Тема 8

Теплотехнические расчёты изотермических вагонов и контейнеров

8.1 Цели, методы и надёжность теплотехнических расчётов

Определение количества теплоты или мощности теплового потока, поступающего в грузовое помещение транспортного модуля (вагона, контейнера) от окружающей среды и груза, относится к теплотехническим расчётам. Такие расчёты необходимы при решении различных проектных и эксплуатационных задач хладотранспорта.

Кпроектным задачам относят:

●определение расчётной тепловой нагрузки на проектируемое холодильно- отопительное оборудование рефрижераторных транспортных модулей;

●определение толщины теплоизоляционного материала в ограждающих конструкциях грузовых помещений и т. п.

Задачами эксплуатационного характера являются:

●установление предельных сроков и других условий перевозки скоропортящихся грузов в транспортных модулях;

●анализ и прогнозирование возможных причин нарушения условий перевозок грузов;

●определение фактического расхода дизельного топлива на маршруте;

●определение сфер рационального использования транспортных модулей в различных режимах эксплуатации, включая условия перевозок, не предусмотренные нормативными документами.

Цели, методы и надёжность теплотехнических расчётов

Для проектных целей используют только аналитический метод расчёта мощности теплопритоков. При этом параметры окружающей среды задаются постоянными с высокой надёжностью.

Аналитический метод расчёта теплопритоков применяют также для решения общих эксплуатационных и экономических задач, когда транспортный модуль перемещается в однородной климатической зоне с незначительными колебаниями температуры наружного воздуха на маршруте. В этом случае температуру наружного воздуха принимают усреднено- постоянной на протяжении всей рассматриваемой климатической зоны с заданной надёжностью.

При оценке работоспособности холодильно-отопительного оборудования в неординарных условиях, при определении расхода дизельного топлива на маршруте с разными климатическими условиями или при моделировании

процессов теплообмена в грузовом помещении транспортного модуля используют графоаналитические расчёты.

Здесь учитываются суточные колебания температуры наружного воздуха, время суток, скорость движения на маршруте. Это позволяет представить в наглядном виде динамику изменения температурных полей наружного воздуха, воздуха и груза внутри грузового помещения во времени и в условиях максимально приближённых к действительности.

Цели, методы и надёжность теплотехнических расчётов

Для этого маршрут перевозки груза разбивают на участки с однородными климатическими условиями либо на равные участки по времени следования с требуемым шагом, и на каждом участке определяют тепловой баланс.

Точность графоаналитического определения теплового баланса увеличивается с сокращением величины промежутков (по времени), на которые разбивают маршрут следования груза.

Во всех теплотехнических расчётах учитывают влияние случайных факторов на теплообменные процессы, например, колебание температуры наружного

воздуха, направление и силу ветра. Для учёта этих факторов при определении теплопритоков обычно применяют вероятностный подход, обеспечивающий

требуемую (в зависимости от поставленной цели) надёжность расчётов. Эта надёжность учитывается соответствующими квантилями.

Цели, методы и надёжность теплотехнических расчётов

В проектных расчётах обычно учитывают ограниченное количество

случайных и даже неслучайных факторов. Поэтому для таких целей надёжность теплотехнического расчёта принимается достаточно высокая (0,98 … 0,999).

Решение эксплуатационных и экономических задач требует выполнения более точных теплотехнических расчётов. Здесь надёжность имеет второстепенный смысл.

Точность расчёта заключается в необходимости учёта и формализации достаточно большой группы факторов, от которых существенно зависят скорость протекания теплообменных процессов в грузовом помещении транспортного модуля и, соответственно, результаты расчёта мощности тепловых потоков.

8.2 Классификация и состав теплопоступлений в ИТМ

Общие теплопоступления (Qоб) подразделяют на непрерывные, которые действуют непрерывно на всём пути следования груза, периодические, воздействующие на груз при определённых условиях, и одноразовые, которые после однократного воздействия на груз больше не проявляются.

Кнепрерывным относят теплопритоки:

●вследствие теплопередачи через ограждения кузова транспортного

модуля), возникающей при разности температур наружного воздуха и воздуха

внутри вагона (Qт);

● за счёт инфильтрации воздуха , т.е. при поступлении свежего воздуха внутрь грузового помещения через неплотности дверей, сливных приборов, люков и в местах прохода трубопроводов (Qи);

● от плодоовощей при дыхании, т.е. от выделения ими биохимической теплоты вследствие продолжающихся процессов жизнедеятельности (Qб).

Классификация и состав теплопоступлений в ИТМ

К периодическим относят теплопритоки:

●эквивалентные воздействию солнечной радиации (Qс);

●эквивалентные работе вентиляторов-циркуляторов (Qц);

● от свежего воздуха, поступающего внутрь грузового помещения при вентилировании (Qв);

●эквивалентные оттаиванию снеговой шубы (инея), которая образует- ся на воздухоохладителях холодильных машин за счёт конденсации влаги,

проникаемой с тёплым воздухом внутрь грузового помещения при инфильтра- ции, а также при вентилировании (Qш);

Кодноразовым относят теплопритоки:

●от охлаждаемого груза, тары и средств пакетирования (Qг);

●от охлаждаемого или отепляемого кузова и оборудования

транспортного модуля (Qк);

●от окружающей среды и груза при погрузке (Qп).

Суммарный тепловой поток получают алгебраическим сложением его компонентов, кроме Qп. Последний используется для определения разности

температур груза до и после погрузки.

Состав теплопоступлений зависит от цели и метода расчёта, вида и сте- пени термической подготовки груза, а также условий перевозок (табл.1 и 2).

8.3 Определение расчётных температур окружающей среды

Расчётная температура наружного воздуха на маршруте следования транспортного модуля

В теплотехнических расчётах, вместо средних температур, применяют расчётные температуры наружного воздуха, которые учитывают возможные отклонения от их средних значений, приводимых в справочных данных.

В аналитических расчётах мощности тепловых потоков расчётную температуру наружного воздуха (tр) определяют как усреднённо-постоянную на

протяжении всего маршрута или рассматриваемой климатической зоны с заданной надёжностью, °С:

tр.э.д + tр.э.н

tр = —————,

2

tр.э.д (р.э.н) = tс.э.д (с.э.н) X ,