2.4 Мощность теплопоступлений в грузовое помещение вагона

Сначала определяют мощность каждого теплопритока в отдельности аналитическим методом [4, разд. 7], 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 = 140 м² [4, прил. А]; t_р – расчётная температура наружного воздуха на направлении перевозки, t_р = −8,84°С (см. п. 2.2); t_в – среднее значение температурного режима перевозки груза (см. табл. 2), t_в = (2 + 5) : 2 = 3,5(°С); F_м – расчётная поверхность машинных отделений, контактирующих с грузовым помещением, F_м = 5,4 м² [4, прил. А]; t_м – температура воздуха в машинном отделении, которая на 16 °С выше расчётной температуры наружного воздуха вследствие теплоотдачи холодильными машинами, t_м = −8,84+ 16 = 7,16 (°С); k_р – расчётный коэффициент теплопередачи ограждающих конструкций грузового помещения вагона, k_р = 0,61 Вт/(м²∙К), определен в п. 2.3.

Тогда Q_т = [140(−8,84– 3,5) + 5,4(7,16 – 3,5)] 0,61  10^-3 = −1,04 (кВт/ваг.).

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

,

где _н – плотность наружного воздуха, _н = 1,3 кг/м³ (при t_р = −8,84°С [4, табл. К.1]); _и – кратность инфильтрации воздуха в ограждениях вагона и в вентиляционной системе, _и = 0,27 ч^–1 (при средней скорости движения вагона 17 км/ч и сроке службы вагона 15 лет [4, прил. Л]); V_п – полный объём грузового помещения вагона, V_п = 64 м³ [4, прил. А]; i_н – удельное теплосодержание наружного воздуха при температуре −8,84°С и влажности 61%, i_н = 6,1 кДж/кг [4, табл. К.2]); i_в – удельное теплосодержание воздуха внутри вагона в режиме перевозки и влажности 90 %, i_в = 14 кДж/кг [4, табл. К.2].

Тогда Q_и = 1,3  0,27  64  3600^–1  (6,1 – 14) = − 0,05 (кВт/ваг.).

Мощность теплового потока от плодоовощей при дыхании, кВт/ваг., определяют дважды (см. рис. 1) – на участке пути, когда груз охлаждается от начальной температуры до режимных значений (Q_б1), и на участке пути движения груза в охлаждённом состоянии (Q_б2):

;

,

где q_бох – удельные тепловыделения плодоовощей при их охлаждении, q_бох = = 45 Вт/т (см. п. 3.3); q_бр – то же, в режиме «теплокомпенсация», когда груз охладился, q_бр = 40 Вт/т (см. п. 3.3); G_гр – масса перевозимого груза, G_гр = 18 т нетто (по заданию).

Тогда: q_б1 = 45  18  10^–3 = 0,81 (кВт/ваг.); q_б2 = 40  18  10^–3 = 0,72 (кВт/ваг.).

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

,

где F_б.с – поверхность боковых стен вагона, F_б.с = 30 м² [4, прил. А]; F_к – то же, крыши, F_к = 40 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 59 град с. ш. в переходный период, t_э.р = 0,62 К [4, табл. М.1]; t_э.в – то же, прямой радиации на вертикальные поверхности (см. там же), t_э.в = 2,48 К; t_э.г –то же, прямой радиации на горизонтальные поверхности (см. там же), t_э.г = 5,8 К; _c – заданная вероятность солнечных дней в году, _c = 0,37, доли ед.; _c – продолжительность воздействия солнечной радиации, _c = 7 ч/сут [4, табл. М.2].

Тогда Q_с = [140  0,62 + (30  2,48 + 40  5,8) 0,37] 0,61  7  24^–1  10^–3 = = 0,04 (кВт).

Мощность теплового потока, эквивалентного работе вентиляторов-циркуляторов, кВт/ваг., определяют дважды (см. рис. 1) – на участке пути, когда груз охлаждается от начальной температуры до режимных значений (Q_ц1), и на участке пути движения груза в охлаждённом состоянии (Q_ц2):

;

,

где N_ц – суммарная мощность электродвигателей вентиляторов-циркуляторов, N_ц = 4,0 кВт/ваг. [4, прил. А];  – коэффициент трансформации механической энергии вентиляторов-циркуляторов внутри воздуховода в тепловую,  = 0,10; _в – продолжительность охлаждения воздуха в вагоне, _в =1 ч (см. п. 2.3); _ц1 –коэффициент рабочего времени вентиляторов-циркуляторов при охлаждении груза; _ц1 = 0,318 (при t_р – t_в = −8,84 – 3,5 = −12,34 (°С) и при t_г – t_в = = 0,5(t_г.н + t_в) – t_в = 0,5 (7 + 3,5) – 3,5= 1,8 (°С) [4, прил. Н]); _ц2 – то же, после охлаждения груза, _ц2 = 0,246 (при t_р = −12,34 °С и при t_г – t_в = 0 °С [4, прил. Н]); _г – продолжительность охлаждения груза, _г = 6 ч (см. п. 2.3).

Тогда: Q_ц1 = 4,0  0,1[1 + 0,318 (6 − 1)] : 6 = 0,50 (кВт/ваг.); Q_ц2 = 4,0   0,1  0,246 = 0,10 (кВт/ваг.).

Мощность теплового потока от свежего воздуха, поступающего внутрь грузового помещения вагона при вентилировании

Q_в = 1,3  0,46  64  3600^–1  (6,1 – 14) = − 0,08 (кВт/ваг.)

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); _г.р – общая продолжительность перевозки, _об = 120 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 = 8 сут (при _и = = 0,27 и t_р = −12,34 °С [4, прил. П]).

Тогда n_ш = ^{120 : 24 : 8} = ^{0,6} = 0, а Q_ш = 120  0 : 3,6 : 120 = 0 (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 (брусники, взята применительно к клюкве), С_г = 3,8 кДж/(кг∙°С) [4, прил. В], кДж/(кг∙°С); C_т – теплоёмкость тары (ящика-лотка деревянного), C_т = 2,5 кДж/(кг∙°С) [4, прил. В]; G_г – масса груза (по заданию), G_г = 18 000 кг; G_т – масса тары (по заданию), G_т = 2000 кг; t_г.п.п – температура груза в вагоне после погрузки, t_г.п.п = t_г.н = 7 °С; t_в.в = 5 °С; _г – продолжительность охлаждения груза, _г = 6 ч (см. п. 2.3).

Тогда Q_г = (3,8  18 000 + 2,5  2000)(7 – 5) : 3600 : 6 = 6,8 (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 (−12,34) : 6 = − 4,95(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.,	1,81	− 0,53
в том числе:
теплопередача через ограждения кузова вагона	− 1,04	− 1,04
инфильтрация наружного воздуха	− 0,27	− 0,27
теплота дыхания гранатов	0,81	0,72
солнечная радиация	0,04	0,04
работа вентиляторов-циркуляторов	0,50	0,10

Окончание табл. 3

Наименование показателя	При охлаждении плодоовощей	Плодоовощи охлаждены
вентилирование грузового помещения	– 0,08	– 0,08
снятие снеговой шубы с испарителей холодильных машин	0	–
охлаждение груза и тары	6,8	–
охлаждение кузова вагона	− 4,95	–