Хладотранспорт / 02-Студентам Хладотранспорт и доставка-2013-2 / 01-Учебник / 2-Главы 4-6-У

На функциональной схеме САР в цепь прямой связи входят: усилитель, исполнительный механизм (ИМ) и регулирующий орган (РО). В цепь обратной связи включён датчик, с помощью которого регулятор АР воспринимает регулируемую величину У и преобразует её в величину Уп, удобную для дальнейшей передачи. На один из входов элемента сравнения (ЭС) подаётся преобразованная величина Уп, а на другой его вход – сигнал Уз от задатчика.

Этот сигнал в преобразованном виде представляет собой задание регу-

лятору. Величина согласования = Уз – Уп является побуждающим сигна-

лом. Мощность его увеличивается в усилителе подводом внешней энергии

Эвн и в виде сигнала воздействует на ИМ, который преобразует сигнал в удобный для использования вид энергии х и переставляет в РО. В ре-

зультате изменяется подводимый к Об поток энергии, что соответствует изменению регулирующего воздействия х.

Рисунок 4.28 – Функциональная схема системы автоматической защиты (САЗ)

Если нормальная работа объекта протекает при значениях у, отли-

чающихся от уз, а при достижении равенства между ними в объект посы-

лается сигнал х на отключение, то такую систему называют системой автоматической защиты (САЗ), а автоматическое устройство – устройством защиты (АЗ). Такая функциональная система показана на рисунке 4.28. Схема САЗ отличается от схемы САР тем, что в автоматическом устройстве АЗ отсутствуют ИМ и РО. Сигнал от усилителя воздействует непосредственно на Об, выключая его целиком или отдельные его части.

113

Разомкнутой системой называют систему, в которой одна из связей (обратная или прямая) отсутствует (рисунок 4.29). Параметр Z связан с выходной величиной у и воспринимается автоматическим устройством А.

Отклонение от заданного значения Z3 вызывает изменения воздействия х.

Рисунок 4.29 – Разомкнутая система автоматизации

Автоматизация работы испарителей

Одним из важных процессов управления холодильной машиной является автоматическое питание испарителей по перегреву пара и по уровню жидкости в испарителе. В качестве автоматического регулятора перегрева в основном применяют ТРВ с внутренним уравниванием давления ро (ри-

сунок 4.30).

ТРВ установлен перед испарителем. В верхней части вентиля припаяна капиллярная трубка 7, соединяющая внутреннюю рабочую часть 6 вентиля с термобаллоном 8. Верхняя силовая часть вентиля герметична. Термобаллон плотно прикреплён к всасывающему трубопроводу, соединяющему испаритель с компрессором. Термобаллон, капилляр и пространство над мембраной при изготовлении вентиля заполняют строго дозированным количеством хладона. От донышка мембраны 5 вниз идёт шток 4 с запорным клапаном 3, который прижимается к седлу пружиной 2 с регулировочным винтом 1.

Принцип действия ТРВ основан на сравнении температуры кипения хладагента в испарителе с температурой выходящих из него паров. Сравнение производится преобразованием воспринимаемой термобаллоном температуры паров tв в соответствующее давление рс в силовой части прибора (см. рис. 4.30). Давление действует на мембрану сверху и стремится через шток открыть клапан 3 на большее проходное сечение. Такому перемещению клапана препятствует давление кипения хладона в испарителе

114

ро, действующее на мембрану снизу, а также усилие пружины F и давле-

ние рк на клапан.

Рисунок 4.30 – Схема терморегулирующего вентиля с внутренним уравниванием:

1 – регулировочный винт; 2 – пружина; 3 – запорный клапан; 4 – шток; 5 – донышко мембраны; 6 – силовая часть вентиля; 7 – капиллярная трубка; 8 – термобаллон

При правильном заполнении испарителя температура паров на выходе из него не должна превышать 4…7°С. Для этого весь хладон, поданный через ТРВ в испаритель, должен выкипеть на участке от клапана 3 до точ-

ки А. Здесь температура хладона не изменяется и составляет tо. В послед-

них витках испарителя от точки А до термобаллона хладон, продолжая воспринимать тепло от охлаждаемого помещения, перегревается до темпе-

ратуры tв tо. Температуру tв воспринимает термобаллон, и в силовой сис-

теме устанавливается давление рс. При равновесии рс = ро + F + рк происходит допустимо полное заполнение испарителя хладоном, и холодильная машина работает в оптимальном режиме.

Спонижением температуры в охлаждаемом помещении теплопритоки

киспарителю уменьшаются. Кипение хладагента в точке А не заканчивается, а продолжается до точки Б. Путь парообразного хладагента до тер-

115

Г л а в а 5

Изотермические вагоны и контейнеры

5.1 Классификация и общая характеристика изотермических вагонов

Одним из условий доставки скоропортящихся грузов является поддержание заданной температуры в грузовом помещении транспортного средства. Изотермическими транспортными средствами называют вагоны, цистерны, контейнеры и др., имеющие теплоизоляцию ограждающих конструкций (стен, крыши, пола, потолка) из теплоизоляционных материалов с низким коэффициентом теплопроводности.

Относительное постоянство температуры в грузовом помещении транспортного модуля достигается пассивными (теплоизоляцией ограждающих поверхностей) и активными (выработкой естественного или машинного холода) средствами. Использование лишь пассивных средств характерно для вагонов-термосов и контейнеров-термосов. Для перевозки скоропортящихся грузов, требующих жёсткого соблюдения температурных условий, используют активные средства – рефрижераторные вагоны и рефрижераторные контейнеры.

Изотермические вагоны классифицируют по ряду признаков.

По назначению их разделяют согласно рисунку 5.1 на универсальные вагоны, предназначенные для перевозки широкой номенклатуры скоропортящихся грузов и на специальные, созданные для перевозки отдельных видов продукции.

Универсальные и специальные изотермические вагоны по способу охлаждения делят на вагоны с машинным охлаждением (рефрижераторные); вагоны, охлаждаемые готовыми хладагентами (водным льдом, льдосоляными смесями, сухим льдом, жидким азотом) и вагоны-термосы, не имеющие приборов охлаждения и отопления. В перспективе возможно применение вагонов, охлаждаемых термоэлектрическими батареями.

По количеству вагонов в одной единице рефрижераторного подвижного состава (РПС) выделяют рефрижераторные секции (пяти- и трёхвагонные) и автономные рефрижераторные вагоны со служебным помещением

(АРВ-Э).

Изотермические вагоны строят четырёхосными габарита 1-Т по ГОСТ 9238-83, со сварным цельнометаллическим кузовом длиной 21 м, с одно-

118

типными унифицированными узлами, деталями и оборудованием. Вагоны с дизель-электростанцией и служебным помещением могут иметь меньшую длину.

Рисунок 5.1 – Классификация изотермических вагонов:

РПС – рефрижераторный подвижной состав; ВТЭО – вагоны с термоэлектрическим охлаждением; ГХА – вагоны, охлаждаемые готовыми хладагентами; Т – вагоны-термосы; 5-с-БМЗ – пятивагонные рефрижераторные секциипостройки Брянского машиностроительного завода; 5-с-Дессау – то же, завода Дессау; АРВ-Э – автономные рефрижераторные вагоны со служебным помещением; ВОЖА– вагоны, охлаждаемые жидким азотом; ВОСЛ – то же, сухим льдом; УВ-Т – универсальные вагоны-термосы; ИВ-Т-19 м – изотермические вагоны-термосы длиной кузова 19 м; ИВ-Т-21 м – то же, 21 м; 5-с-ВИН – пятивагонная рефрижераторная секция для виноматериалов; 3-с-ЖР – трёхвагонная рефрижераторная секция для живой рыбы; АРВ-ВИН – автономный рефрижераторный вагон для вина; ВИН – вагон для вина, охлаждаемый водным льдом; ЖРВ – вагон для живой рыбы; ВЦ-ВИН – вагон-цистерна для вина; ЦТМОЛ – цистернатермос для молока; ЦТ-МВ – цистерна-термос для минеральной воды

В качестве системы энергоснабжения рефрижераторных вагонов применяют дизель-генераторные установки (центральные или индивидуальные). Грузовые помещения рефрижераторных вагонов оборудованы устройствами холодо- и теплоснабжения, системами принудительной вентиляции и циркуляции воздуха, приборами контроля состояния воздуха и груза. В качестве изоляционных материалов ограждающих конструкций грузовых помещений применяют мипору, полистирол, пенополиуретан и другие теплоизоляционные материалы. В пятивагонных рефрижераторных секциях все элементы холодильно-отопительных установок получают энергию от центральной дизель-электростанции.

119

В настоящее время для перевозки скоропортящихся грузов по железным дорогам Российской Федерации используются:

–пятивагонные рефрижераторные секции типа ZB-5 постройки завода Дессау (Германия);

–пятивагонные рефрижераторные секции типа РС-4 постройки Брянского машиностроительного завода;

–автономные рефрижераторные вагоны постройки завода Дессау со служебным помещением (АРВ-Э);

–универсальные и изотермические вагоны-термосы;

–живорыбные одиночные вагоны и рефрижераторные секции;

–цистерны-термосы для вина и молока;

–вагоны-цистерны для вина;

–крытые вагоны;

–рефрижераторные и универсальные контейнеры.

Перечисленные типы транспортных средств могут принадлежать организациям железнодорожного транспорта, юридическим или физическим лицам на правах собственности или аренды, либо находиться в хозяйственном ведении юридических или физических лиц.

Техническая характеристика изотермических вагонов основных типов (для использования в учебном процессе) приведена в приложении Г.

5.2Требования к изотермическим вагонам и теплоизоляционным материалам

Кизотермическим вагонам предъявляют общие требования:

– возможность поддержания в грузовом помещении в любое время года оптимальной для перевозимого груза постоянной по объёму грузового помещения вагона температуры воздуха с равномерностью в пределах

1,5°С от заданной;

–высокие теплофизические характеристики ограждающих конструк-

ций;

–обеспечение необходимой циркуляции и вентиляции воздуха в грузовом помещении рефрижераторных вагонов;

–исключение инфильтрации воздуха через неплотности ограждений;

–возможность полной автоматизации работы оборудования и контроля температур в рефрижераторных вагонах;

–надёжность оборудования и простота его обслуживания;

120

–возможность движения в составе пассажирских поездов со скоростью до 120 км/ч;

–эффективное использование в процессе эксплуатации. Проектируемые рефрижераторные вагоны должны обеспечивать:

–скорость следования до 140 км/ч;

– температуру воздуха в грузовом помещении от минус 20 до 14°С при температуре наружного воздуха от 36 до минус 45 °С;

–охлаждение плодов и овощей в процессе перевозки от 30 до 4 °С не более чем за 60 ч;

–воздухообмен через неплотности ограждений не более 0,3 объёма грузового помещения за 1 ч.

Жёсткие требования предъявляются и к теплоизоляционным материалам ограждающих конструкций изотермических вагонов. Высококачественные теплоизоляционные материалы должны обладать:

–низкой теплопроводностью ( < 0,05 Вт/(м К));

–малой плотностью ( < 250 кг/м3);

–слабой гигроскопичностью (при поглощении влаги возрастает теплопроводность) и паропроницаемостью;

–морозо- и огнестойкостью;

–устойчивостью против загнивания и распада;

–отсутствием запахов;

–дешевизной и др.

Одним из лучших теплоизоляторов является воздух, он отвечает всем перечисленным требованиям ( = 0,023 Вт/(м К), = 1,29 кг/м3). Прослойка неподвижного воздуха встречается во многих конструкциях, например, при двойном остеклении окон вагонов. Теплоизоляционные материалы должны быть пористыми, что понижает их плотность и теплопроводность.

По строению теплоизоляционные материалы делятся на жёсткие (плиты, щиты), гибкие (маты, листы, шнуры, жгуты), рыхлые (шарики, зёрна), волокнистые (вата), порошковые.

Теплоизоляционные материалы имеют, в основном, неорганическое происхождение:

–пенобетон ( = 0,082 Вт/(м К), = 280 кг/м3) – застывшая смесь цементного молока и мыльной пены;

–минеральная вата ( = 0,056 Вт/(м К), = 150 кг/м3) – волокнистый материал, получаемый из силикатных расплавов;

121