………………………………………………………………………49

Література……………………………………………………………………..50

ВСТУП

Холодильна техніка широко застосовується на залізничному транспорті. Транспортні холодильні системи використовуються в рефрижераторних ваго­нах, вагонах-ресторанах, в контейнерах для перевезення швидкопсувних ван­тажів в системах кондиціювання повітря пасажирських вагонів та кабінах керу­вання локомотивів.

Для холодильної техніки залізничного транспорту характерні надійна ро­бота в умовах руху у різних кліматичних зонах, мала маса та габарити, високий рівень автоматизації роботи обладнання та малі експлуатаційні витрати.

Студенти напряму підготовки 6.070105 "Рухомий склад залізниць" фахового спрямування «Вагони та вагонне господарство» усіх форм навчання при вивченні дисципліни "Енергохолодильні системи вагонів та їх технічне обслуговування" виконують курсову роботу з розрахунку та прое­ктуванню системи охолодження рефрижераторного вагона або системи охоло­дження установки кондиціювання повітря пасажирського вагона.

Виконання курсової роботи, яке спрямоване на закріплення і конкретизацію теоретичних знань з дисципліни­, розвиває навики користування спеціальною літературою та технічною до­кументацією, надає досвід для вирішення інженерних питань майбутній спеціа­льності.

Метою виконання курсової роботи є придбання навичок розрахунку ос­новних характеристик енергохолодильних систем вагонів та проектування ос­новних вузлів та апаратів холодильної машини.

Особливу увагу в процесі проектування приділяємо аналізу сучасних конструкцій ізотермічних та пасажирських вагонів з кондиціюванням повітря, останнім досягненням науки і техніки у цій галузі та розробці на цій основі вуз­лів, що можуть бути рекомендовані до практичного впровадження при будів­ництві, модернізації, ремонті та експлуатації ізотермічних і пасажирських ваго­нів.

При виконанні курсової роботи враховуємо, що конструкція енергохолодильного обладнання, яке розробляється, повинно відповідати екологічним вимогам, базуватися на сучасних методах розрахунку та к онструюванні, а також з урахуванням досягнень передових вагонних депо та заводів, які використовують сучасні технологічні процеси ремонту та модернізації обладнання вагонів.

Курсова робота складається з пояснювальної записки і графічної частини.

Пояснювальна записка містить дві частини: загальну частину та індивідуальне завдання.

В загальній частині виконуються розрахунки теплотехнічних характеристик огорожі кузова вагона, тепло надходжень до приміщення, що охолоджуються, визначається холодопродуктивність холодильної машини, будуються в i-d діаграмі процес обробки повітря у прийнятої системи охолодження, в lg p-I діаграмі холодоагенту будується цикл холодильної машини та виконується розрахунок циклу. Розробляються основні положення охорони праці та техніки безпеки при експлуатації холодильного обладнання.

Індивідуальне завдання передбачає використання теплотехнічного розрахунку теплообмінного апарату холодильної машини.

Графічна частина курсової роботи складається з двох аркушів креслення формату А-1.

1. Визначення площі теплопередаючих поверхонь огородження кузова вагона

Сумарна площа теплопередаючих поверхонь огородження кузова рефрижераторного вагона визначається за формулою

F_cym = F_n + F_6c + F_Д + F _mс , (1.1)

Де F_cym – сумарна площа тепло передаючих поверхонь огородження кузова вагона, м²;

F_n – площа підлоги, м²;

F_д– площа даху, м²;

F_6c – площа бічної стіни, м²;

F _mс – площа торцевої стіни, м².

Площа теплопередаючих поверхонь огородження кузова вагона визначаєть­ся згідно з геометричних розмірів та планування.

Рисунок 1.1 - Поперечний переріз вагона

Розрахунки в курсовій роботі виконано згідно літератури[1].

Кут α, що обмежує дугу даху, визначається конструктивними параметрами за формулою

=arcsin∙ , (1.2)

де α – кут, що обмежує дугу даху , град;

В - зовнішня ширина кузова вагона, м;

R - радіус даху у середній частині, м;

r - радіус даху у бічних стін, м.

α=arcsin∙ = 31,5°.

Рисунок 1.2 – Планування вантажного вагона рефрижераторної секції.

Визначаємо площу підлоги, м²

1 – кузова вагон;

2 – теплоізоляційний матеріал;

3 – вантажне приміщення;

4 – машинне відділення.

Площа теплопередаючих поверхонь підлоги рефрижераторного вагона визначається, не враховуючи площу підлоги машинних відділень.

F_n =В∙L₁ , (1.3)

де L₁ - довжина кузова вагона, не враховуючи довжину машинних відділень, м

L₁=L-L_M (1.4)

де L – зовнішня довжина кузова вагона, м;

L_м – довжина машинного відділення, L_м =1,86м.

L₁=21-1,86=19,1 м

F_n=3,1∙19.1=59,2 м²

Площа теплопередаючих поверхонь бічних стін рефрижераторного вагона визначається за формулою, м²

F_6c = 2В ∙L_1, , (1.5)

F_6c = 2∙3,1∙19.1=118,4 м²

Площа теплопередаючих поверхонь даху визначається за формулою, м²

(1.6)

м²

Площа теплопередаючих поверхонь торцевих стін знаходиться за формулою: м²

F_mc = 2∙ [B∙H + + - - r ∙(R-r) ], (1.7)

F_mc = 2∙ [3,1∙2,8 + + - (2,6∙-0,4) ]=20,79 м²

F_cyм = 20,79+59,2+118,4+70,2=268,6м²

2.Розрахун ок зведеного коефіцієнта теплопередачі огородження кузова вагона

У теплотехнічному відношенні конструкція огородження кузова вагона представляє багатошарову структуру, що складається з різнорідних матеріалів, різноманітної форми і різних теплопровідних властивостей.

Якщо розглянути вагон, конструкція вагона якого складається з геометричних сполучених повітронепроникних огороджень, а поверхню кузова розділити на n ділянок щодо однорідної структури, то його теплоізоляційні якості можна оцінити середнім коефіцієнтом теплопередачі, приведеного до поверхні огородження кузова за формулою

, (2.1)

де _К- середній коефіцієнт теплопередачі огородження кузова вагона, Вт/м²К;

- сумарна площа тепло передаючих поверхонь огородження кузова вагона, м²

- коефіцієнт теплопередачі i-ої ділянки кузова вагона, Вт/м²К;

- площа теплопередаючої поверхні i-ої ділянки кузова вагона, м²

Для оцінки теплоізоляційних показників вагона багатошарову структуру огороджень кузова розділяємо на локальні ділянки суцільної ізоляції і теплових містків.

К оефіцієнт теплопередачі локальної ділянки огородження кузова вагона багатошарової плоскої стінки суцільної ізоляції визначаємо по формулі

, (2.2)

де а_з - коефіцієнт тепловіддачі від зовнішнього повітря до зовнішньої

поверхні стінки, ;

- товщина і-го шару стінки, м;

- коефіцієнт теплопровідності і-го шару стінки, ;

а _B - коефіцієнт тепловіддачі від внутрішньої поверхні стінки до

повітря в середині приміщення вагона, .

Коефіцієнт тепловіддачі від зовнішнього повітря до зовнішньої поверхні стінки вагона знаходиться за формулою, :

, (2.2)

де υ - швидкість поїзда, υ =33,3 м/с;

L - довжина кузова вагона, м.

. (2.3)

Коефіцієнт тепловіддачі від внутрішньої поверхні стінки до повітря в се­редині приміщення рефрижераторного вагона в курсовій роботі приймаємо[1]:

для підлоги - а _B = 6,0 ;

для решти огородження - а _B = 7,0 .

Підлога, стінки, дах кузова вагона містять елементи, які в своєму складі містять балки, стійки. Ці ділянки в огородженні кузова вагона утворюють теплові містки , через які проходить підвищена кількість теплоти. Враховуючи теплові містки, в ділянках огородження кузова вагона зведений коефіцієнт теплопередачі кузова вагона визначаємо за формулою

_зв=(1,10…1,25) , (2.4)

де _зв - зведений коефіцієнт теплопередачі огородження кузова вагона,

Для розрахунку зведеного коефіцієнта теплопередачі огородження кузова вагона для заданого типу вагона з довідкових джерел визначається будова характерного поперечного перерізу ділянки кузова вагона суцільної ізоляції для підлоги, бічних та торцевих стін, даху. Надаються ескізи перерізів ділянок суцільної ізоляції, таблиці з матеріалом, товщиною кожного шару огородження,коефіцієнтом теплопровідності матеріалу шару.

Визначаємо коефіцієнт теплопередачі для підлоги.

Рисунок 2.1. – Переріз підлоги

Таблиця 2.1 – Мате ріали шару підлоги та його характеристика

Позиція	Матеріал	Товщина ,м	Коеф.теплопровідн. ,Вт/м К
1.	Гума	0,0045	0,18
2.	Дошка	0,045	0,35
3.	Пінополістирол	0,17	0,037
4.	Мастика №579	0,00085	0,23
5.	Сталевий лист	0.002	58,0

Визначаємо коефіцієнт теплопередачі підлоги кузова вагона, Вт/м² К :

К₁ = =0,1912 .

Визначаємо коефіцієнт теплопередачі бічної і торцевої стінки.

Рисунок 2.2. – Переріз бічної і торцевої стінки

Таблиця 2.2 – Матеріали шару стін та даху і їх характеристики

№ Позиції	Матеріал	Товщина, , м	Коеф.теплопров., ,Вт/м К
1.	Алюмінієвий лист	0,002	143,0
2.	Пінополістирол	0,19	0,039
3.	Сталевий лист	0,0015	58,0

К ₂= Вт/м² К

Коефіцієнт теплопередачі огородження кузова вагона, Вт/м² К:

, (2.3)

де - коефіцієнти теплопередачі і-го елемента огородження кузова вагона ;

- площа і-го елемента огородження кузова вагона, м².

K= = 0,182Вт/м²

Підлога, стіни, дах вагона мають теплові містки, які утворені балками, стійками, тому розрахунковий зведений коефіцієнт теплопередачі огородження кузова вагона складає, Вт/м²К:

Вт/м² К.

Розрахунковий зведений коефіцієнт теплопередачі огороження кузова вантажного рефрижераторного вагон не перевищує нормативного значення до курсової роботи, що дорівнює 0,33 Вт/м² К.