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 теплопередачичерез ограждения кузова вагона, кВт/ваг.:

,

где F_р– полная расчётная поверхность грузового помещения,F_р= 234 м²[4, прил. А];t_р– расчётная температура наружного воздуха на направлении перевозки,t_р= 16,2 °С (см. п. 2.2);t_в– среднее значение температурного режима перевозки груза (см. табл. 2),t_в= 2 + 5 = 3,5(°С);F_м– расчётная поверхность машинных отделений, контактирующих с грузовым помещением,F_м= 7,8 м²[4, прил. А];t_м– температура воздуха в машинном отделении, которая на 4 °С выше расчётной температуры наружного воздуха вследствие теплоотдачи холодильными машинами,t_м= 16,4 + 4 = = 20,4 (°С);k_р– расчётный коэффициент теплопередачи ограждающих конструкций грузового помещения вагона,k_р= 0,56 Вт/(м²∙К), определен в п. 2.3.

Тогда Q_т= [234(16,2 – 3,5) + 7,8(20,2 – 3,5)] 0,45  10^-3= 1,40 (кВт/ваг.).

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

,

где _н– плотность наружного воздуха,_н= 1,2 кг/м³(приt_р= 16,4 °С [4, табл. К.1]);_и– кратность инфильтрации воздуха в ограждениях вагона и в вентиляционной системе,_и= 0,30 ч^–1(при средней скорости движения вагона 18 км/ч и сроке службы вагона 20 лет [4, прил. Л]);V_п– полный объём грузового помещения вагона,V_п= 138 м³[4, прил. А];i_н– удельное теплосодержание наружного воздуха при температуре 16,4 °С и влажности 60 %,i_н= 34 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= 1,2  0,3  138  3600^–1  (34 – 14) = 0,28 (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= = 64 Вт/т (см. п. 3.3);q_бр– то же, в режиме «теплокомпенсация», когда груз охладился,q_бр= 29 Вт/т (см. п. 3.3);G_гр– масса перевозимого груза,G_гр= 40 т нетто (по заданию).

Тогда: q_б1 = 64  40  10^–3 = 2,56 (кВт/ваг.);q_б2 = 29  40  10^–3 = 1,16 (кВт/ваг.).

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

,

где F_б.с– поверхность боковых стен вагона,F_б.с= 61 м²[4, прил. А];F_к– то же, крыши,F_к = 67 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 56 град с. ш. в переходный период,t_э.р= 1 К [4, табл. М.1];t_э.в– то же, прямой радиации на вертикальные поверхности (см. там же),t_э.в = 4,3 К;t_э.г– то же, прямой радиации на горизонтальные поверхности (см. там же),t_э.г= 10,5 К;_c– заданная вероятность солнечных дней в году,_c= 0,25, доли ед.;_c– продолжительность воздействия солнечной радиации,_c= 11 ч/сут [4, табл. М.2].

Тогда Q_с= [2341 + (614,3 + 6710,5) 0,25] 0,451124^–110^–3= = 0,10 (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= 4,4 кВт/ваг. [4, прил. А];– коэффициент трансформации механической энергии вентиляторов-циркуляторов внутри воздуховода в тепловую,= 0,10;_в– продолжительность охлаждения воздуха в вагоне,_в=6 ч (см. п. 3.3);_ц1–коэффициент рабочего времени вентиляторов-циркуляторов при охлаждении груза;_ц1= 0,55 (приt_р–t_в= 16,2 – 3,5 = 12,7 (°С) и приt_г–t_в= 0,5(t_г.н+t_в) – –t_в= 0,5 (12 + 3,5) – 3,5= 7,8 (°С) [4, прил. Н]);_ц2– то же, после охлаждения груза,_ц2= 0,25 (приt_р= 12,7 °С и приt_г–t_в= 0 °С [4, прил. Н]);_г– продолжительность охлаждения груза,_г= 104 ч (см. п. 2.3).

Тогда: Q_ц1= 4,40,1[6 + 0,55 (104 – 6)] : 104 = 0,25 (кВт/ваг.);Q_ц2= 4,40,10,25 = 0,11 (кВт/ваг.).

Мощность теплового потока от свежего воздуха, поступающего внутрь грузового помещения вагона при вентилировании, не рассчитывают, так как вентилирование гранатов в пути не производится (см. табл. 2).

Мощность теплового потока, эквивалентного оттаиванию снеговой шубына 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= 216 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= 6 сут (при_и= = 0,3 иt_р = 12,9 °С [4, прил. П]).

Тогда n_ш=^{216 : 24 : 6} =^{1,5} = 1, аQ_ш= 120  1 : 3,6 : 216 = = 0,15 (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 (гранатов, взята применительно к малине),С_г= 3,5 кДж/(кг∙°С) [4, прил. В], кДж/(кг∙°С);C_т– теплоёмкость тары (ящика деревянного),C_т= 2,5 кДж/(кг∙°С) [4, прил. В];G_г– масса груза (по заданию),G_г= 40 000 кг;G_т– масса тары (по заданию),G_т= 5000 кг;t_г.п.п– температура груза в вагоне после погрузки,t_г.п.п=t_г.н= 12 °С;t_в.в= 5 °С;_г– продолжительность охлаждения груза,_г= 104 ч (см. п. 2.3).

Тогда Q_г = (3,5  40 000 + 2,5  5000)(12 – 5) : 3600 : 104 = 2,84 (кВт/ваг.).

Мощность теплового потока от кузова и оборудования вагона при охлаждениив 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  12,7 : 104 = 0,29 (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.,	7,87	3,05
в том числе:
теплопередача через ограждения кузова вагона	1,40	1,40
инфильтрация наружного воздуха	0,28	0,28
теплота дыхания гранатов	2,56	1,16
солнечная радиация	0,10	0,10
работа вентиляторов-циркуляторов	0,25	0,11

Окончание табл. 3

Наименование показателя	При охлаждении плодоовощей	Плодоовощи охлаждены
вентилирование грузового помещения	–	–
снятие снеговой шубы с испарителей холодильных машин	0,15	–
охлаждение груза и тары	2,84	–
охлаждение кузова вагона	0,29	–