3.Теплотехнічний розрахунок вагона та визначення холодопродук­тивності холодильної машини

Холодопродуктивність холодильної машини рефрижераторного вагона при перевезенні з не охолодженням визначається сумарною кількістю теплоти, яка надходить до вантажного приміщення рефрежираторного вагона:

, (3.1)

де - холодопродуктивність холодильної машини,Вт;

- сумарна кількість теплоти для вантажного приміщення вагону,Вт.

Сумарна кількість теплоти, яка надходить до рефрежираторного приміщення рефрижераторного вагона при перевезенні неохолодженого вантажу визначаємо за формулою:

Q_сум =Q₁ +Q₂ +Q₃ +Q₄, (3.1)

де Q₁ – теплонадходження через огородження кузова вагона, Вт;

Q₂ – теплонадходження за рахунок сонячної радіації, Вт;

Q₃ – витрати на попереднє охолодження вантажу, Вт;

Q₄ – теплонадходження за рахунок реації окислення у вантажу біологічного походження, Вт.

Теплонадходження через огородження кузова вагона визначаємо за формулою, Вт:

Q₁ = ∙ F_сум ∙ (t_з – t_B ), (3.3)

де t_з - температура зовнішнього повітря, °С;

t_B - температура всередині вагона,°С.

Температура в вантажному приміщенні рефрижераторного вагона при перевезенні швидкопсувних вантажів.

Неохолоджені продукти перевозятся при t =+5...+2 °С.

Q₁ = 0,224 ∙257,65 ∙ ( 32-3,5) = 1644,84 Вт.

Теплонадходження за рахунок сонячної радіації визначаємо за формулою:

Q ₂ = K _зв ∙ F_сум , (3.4)

де – умовне еквівалентне підвищення температури зовнішнього повітря за рахунок сонячної радіації.

Розрізняють теплонадходження від прямої сонячної радіації та теплонад­ходження від розсіяної радіації. Інтенсивність прямої сонячної радіації на площу перпендикулярну сонячним променям визначаємо за формулою, кДж/ м² год:

I _пр = 4900 ∙ , (3.5)

де - інтенсивність прямої сонячної радіації на площу перпендикулярну сонячним променям,кДж/ м² год;

Р - коефіцієнт прозорості атмосфери, (Р = 0,7...0,8);

h - кут стояння сонця, град.

Кут сонцестояння сонця визначаємо за формулою:

h =arс sin ∙ ()(3.6)

де –кут нахилу сонця, (= 20°);

– широта місцевості, град;

у – часовий кут, град (у= З0°),

h =arсsin ∙ (sin20° ∙ sin52° + cos20° ∙ cos52° ∙ cos30°)= 50 °40

Інтенсивність прямої радіації на дах визначаємо за формулою, кДж/м² год:

II_пр ∙ sinh, (3.7)

I3420,33 ∙sin50,40° =2635,41 кДж/м² год.

Інтенсивність прямої радіації на вертикальну стінку вагону, кДж/м² год:

II_пp ∙ cosh ∙ sin( , (3.6)

де - інтенсивність прямої радіації на вертикальну стінку вагону,кДж/м² год;

- азимут сонця, град,

- кут між меридіаном та напрямком руху поїзда, град (північ–південь -> = 0°).

=arcsin, (3.7)

а_e =arcsin=47°49

За формулою 3.6 отрмаємо

I3420,33∙ cos50,40 ∙ sin|(47,49 –90)|=1473,2 кДж/м² год.

Інтенсивність розсіяної радіації на дах, кДж/м²год:

I260 - 200 ∙ e, (3.8)

I кДж/м²год

Інтенсивність розсіяної радіації на вертикальну стінку, кДж/ м²год:

I, (3.9)

IкДж/ м²год.

Сумарна інтенсивність радіації, кДж/м²год:

I (3.10)

I кДж/м²год;

, (3.11) IкДж/м²год .

Умовне еквівалентне підвищення температури зовнішнього повітря за ра­хунок сонячної радіації, град:

= ∙ ( I∙_дах∙ F_дах + I∙ _ст ∙F_ст), (3.12)

де - коефіцієнт поглинання променевої енергії, (= 0,7);

- відносне значення освітлення сонцем поверхонь,

F=

F_дах =

F_ст=

=

Теплонадходженя за рахунок сонячної радіації складає, Вт:

Q ₂ = K _зв ∙ F_сум , (3.13)

Q ₂ = 0,224∙ 257,65∙ 4,01 = 231,43 Вт.

Витрати на попереднє охолодження вантажу, Вт:

Q₅ = ∙∙ (t₃ - t_в) , (3.14)

де С_вант , С_м - теплоємність вантажу та тари, кДж/кг ;

М_вант , М_т - маса вантажу та тари, кг;

z - час попереднього охолодження, год.

В курсовій роботі приймаємо:[1]

С_вант ^--- 3,5 кДж/кгК;

С_м = 2,8 кДж/кгК;

М_вант=25000 кг;

М_m = 0,1 ∙ М_вант;

М_m = 0,125 ∙ 25000 = 3125 кг;

z = 60 год.

За формулою 3.14 визначимо:

Q₅ = ∙∙ (32-3,5)= 12699,65 Вт.

Теплонадходження за рахунок реакцій окислення у вантажу біологічного походження знаходимо по формулі:

Q_в = М_вант ∙ q, (3.15)

де q - питоме тепловиділення,

q=q₀ ∙e^v∙t, (3.16)

де q₀ та v – дослідні коефіцієнти,

Оскільки перевозимий товар це яблука, то коефіцієнти q₀ =0,012 v=0,093.

За формулою 3.16 знайдемо:

q= 0,012 ∙ e^0,093∙3,5 =0,0166 Вт,

За формулою 3.15 знайдемо:

Q_в = 25000 ∙0,0166=415 Вт.

За формулою 3.1 знайдемо сумарні розрахункові теплонадходження в вантажний рефрижераторний вагон при перевезенні неохолодженого вантажу:

Q_сум=1644,84+231,43+12699,65+415=14990,92 Вт.