Где f- наружная теплопередающая поверхность облучаемой части ограждения кузова, м2(30-40% наружной поверхности);

А - коэффициент поглощения солнечных лучей, (А=0,7);

q- среднесуточная интенсивность солнечного облучения (q=200 Вт/м²к)

α- коэффициент теплоотдачи наружной поверхности, (α=33 В/м²к)

Q₃ - теплоприток через неплотности в дверях, люках и т.д.

Q₃=V*p/3.6(i₁-i₂),

где V- объем воздуха, поступающего через неплотности, м³/час (50)

p- плотность наружного воздуха, кг/м³;

i_1, i₂ - теплосодержание воздуха наружного и в грузовом помещении вагона, кДж/кг (по диаграммеI-d).

Теплопритоки от действия солнечной радиации и через неплотности кузова вагона можно принять равными:

Q₂+Q₃=0,35*Q₁,

Q₄- теплоприток при вентилировании вагона:

Q₄=V_П(Cв(t_Н-t_В)+r (f`φ`- f```φ``))τ,

где Q₄ - количество энергии, необходимое на охлаждение или обогрев наружного воздуха в результате вентилирования;

V_П - объем воздуха, подлежащего замене (это разница между объемом вагона и объемом груза,V_П=30 м³)

Cв - теплоемкость воздуха, (Cв=1,3)

t_Н - температура наружного воздуха,^ос;

t_В - температура воздуха в грузовом помещении,^ос;

r - теплота конденсации водяного пара из наружного воздуха (r=2,55 кдж/ч или r=2,89 кДж/ч)

f`,f```- максимальное количество влаги при температурах соответственноt_Н иt_В;

φ`, φ``- относительная влажность воздуха, поступающего в вагон и выходящего из него;

τ - время следования по участку;

f`, φ` - количество влаги в наружном воздухе;

f```, φ``- количество влаги внутри вагона.

Согласно требованию ППГ, мясо мороженное не подлежит вентилированию, поэтому количество энергии Q₄ не учитывается.

Q₅ - теплоприток, эквивалентный работе вентиляторов в грузовом помещении вагона.

Q₅=(N*n*ŋ*τ/24)t_уч,

где N- мощность электродвигателя вентилятора, кВт (2 кВт);

n- число электродвигателей (4);

ŋ - КПД электродвигателей (0,85-0,95);

τ- продолжительность работы электродвигателя (5-11 час/сутки);

t_уч - время следования по участку.

Q₆ - теплоприток от перевозимого груза и тары при охлаждении в вагоне:

Q₆=(((С_ГР*m_гр+С_m*m_m)/z*(t_в-t_н)/z)+q_б*m_гр)*t_уч,

где: С_гр, С_m - теплоемкость груза и тары, (С_ГР=3,25 кДж/кг*к, С_m=2,5

кдж/кг*к);

m_гр,m_m - масса груза и тары, кг;

t_в, t_н- начальная и конечная температура груза и тары,^ос;

z- время, в течении которого необходимо снизить температуру (согласно ППГ 60-70 ч);

q_б - биологическое тепло, выделяемое продуктами растительного происхождения.

Общее количество тепла, которое должно быть отведено через поверхность приборов охлаждения составляет:

Q₀=Q₁+Q₂+Q₃+Q₄+Q₅+Q₆

Все шесть теплопритоков к охлаждающим приборам практически никогда не действуют одновременно. При перевозке мороженного мяса вагон подается под погрузку термически подготовленным и в пути следования не вентилируется. Следовательно не учитывается Q₄ иQ_6.

Пример расчета теплопритоков для участка ст. Ташкент- ст. Кзыл-Орда:

При F₁=180,9 м²,F₂=6,1 м²,Δt₁=43^ос, Δt₂=54^ос,τ=29 ч.

Q₁=((180,9*43+6,1*54)*0,32)*29=75 квт

Q₂+Q₃=0,35*75=26 квт

При N=1 квт,n=4, ŋ=0,9,τ=8,t_уч=29 ч

Q₅=(1000*1*4*0,9*8/24)*29=34,8 квт

Q₀=75+26+35=136 квт

Расчет теплопритоков для остальных участков сведем в таблицу 2.1.

Таблица 2.1.

Теплопритоки

Наименование участков	Q1	Q2+Q3	Q5	Q0
Ташкент Кзыл-Орда	75	26	35	136
Кзыл-Орда Аральское море	60	21	23	104
Аральское море Оренбург	129	45	61	235
Оренбург Сызрань	76	27	36	139
Сызрань Рязань	81	28	43	152
Рязань Москва	44	15	24	83
Москва С. Петербург	73	26	42	141
Σ				990

2.2. Расчет холодопроизводительности компрессора

На основании диаграммы расхода холода (Приложение) для условия следования вагонов по одному из «трудных» участков находится рабочая холдопроизводительность установки. «Трудным» считается участок с максимальным теплопритоком.

Q_Р^НЕТТО=Q₀/T_УЧ

где: T_УЧ - время проследования «трудного» участка с учетом простоев на станциях.

По диаграмме видно, что «трудным» участком является Кзыл-Орда Аральское море с временем следования T_УЧ=22+1=23 ч

Q_Р^НЕТТО=136/23=5,9 квт/ч

Холодопроизводительность установки брутто:

Q_Р^брутто=Q_Р^НЕТТО*β

где: β - коэффициент брутности, учитывающий потери в аппаратах коммуникациях, удаление снеговой шубы с поверхности воздухоохладителя и др. (1,15-1,2)

Q_Р^брутто=5,9*1,15=6,8 квт/ч

Полученная холодопроизводительность пересчитывается в стандартную по формуле:

Qст=Q_р^бр(q_v^ст*λ^ст/q_v^р*λ^р)

Где q_v^ст - объемная холодопроизводительность хладагента для стандартных условий, кдж/м³

q_v^р - тоже для рабочих условий;

λ^ст - коэффициент подачи хладагента для номинальных условий;

λ^р - тоже для рабочих условий.

Стандартные условия:

T_{кипения}=-15^ос;

T_{конденсации}=+30^ос;

T_{переохлаждения}=+25^ос;

T_{всасывания}=-15^ос;

Рабочие условия:

T_{кипения}=-9-6=-15^ос;

T_{конденсации}=(34+5)+3=+42^ос;

T_{переохлаждения}=33+2=+35^ос;

Тогда q_v^ст=1339кдж/м³,q_v^p=1172 кдж/м³,λ^ст=0,72,λр =0,67

Qст=6,8*(1339*0,72/1172*0,67)=8,4 квт

По стандартной холодопроизводительности подбирается компрессор ФУБС-9

Характеристика компрессора:

Число цилиндров-4

Ход поршня, мм –50

Частота вращения коленчатого вала, об/мин –960

Диаметр цилиндра, мм –67,5

Объем опис. Поршнями, м³/ч –82,5

Потребляемая мощность, квт –4,5

Масса, кг –200

Холодопроизводительность при стандартном режиме, квт –10,4

2.3. Расчет конденсатора

Расчет конденсаторов сводится к их теплопередающей поверхности, по величине которой конструируют их или подбирают стандартные.

Поверхность теплопередачи определяется по формуле:

F_к=Q_к/k*Δt=Q₀^бр+N_э^ком/q_к

где: Q_к - тепловая нагрузка на конденсатор, квт;

k- коэффициент теплопередачи, вт/м²к

Δt - средняя разность температур между хладагантом и окружающей средой;

q_к - удельная тепловая нагрузка конденсатора, вт/м²;

N_э^ком - потребляемая мощность электродвигателя.

F_к=(6,8+4,5)*10³/(32*10)=35,3 м²

Следовательно нам необходим конденсатор с поверхностью теплопередачи 35,3 м²

2.4. Расчет испарителя

Расчет испарителя сводится к определению поверхности их теплопередачи в м²:

F_И=Q₀/k_И* Δt=Q₀/q_И

Где k_И - коэффициент теплопередачи, вт/м²к;

Q₀ - необходимая рабочая холодопроизводительность, вт;

q_И - удельные тепловые нагрузки на аппараты, вт/м²

F_И=6800/(30*6)=37,8 м²

Следовательно, нам необходим испаритель с поверхностью теплопередачи 37,8 м².

2.5. Расчет мощности электропечи

Необходимая мощность электропечей определяется по формуле:

N_Э=Q_ОТ/ŋ_Э

Где Q_ОТ - теплопотери вагона в холодное время года при перевозке груза с отоплением

Q_ОТ=Q₁+Q₃+Q₄-Q₅

Где Q_1,Q_3,Q₄ - соответственно теплопотери через ограждение, неплотности кузова и при вентилировании грузового помещения вагона, вт;

Q5 - эквивалентное тепло при работе вентиляторов, которое поступает в грузовое помещение, вт;

Расчет теплопотерь ведется по массовому грузу (фрукты, ягоды) при наружной температуре воздуха –12^ос, для одного часа работы электропечи. Температуру внутри вагона принимаю +3^ос.

Теплопотери через ограждения кузова вагона:

Q₁=180,9*(3-(-12))*0,32=868 вт

Теплопотери через неплотности кузова:

Q₃=0,1*Q₁=87 вт

Теплопотери Q₄не учитываются, т.к. фрукты и ягоды не вентилируются согласно ППГ.

Теплопотери, эквивалентные работе вентиляторов:

Q₅=1000*1*4*0,8*5/24=667 вт

Теплопотери вагона в холодное время:

Q_ОТ=868+87-667=288 вт

Мощность электропечи:

N_Э=288/0,83=347 вт/ч

Для погашения этих холодопритоков в грузовом помещении достаточно, чтобы работала электропечь мощностью в 2 кВт/ч, которая будет отапливать вагон до необходимой температуры транспортировки.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПУНКТОВ ЭКИПИРОВКИ РПС

Экипировка рефрижераторных вагонов может производиться как в рефрижераторных депо (основные пункты), так и вне него (вспомогательные пункты). На этих пунктах производится снабжение секций дизельным топливом, хладагентом, водой, смазочными материалами, доливка электролита в аккумуляторные батареи.

Расстояние между экипировочными пунктами зависит от емкости топливных баков, суточного расхода, скорости продвижения рефрижераторных секций и АРВ. Для погашения теплопритоков в РПС периодически необходимо включать холодильные установки. За один час работы холодильных установок дизель пяти-вагонной секции расходует 20 кг, а АРВ около 7 кг дизельного топлива. Возможное время включения дизеля составляет:

Т=(С₁-С₂)/С₃, ч

Где С₁ - полный запас дизельного топлива, кг;

С₂ - резервный запас топлива, кг;

С₃ - часовой расход топлива, кг/ч.

Дизельное топливо в баке используется не полностью и составляет для пяти-вагонной секции С₁-С₂=3700 кг, для АРВ- С₁-С₂=400 кг

Следовательно, дизель пятивагонной секции можно включать Т=3700/20=185 ч, для АРВ- Т=400/7=57 ч.

Количество выработанного холода за один час определяется согласно графику холодопроизводительности холодильной установки. Условно принимаю, что эти графики аналогичны и составляют 12 квт/ч. При этой производительности поглощение всех теплопритоков по графику теплового баланса произойдет через 106 часов.

Так как для пятивагонной секции время за которое происходит погашение теплопритоков меньше времени расхода топлива в топливных баках (106 ч<185 ч), то пункт экипировки следует предусмотреть на ст. Ташкент, а в пути следования не экипировать.

Для АРВ 57<106 ч, следовательно на станции Оренбург необходимо предусмотреть экипировку.

4. ТЕХНОЛОГИЯ ОБСЛУЖИВАНИЯ РПС

В процессе эксплуатации рефрижераторного подвижного состава технологическое оборудование подвергается постепенному изнашиванию, старению и разрушению, в результате чего дизельное, холодильное, электрическое оборудование теряет точность, прочность и производительность. Для своевременного поддержания оборудования в исправном рабочем состоянии предусматривается система планово-предупредительного ремонта, которая устанавливает сроки и виды проведения ремонтов и технических осмотров.

К основным видам планово-предупредительного ремонта РПС относятся: деповской и заводской.

Техническая документация рефрижераторного поезда и секции следующая: инструкция по эксплуатации оборудования, маршрут (ф.ВУ-83), рабочий журнал (ф. ВУ-84 и ф. ВУ-85), книга учета ремонта оборудования (ф. ВУ-87), журнал регламентных работ (для БМЗ) и отчет о работе бригады поезда (секции). Маршрут РПС – документ, на основании которого составляют отчет о работе и использовании РПС. В маршруте отмечают время нахождения поезда или секции в рабочем состоянии и под промывкой. В рабочих журналах отражают работу оборудования, температурный и вентиляционный режимы при перевозке скоропортящихся грузов. Заполненный журнал обслуживающая бригада сдает в депо приписки для обработки и хранения в архиве. В книгу учета ремонта оборудования записывают все профилактические работы, выполняемые по графику, а также все внеплановые ремонтные работы во время рейса.

В профилактический и деповской ремонт рефрижераторные вагоны направляют в соответствии с графиком, утвержденным службой вагонного хозяйства дороги приписки, на основании уведомления ф. ВУ-23 и сопроводительных листов ф. ВУ-26. Следуют они в рефрижераторное депо для выполнения текущего ремонта на основании этих же документов, выдаваемых начальнику станции начальником вагонного депо по месту нахождения поезда (секции) по заявке начальника поезда (секции), о чем в маршруте должна быть сделана отметка.

Депо выполняет деповской, текущий ремонт и экипировку РПС, а также организуют обслуживание секций в процессе эксплуатации.

При повреждении, объем которого относится к заводскому ремонту, вагоны направляют по указанию службы вагонного хозяйства на специализированные заводы на основании акта ф. ВУ-25, который подписывает начальник вагонного депо. В процессе приемки составляется дефектная ведомость, в которой отмечаются плановые и внеплановые работы, комплектность оборудования, объем работ по модернизации. Акт об окончании заводского ремонта подписывает бригада от депо приписки, представители завода и инспектор-приемщик ЦВ МПС. Вагоны зачисляются в вагонный парк согласно уведомлению ф. ВУ-36.

Для АРВ установлены следующие виды и периодичность обслуживания:

• ТО-1 – при погрузке:

• ТО-2 – в пути следования груженых вагонов через 24-30 часов;

• ТО-3 – при выгрузке;

• УТО-1 – через 120-180 часов работы дизель-генераторов;

• УТО-2 – через 460-500 часов работы дизель-генераторов, но не реже одного раза в 6 месяцев.

Техническое обслуживание проводится с целью контрольной проверки параметров работающего оборудования и настройки его на необходимый режим работы. Укрупненное техническое обслуживание включают в себя также профилактические работы.

Для РПС установлены несколько видов ремонтов:

• ЗР-1 заводской ремонт 1-го объема – выполняется через 8 лет после постройки или ЗР-2;

• ЗР-2 – через 6 лет после ЗР-1;

• ДР деповской ремонт – через 2 года после постройки или ЗР-2, затем через каждые 1,5 года.

Рис. 4.1. График ремонтов и технического обслуживания РПС

- постройка; - списание; - заводской ремонт 1-го

объема;

- заводской ремонт 2-го объема; - деповской ремонт;

- укрупненное техническое обслуживание УТО-2.