Хладотранспорт / 02-Студентам Хладотранспорт и доставка-2013-2 / 02-Учебные пособия / Теп-расчет-2013-Нцвет

Коэффициент, учитывающий влияние биохимических тепловыделений плодоовощей при охлаждении (kб) можно определить по таблице И.2 или по формуле:

где числа – эмпирические коэффициенты; qбох – средняя мощность тепло-

выделений плодоовощами за время охлаждения, Вт/т, определяемая по приложению Г.

Коэффициенты kш и kт, применённые в формуле (6.1) определяют по приложениям Е и Д соответственно или по выражениям:

где числа – эмпирические коэффициенты; т и ш – соответственно степень скважности тары (см. прил. Д) и степень плотности штабеля груза (см. прил. Е), доли ед.

Скорость теплоотдачи груза (mг) и скорость охлаждения груза (bг)

можно определить, °С/ч, по формулам:

Условные обозначения смотреть в формулах (6.1–6.2, 6.4–6.6). Величина mг (формула (6.7)), являясь теплотехнической характеристи-

кой груза, используется в формуле (6.8) для ограничения мощности внешнего источника холода, который не должен забирать теплоту от груза со скоростью, которая больше скорости теплоотдачи груза, иначе произойдёт нежелательное переохлаждение наружного слоя штабеля перевозимой продукции. На физическом уровне это ограничение происходит путём регулирования температурного режима в заданных границах. За счёт пауз в

31

работе холодильных машин внешний источник холода сбалансируется со скоростью теплоотдачи груза. Таким образом, в формуле (6.8) формализован процесс регулирования температурного режима перевозки груза.

С помощью характеристик bв и bг можно определить продолжитель-

ность первоначального охлаждения воздуха ( в) и груза ( г) в РТМ, ч:

в.п.п – температура свободного воздуха в грузовом помещении после погрузки, °С; tг.п.п – температура груза после погрузки, °С; tв.н – нижняя граница температурного режима перевозки груза (см. прил. Б), °С; tв.в – то же, верхняя граница (см. там же), °С.

Вкурсовом проекте величины tв.п.п и tг.п.п следует принимать равными заданной температуре груза (tг.н).

Впроектных расчётах, вместо значений tв.н и tв.в принимают данные из табл. 2.1.

Если расчётная продолжительность охлаждения груза ( г) превышает продолжительность гружёного рейса ( г.р), то груз на момент выдачи по-

лучателю не успеет охладиться до режимной температуры. При этом вели-

чину г.р можно определить, ч, исходя из расстояния перевозки (L ) и норм суточного пробега (Vм) по формуле:

где у – уставный срок доставки груза [2], сут.

В курсовом проекте величину L, задают, а Vм определяют по правилам перевозок.

Для термически подготовленных скоропортящихся грузов характери-

стики bв , mг , bг , в, г определять не требуется.

32

7 Аналитический расчёт мощности теплопоступлений в рефрижераторные вагоны и контейнеры для условий эксплуатации в однородной климатической зоне

Расчёт выполняют в киловаттах на одну грузовую единицу (вагон, контейнер).

Мощность теплового потока вследствие теплопередачи через ограждения кузова вагона (контейнера), кВт/ед.:

где Fр – полная расчётная поверхность грузового помещения (см. прил. А),

м2; tр – расчётная температура наружного воздуха на направлении перевоз-

ки (см. формулы (3.1), (3.5)), °С; tв – среднее значение между верхней и нижней границами требуемого температурного режима перевозки груза

(см. прил. Б), °С; Fм – расчётная поверхность машинных отделений, кон-

тактирующих с грузовым помещением (см. прил. А), м2; tм – температура воздуха в машинном отделении, °С, которая выше расчётной температуры наружного воздуха за счёт теплоотдачи холодильными машинами и дизелями (на 4°С – для вагонов рефрижераторных секций, на 16 и 7°С – при использовании АРВ-Э и рефрижераторных контейнеров соответственно); kр – расчётный коэффициент теплопередачи ограждающих конструкций грузового помещения вагона или контейнера (см. формулу (6.3)), Вт/(м2 К).

Мощность теплового потока от инфильтрации свежего воздуха внутрь грузового помещения транспортного модуля, кВт/ед.:

где н – плотность наружного воздуха (таблица К.1), кг/мз; и – кратность инфильтрации воздуха через неплотности в ограждениях грузового поме-

щения и в вентиляционной системе (приложение Л), ч-1; Vп – полный объ-

ём грузового помещения РТМ (см. прил. А), м3; iн – удельное теплосодержание наружного воздуха в зависимости от его температуры и влажности

(см. табл. К.2), кДж/кг; iв – то же, воздуха внутри грузового помещения в

33

режиме перевозки и при относительной влажности 90…95 % (см. там же), кДж/кг.

Мощность теплового потока от плодоовощей при дыхании,

кВт/ед., определяют дважды (см. рис. 4.2 или рис. 4.3) – на участке пути, когда груз охлаждается от начальной температуры до режимных значений

(Qб1), и на участке пути движения груза в охлаждённом состоянии (Qб2):

(табл. Г.2), Вт/т; qбр – то же, в режиме перевозки, т. е. когда груз следует в

охлаждённом состоянии (табл. Г.1), Вт/т; Gгр – масса перевозимого груза (без учёта массы тары, упаковки и средств пакетирования), т.

Если плодоовощи погружены в охлаждённом виде (температура груза находится в режимных границах), то определяют только Qб2. Если плодо-

овощи за время гружёного рейса не успевают охладиться ( г.р г), то оп-

ределяют только Qб1.

Мощность теплового потока от воздействия солнечной радиации,

кВт/ед.:

где Fр, kр – смотреть в пояснениях к формуле (7.1); Fб.с – поверхность бо-

ковых стен РТМ (см. прил. А), м2; Fк – то же, крыши (см. там же), м2; tэ.р эквивалентная температура рассеянной радиации, соответствующая разности температур на поверхности РТМ при наличии и отсутствии солнечной радиации в зависимости от широты местности (таблица М.1), К; tэ.в – то же, прямой радиации на вертикальные поверхности РТМ (см. там же), К; tэ.г – то же, прямой радиации на горизонтальные поверхности РТМ (см. там же), К; c – вероятность солнечных дней в году, c = 0,3…0,7 (в курсовом проекте задана), доли единицы; c – продолжительность воздействия солнечной радиации (таблица М.2), ч/сут.

34

Мощность теплового потока, эквивалентного работе вентилято-

ров-циркуляторов, кВт/ед., определяют дважды (см. рис. 4.2 или рис. 4.3)

– на участке пути, когда груз охлаждается от начальной температуры до режимных значений (Qц1), и на участке пути следования груза в охлаж-

дённом состоянии (Qц2):

Qц1 Nц ξ [τв ц1 ( г в)] г1;

Qц2 Nц ξ ц2 ,

где Nц – суммарная мощность электродвигателей вентиляторов-циркуля-

торов (см. прил. А), кВт/ед.; – коэффициент трансформации механической энергии вентиляторов-циркуляторов внутри воздуховода в тепловую,

= 0,10; в – продолжительность НТРП, когда непрерывно работают вен-

тиляторы-циркуляторы (см. формулу (6.9)), ч; ц1 и ц2 – коэффициенты рабочего времени вентиляторов-циркуляторов соответственно при охлаж-

дении груза и после охлаждения (приложение Н); г – продолжительность охлаждения груза (см. формулу (6.10)), ч.

Если груз за время перевозки не успевает охладиться, то определяют только ц1 и Qц1.

Мощность теплового потока от свежего воздуха, поступающего внутрь грузового помещения при вентилировании, кВт/ед.:

Qв 1,7ρн и Vп τвент (iн iв),

3600 24

где 1,7 – коэффициент, учитывающий организованный характер теплообмена в грузовом помещении в режиме принудительного вентилирования за счёт избыточного давления через систему заборная труба – вентилятор-

циркулятор – дефлектор; вент – средняя продолжительность вентилиро-

вания грузового помещения, ч/сут. В аналитических расчётах можно принять вентилирование бананов в летний период три раза в сутки по 0,5 ч, всех плодоовощей в переходный и зимний периоды – два раза в сутки по 0,5 ч. Другие обозначения смотреть в пояснениях к формуле (7.2).

35

Мощность теплового потока, эквивалентного оттаиванию снеговой шубы на воздухоохладителях холодильных машин, кВт/ед.:

Qш qш пш ,

3,6τг.р

где qш – удельные теплопоступления в грузовое помещение, эквивалентные теплоте горячих паров хладагента, подаваемых в воздухоохладитель для снятия шубы, а также теплоте, погашаемой при восстановлении темпе-

ратурного режима перевозки, qш = 120 МДж; г.р – продолжительность гружёного рейса (см. формулу (6.11), ч. nш – потребность в снятии снеговой шубы за перевозку, целые ед.:

пш Е{ τг.р },

24пот

где E{} – логическая операция округления результата деления до целого числа в меньшую сторону; nот – интервал времени через который нужно включать режим оттаивания снеговой шубы на воздухоохладителях холодильных машин (приложение П), сут.

Мощность теплового потока от груза и тары при охлаждении,

кВт/ед.:

где Сг, Cт, Cс.п – соответственно теплоёмкость груза, тары и средств паке-

тирования груза (см. прил. В), кДж/(кг∙°С); – Gг, Gт, Gс.п – соответственно масса груза, тары и средств пакетирования груза, кг; tг.п.п – температура груза в РТМ после погрузки (в курсовом проекте принять tг.п.п = tг.н), °С; tв – смотреть пояснения к формуле (7.1), °С.

Если температура груза в конце погрузки, соответствует требуемому температурному режиму перевозки (tв.в tг.п.п tв.н), то расчёт Qг не вы-

36

полняют. Это означает, что груз предъявлен термически подготовленным,

т. е. Qг = 0. Отрицательное значение Qг означает отепление груза.

Мощность теплового потока от кузова и оборудования РТМ при охлаждении или отеплении в пути следования, кВт/ед. определяют по формуле:

где – коэффициент, учитывающий неоднородность температурного поля кузова транспортного модуля, = 0,5; – коэффициент конкордации (со-

гласования) скоростей охлаждения кузова транспортного модуля и груза,

=1,3; См, Сд, Си – удельные теплоёмкости соответственно металла, дере-

ва и изоляции, кДж/(кг °С); Gм, Gд, Gи – масса соответственно металличе-

ских, деревянных частей РТМ и изоляции, кг; tр и tв – смотреть пояснения к формуле (7.1), °С; г – продолжительность охлаждения груза (см. форму-

лу (6.10)), ч.

В теплотехнических расчётах, выполняемых для эксплуатационных целей, значения массы и теплоёмкости составных частей кузова и оборудования РТМ, находящихся в эксплуатации, обычно неизвестны, скорее их сложно подсчитать. Поэтому данный теплоприток рекомендуется определять по упрощённому выражению:

Qк 3,7 (tp tв) ,

τг

где 3,7 – аппроксимированная часть формулы (7.6).

37

8 Определение эксплуатационных показателей использования дизель-генераторного

и холодильно-отопительного оборудования рефрижераторных вагонов и контейнеров

Эксплуатационные показатели (режимы работы дизелей, коэффициент рабочего времени холодильно-отопительного оборудования, расход дизельного топлива) рефрижераторных вагонов и контейнеров определяют из возможности обеспечения теплового баланса.

Сначала определяют суммарную потребную мощность холодильноотопительного оборудования дважды (см. рис. 4.2 или рис. 4.3) – на участке пути, когда груз охлаждается от начальной температуры до режимных значений (Qоб1), и на участке пути следования груза в охлаждённом со-

стоянии (Qоб2). Состав теплопоступлений для обоих участков пути опреде-

ляют по таблице 8.1. Положительная суммарная мощность означает работу холодильных машин, отрицательная – электропечей. Затем сравнивают значение этой мощности с паспортной мощностью холодильных машин

(Qх) или электропечей (Qп), которую может обеспечить транспортный модуль (см. прил. А).

Таблица 8.1

Калькуляция мощности теплового потока для гружёного рейса

В реальных условиях перевозок действительная мощность холодильных машин может значительно отличаться от паспортных значений в меньшую сторону, так как при высоких наружных температурах не выдерживается требуемая компрессия хладагента при нагнетании его в конденсатор холодильной машины. Этот фактор учитывают коэффициентом kх:

kх 1 tp tв 1,tм

где (tр – tв) – расчётный температурный напор (смотреть пояснения к фор-

муле (7.1)), °С; tм – максимальный температурный напор через ограждения кузова вагона, контейнера, при котором прекращается полезная работа холодильных машин (см. прил. А), °С.

Если расчётный температурный напор отрицательный, то значение kх будет больше единицы из-за того, что работе холодильных машин помога-

ет холод окружающей среды. В этом случае следует принять kх = 1. Отношение потребной мощности холодильно-отопительного оборудо-

вания к действительной мощности называют коэффициентом рабочего времени холодильных машин (электропечей):

При Qоб Qх(п) холодильно-отопительное оборудование, работая на полную мощность, не справляется с отводом теплопритоков.

В зависимости от режима работы холодильно-отопительного оборудования устанавливают соответствующий режим работы дизель-генераторов.

При перевозках грузов в режиме первоначального охлаждения воздуха до нижней границы (НТРП) в рефрижераторных секциях и АРВ-Э работа-

ют один или два дизеля. Так, при х1 0,5 обычно работают два дизеля, в

39

остальных случаях – один дизель. В стационарном температурном режиме при перевозках с охлаждением или отоплением работает всегда один дизель.

Фактический расход дизельного топлива при перевозке грузов в РПС, а также в рефрижераторных контейнерах, перевозимых на сцепах с включением в состав сцепа вагона с дизель-электростанцией, определяют, кг:

где 1,1 – коэффициент, учитывающий разогрев дизеля перед запуском; g –

удельный расход дизельного топлива (см. прил. А), кг/ч; в – продолжительность первоначального охлаждения воздуха в грузовом помещении транспортного модуля (см. формулу (6.9)), ч; г – продолжительность ох-

лаждения груза (см. формулу (6.10)), ч; nд1 – количество одновременно ра-

ботающих дизелей в НТРП; г.р – продолжительность гружёного рейса (см. формулу 6.11), ч.

При г г.р последнее слагаемое в квадратных скобках выражения

(8.1) не учитывают.

Фактический расход дизельного топлива сравнивают с запасом топлива в баках служебного вагона и делают вывод о том, требуется или нет дополнительная экипировка в пути:

Gф Gп Gp,

где Gп – полный запас дизельного топлива, кг (см. прил. А); Gр – то же, резервный (см. там же), кг.

Рефрижераторные контейнеры в режиме автономного питания дизелей на железных дорогах не используют.

40