Хладотранспорт / Теп-расчет-2013-Нцвет (1)
.pdf9 Особенности теплотехнического расчёта рефрижераторных вагонов и контейнеров для проектных целей
Такие расчёты выполняют для экстремальных режимов эксплуатации проектируемых РТМ, которые предусмотрены таблицей 2.1, в киловаттах на грузовую единицу (вагон или контейнер), полагая, что все теплопоступления действуют одновременно.
Мощность теплового потока вследствие теплопередачи через ограждения кузова проектируемого РТМ, кВт/ед., определяют по формуле
(7.1), используя при этом проектные значения поверхности ограждений кузова РТМ и коэффициента теплопередачи. Величину расчётного теплового напора (tр – tв) определяют по таблице 2.1.
Мощность теплового потока от инфильтрации свежего воздуха в грузовое помещение проектируемого РТМ, кВт/ед., определяют по фор-
муле (7.2), используя нормативные значения кратности инфильтрации воздуха в ограждениях грузового помещения и в вентиляционной системе:
для рефрижераторных вагонов и = 0,2 ч–1, для рефрижераторных контей-
неров и = 0,05 ч–1. Относительную влажность наружного воздуха следует принимать не ниже 90 %.
Мощность теплового потока от плодоовощей при дыхании,
кВт/ед., следует определять по формуле:
Qб 0,6qб Рт.м kи.г,
где 0,6 – коэффициент, исключающий массу тары, упаковки и средств пакетирования груза и учитывающий воздухопроницаемость штабеля, доли единицы; qб – расчётная мощность удельных тепловыделений плодоово-
щей при температуре 25оС, qб = 0,4 кВт/т; Рт.м – проектная грузоподъём-
ность транспортного модуля, т; kи.г – коэффициент использования грузо-
подъёмности транспортного модуля, kи.г = 0,85.
Тогда можно принять: Qб 0,2Рт.м
Мощность теплового потока от солнечной радиации, кВт/ед., оп-
ределяют по формуле (7.4). При этом характеристики воздействия солнечной радиации следует принять экстремальными:
41
–в июле (транспортный модуль находится в покое при безветренной погоде): tэ.р = 2 К, tэ.в = 8 К, tэ.г = 22 К; c = 0,7, c = 16 ч/сут;
–в феврале (транспортный модуль находится в движении): tэ.р = 0,5 К,
tэ.в = 2 К, tэ.г = 4 К, c = 0,3, c = 8 ч/сут.
Превышение температур, эквивалентных воздействию солнечной радиации, можно принимать иным (см. прил. М), если проектируемые средства будут эксплуатироваться не на всей сети железных дорог, а в определённом регионе.
Мощность теплового потока, эквивалентного работе вентилято-
ров-циркуляторов, кВт/ед., определяют только для условий непрерывной работы по формуле:
Qц Nц ξ,
где Nц – суммарная проектная мощность электродвигателей вентиляторов-
циркуляторов, кВт; – коэффициент трансформации механической энер-
гии вентилятора-циркулятора внутри воздуховода в тепловую, = 0,10.
Мощность теплового потока от груза и тары при охлаждении в пути следования, кВт/ед., определяют по формуле:
Qг (αг Сг αт Ст)Рт.м kи.г bг 3600 1,
где г и т – коэффициенты, учитывающие соответственно массу груза и
тары, доли ед.; Сг – максимальная удельная теплоёмкость груза; |
Сг = |
= 4,18 кДж/(кг °С); Cт – то же, тары и средств пакетирования, |
Ст = |
= 2,7 кДж/(кг °С); Ртм и kиг – смотреть пояснения к формуле (9.1); bг – расчётная скорость охлаждения груза, °С/ч. Её величину следует нормировать по формуле (6.8) для условий: bг = mг, ш = 0,9, т = 0,2.
Мощность теплового потока от кузова и оборудования РТМ при охлаждении или отеплении в пути следования, кВт/ед., определяют по формуле (7.6) для условий: bг = mг, ш = 0,9, т = 0,2.
Для требуемого экстремального режима перевозки подсчитывают суммарную потребную мощность тепло-, холодопоступлений согласно их составу (см. табл. 2.1).
42
10 Особенности теплотехнического расчёта вагонов-термосов и контейнеров-термосов
Важным условием использования вагонов-термосов и контейнеровтермосов является предельный срок перевозки в них скоропортящихся грузов. В основу любой методики определения этого срока положено уравнение теплового баланса в системе «окружающая среда – транспортный модуль – груз»:
Q Q |
Q |
3,6 24Qг |
, |
(10.1) |
|
||||
т и |
c |
п |
|
|
|
|
|
|
где Qт – мощность теплового потока от окружающей среды вследствие те-
плопередачи, Вт; Qи – мощность теплового потока от окружающей среды за счёт инфильтрации наружного воздуха внутрь грузового помещения, Вт;
Qс – мощность теплового потока от воздействия солнечной радиации, Вт;
Qг – расчётный расход тепловой энергии груза за время, соответствующее предельному сроку перевозки, кДж; п – предельный срок перевозки груза,
сут.
Уравнение (10.1) справедливо при условии, что тепловой поток от внешней среды воспринимается грузом полностью и всегда с одинаковой интенсивностью. На самом деле это происходит не так. На продолжительность отепления или охлаждения груза за счёт окружающей среды сущест-
венно влияет скорость теплоотдачи груза (mг), которая резко снижается при увеличении степени плотности штабеля. Игнорирование влияния этого фактора приводит, как правило, к занижению расчётных значений предельных сроков перевозки плотно укладываемых грузов.
Скорость изменения температуры замороженного груза несколько ниже, чем у охлаждённого за счёт скрытой теплоты фазового превращения вымороженного льда в воду. Наименьшая скорость теплоотдачи штабеля груза наступает при криоскопической температуре груза. Однако, пре- дельно-допустимая температура замороженных грузов по действующим Правилам значительно ниже криоскопической, когда 95 % влаги в продукте и более превращено в лёд. Поэтому фактором скрытой теплоты плавления льда здесь можно пренебречь.
43
Влияние степени плотности штабеля на скорость изменения температуры груза учитывается с помощью коэффициента конкордации теплооб-
менных процессов ( к). Величину к определяют, доли ед., по эмпириче-
скому выражению:
к 0,36 0,64(1 ρш)0,4,
где числа – эмпирические коэффициенты; ш – условный коэффициент степени плотности штабеля (см. прил. Е).
Тогда с учётом к уравнение теплового баланса (10.1) относительно предельного срока перевозки, примет вид:
п |
|
|
Qг |
|
|
. |
3,6 24(q |
т |
q |
q ) |
|
||
|
|
и |
с |
к |
Для увеличения инертности штабеля внешнему тепловому воздействию рекомендуется в вагонах-термосах и контейнерах-термосах применять плотную укладку непакетированных грузов (рисунок 10.1). В этом случае степень плотности штабеля будет наибольшая, т. е. ш = 1,0.
Рисунок 10.1 – Плотная укладка ящиков со скоропортящимися грузами в вагонах-термосах и контейнерах-термосах
44
Библиографический список
1.Ефимов В. В. Хладотранспорт и доставка скоропортящихся грузов: учебник [Электронный ресурс] / В. В. Ефимов [и др.]. – Электрон. тексто-
вые дан. – СПб. : 2012. – 380 с.
2.Ефимов В. В. Условия подготовки и перевозки скоропортящихся грузов во внутреннем железнодорожном сообщении : учеб. пособие [Электронный ресурс] / В. В. Ефимов. – СПб. : Петербургский гос. ун-т путей сообщения, 2013. – 217 с.
3.Теплотехнический расчёт рефрижераторных транспортных модулей : метод. указания / Сост. В. В. Ефимов. – СПб. : Петербургский гос. ун-
тпутей сообщения, 2003. – 64 с.
45
П р и л о ж е н и е А Грузовые и теплотехнические характеристики изотермических вагонов и контейнеров
Таблица А.1
|
Рефрижераторные |
АРВ-Э |
ИВ-термосы |
УВ- |
Крупнотоннажные |
|||
Наименование показателя и единица измерения |
секции |
|
с длиной кузова |
термос |
контейнеры (1С) |
|||
(в расчёте на один вагон или контейнер) |
БМЗ |
Дессау |
|
21 м |
19 м |
|
рефриже- |
термосы |
|
|
(ZВ-5) |
|
|
|
|
раторные |
|
Длина грузового вагона по осям автосцепок, м |
22,16 |
22,09 |
20,08 |
22,08 |
20,08 |
22,08 |
– |
– |
Грузоподъёмность, т |
42-49 |
42-49 |
24 |
44 |
40 |
60 |
20 |
20 |
Масса тары вагона, контейнера, т |
40 |
41 |
52 |
47 |
44 |
33 |
5,2 |
3,7 |
Температура воздуха, устанавливаемая в грузо- |
|
|
|
|
|
|
|
|
вом помещении, °С: |
|
|
|
|
|
|
|
|
при охлаждении |
–20 |
–20 |
–23 |
– |
– |
– |
–20 |
– |
при отоплении |
12 |
14 |
14 |
– |
– |
– |
12 |
– |
Максимальный температурный напор через ог- |
|
|
|
|
|
|
|
|
раждения грузового помещения, °С: |
|
|
|
|
|
|
|
|
РПС постройки до 1985 г. |
60 |
55 |
60 |
– |
– |
– |
– |
– |
РПС постройки после 1985 г. |
70 |
65 |
70 |
– |
– |
– |
60 |
– |
Погрузочные размеры модуля, мм: |
|
|
|
|
|
|
|
|
длина |
17650 |
17520 |
9800 |
17320 |
15400 |
20190 |
5090 |
5900 |
ширина |
2600 |
2600 |
2600 |
2600 |
2600 |
2600 |
2100 |
2100 |
высота |
2400 |
2200 |
2200 |
2200 |
2200 |
2400 |
2090 |
2090 |
Размеры дверного проёма, мм: |
|
|
|
|
|
|
|
|
ширина |
2700 |
2200 |
2200 |
2200 |
2200 |
2700 |
2100 |
2090 |
высота |
2150 |
2000 |
2000 |
2000 |
2000 |
2300 |
2090 |
2070 |
46
47
Окончание табл. А1
Наименование показателя и единица измерения |
Рефрижераторные |
АРВ-Э |
ИВ-термосы |
УВ- |
Крупнотоннажные |
|||
(в расчёте на один вагон или контейнер) |
секции |
|
с длиной кузова |
термос |
контейнеры (1С) |
|||
|
БМЗ |
Дессау |
|
21 м |
19 м |
|
рефриже- |
термосы |
|
|
(ZВ-5) |
|
|
|
|
раторные |
|
Объём грузового помещения, м3: |
|
|
|
|
|
|
|
|
полный |
138,0 |
113,0 |
64,0 |
113,0 |
102,0 |
142,4 |
28,0 |
27,3 |
погрузочный |
111,8 |
100,0 |
56,0 |
100,0 |
88,0 |
126,0 |
26,4 |
25,8 |
Паспортный коэффициент теплопередачи, |
0,32*) |
0,35*) |
0,35 |
0,45 |
0,45 |
0,27 |
0,27 |
0,24 |
Вт/(м2∙К) |
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчётная поверхность ограждений кузова, м2: |
|
|
|
|
|
|
|
|
полная |
234 |
227 |
140 |
227 |
204 |
270 |
61,2 |
64,9 |
потолочная (крыши) |
67 |
67 |
40 |
67 |
59 |
75 |
12,8 |
13,6 |
боковая |
61 |
55 |
30 |
55 |
49 |
68 |
12,6 |
13,6 |
машинных отделений |
7,8 |
10,8 |
5,4 |
10,8 |
10,8 |
– |
5,0 |
– |
дверного проёма |
5,7 |
4,4 |
4,4 |
4,4 |
4,4 |
6.2 |
5,2 |
5,2 |
Паспортная мощность, кВт: |
|
|
|
|
|
|
|
|
холодильных машин (числитель – плодо- |
28/13 |
19/9 |
20/10 |
– |
– |
– |
1,8 |
– |
овощи, знаменатель – замороженные грузы) |
|
|
|
|
|
|
|
|
электропечей |
10 |
10,2 |
6 |
– |
– |
– |
2,9 |
– |
вентиляторов-циркуляторов |
4,4 |
1,8 |
4,0 |
– |
– |
– |
0,4 |
– |
Запас топлива (на секцию), кг: |
|
|
|
|
|
|
|
|
полный |
(7400) |
(7950) |
1440 |
– |
– |
– |
130 |
– |
резервный |
(1440) |
(1680) |
320 |
– |
– |
– |
30 |
– |
Удельный расход топлива одним дизелем, кг/ч |
22 |
20 |
6 |
– |
– |
– |
1,1 |
– |
Примечание*.После переоборудования грузовых вагонов секций РС (БМЗ) и РС (ZВ-5) на ИВ-термосы паспортное значение коэффициента теплопередачи можно принять равным 0,60 и 0,45 Вт/(м2∙К), соответственно.
П р и л о ж е н и е Б
Температурный режим и вентилирование скоропортящихся грузов в рефрижераторных вагонах
Таблица Б.1
|
|
Температурный |
Необходимость |
|
|
Наименование груза |
режим, °С |
||
|
вентилирования |
|||
|
|
|
|
|
|
|
от |
до |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
1. |
Замороженные грузы, имеющие температуру |
–17 |
–20 |
Не вентили- |
|
ниже минус 18°С |
|
|
руют |
2. |
Замороженные грузы, имеющие температуру от |
–15* |
–18* |
То же |
|
минус 15 до минус 18°С |
|
|
|
|
|
|
|
|
3. |
Замороженные грузы, имеющие температуру |
–9 |
–12 |
–''– |
|
ниже минус 10°, но выше минус 15°С |
|
|
|
|
|
|
|
|
4. |
Замороженные грузы, имеющие температуру от |
–6* |
–9* |
–''– |
|
минус 6 до 10°С |
|
|
|
|
|
|
|
|
5. |
Мясо подмороженное, мясо охлаждённое, |
0 |
–3 |
–''– |
|
мясокопчёности сырокопчёные, бекон, шпик, |
|
|
|
|
колбасы полукопчёные, варёно-копчёные, рыба |
|
|
|
|
охлаждённая, икра разных рыб, рыба холодного |
|
|
|
|
копчения океаническая (кроме сельди иваси), |
|
|
|
|
сельдь пряного посола и маринованная в |
|
|
|
|
герметичной упаковке и другие грузы с |
|
|
|
|
температурой от 0°С до минус 6°С |
|
|
|
|
включительно |
|
|
|
|
|
|
|
|
6. |
Дрожжи хлебопекарные прессованные |
5 |
–3** |
–''– |
7. |
Сметана, йогурты, яйца куриные пищевые, а |
5 |
2 |
–''– |
|
также другие охлаждённые грузы, имеющие |
|
|
|
|
температуру от 1 до +6°С |
|
|
|
|
|
|
|
|
8. |
Картофель, виноград, ягоды, цитрусовые |
5 |
2 |
Вентилируют |
|
плоды, яблоки, груши, а также другие |
|
|
при |
|
плодоовощи, кроме поименованных ниже |
|
|
отоплении |
|
|
|
|
|
9. |
Томаты розовой и бурой спелости, огурцы, |
9 |
6 |
То же |
|
баклажаны, перец сладкий, дыни, тыквы, |
|
|
|
|
ананасы, лимоны |
|
|
|
|
|
|
|
|
10. Томаты молочной спелости |
15 |
9 |
–''– |
|
|
|
|
|
|
11. Бананы |
14 |
12 |
Вентилируют |
|
|
|
|
|
|
48
|
|
Окончание табл. Б.1 |
||
|
|
|
|
|
|
Температурный |
Необходимость |
||
Наименование груза |
режим, °С |
|||
вентилирования |
||||
|
|
|
||
|
от |
до |
||
|
|
|||
|
|
|
|
|
12. Солёные овощи, в том числе капуста |
5 |
2 |
Не вентили- |
|
квашеная, мочёные плоды и ягоды, солёные и |
|
|
руют |
|
маринованные грибы в бочках |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13. Сыры, йогуртные продукты и другие |
9* |
6* |
То же |
|
охлаждённые грузы с температурой от +6 до |
|
|
|
|
+9 °С, включительно |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
14. Маргарин, жиры кондитерские, хлебопекарные |
15 |
9 |
–''– |
|
и кулинарные, молоко стерилизованное, пиво |
|
|
|
|
пастеризованное, вина, в том числе игристые, |
|
|
|
|
шипучие и шампанское, биопрепараты и |
|
|
|
|
другие не поименованные выше грузы, |
|
|
|
|
имеющие температуру выше +9°С |
|
|
|
|
15. Эндокринно-ферментальное сырьё и сырьё для |
-20 |
-23 |
–''– |
|
медицинских препаратов с температурой не |
|
|
|
|
выше минус 20°С при перевозке в АРВ-Э |
|
|
|
|
|
|
|
|
Примечания.
*– Температурный режим поддерживается на ручном управлении.
**– Температурный режим поддерживается на автоматическом управлении от 5°С до минус 3°С или от 0°С до минус 3 °С.
49
П р и л о ж е н и е В
Удельная теплоёмкость и температура замерзания некоторых видов скоропортящихся грузов, тары и средств пакетирования
|
|
|
Таблица В.1 |
|
|
|
|
|
|
Наименование груза, тары, |
Температура |
Удельная теплоёмкость, кДж/(кг∙°С) |
||
выше |
ниже |
|||
замерзания, |
||||
средства пакетирования |
температуры |
температуры |
||
°С |
||||
|
замерзания |
замерзания |
||
|
|
|||
Продукты животного |
|
|
|
|
происхождения: |
|
|
|
|
масло сливочное |
–0,8 |
2,67 |
1,67 |
|
молоко коровье |
–0,5 |
3,94 |
1,67 |
|
мясо жирное |
–1,2 |
2,51 |
1,47 |
|
мясо тощее |
–0,9 |
2,93 |
1,76 |
|
сало говяжье |
–1,2 |
2,51 |
1,25 |
|
свинина жирная |
–1,5 |
2,18 |
1,51 |
|
сливки |
–0,6 |
3,85 |
2,51 |
|
рыба жирная |
–1,0 |
3,30 |
1,28 |
|
рыба тощая |
–1,3 |
3,55 |
1,34 |
|
творог жирный |
–0,9 |
3,27 |
1,60 |
|
яйца куриные |
–0,6 |
3,14 |
1,67 |
|
Плодоовощи: |
|
|
|
|
абрикосы |
–2,6 |
3,35 |
|
|
ананасы |
–2,6 |
3,80 |
|
|
апельсины |
–2,4 |
3,81 |
|
|
баклажаны |
–0,8 |
4,08 |
|
|
бананы |
–1,0 |
3,54 |
|
|
бахчевые |
–0,9 |
4,02 |
|
|
виноград |
–3,8 |
3,56 |
2,10 |
|
вишня |
–3,5 |
3,35 |
||
|
||||
горошек зелёный |
–1,3 |
3,68 |
|
|
груша |
–2,4 |
3,68 |
|
|
земляника |
–0,9 |
3,85 |
|
|
кабачки |
–0,7 |
4,10 |
|
|
капуста |
–1,0 |
3,83 |
|
|
картофель |
–1,3 |
3,56 |
|
|
клюква |
–1,4 |
3,81 |
|
|
50 |
|
|
|