В.Е. ПИГАРЕВ, П.Е. АРХИПОВ

ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ И УСТАНОВКИ

КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА

Утверждено Департаментом кадров

иучебных заведений МПС России

вкачестве учебника для студентов

техникумов и колледжей железнодорожного транспорта

МОСКВА

2003

1

УДК 629.463.125+629.4.048

ISBN 5-89035-122-2

Рассмотрены теоретические основы холодильных машин и установок кондиционирования воздуха подвижного состава, принципы выбора и расчёта их элементов, особенности конструкции, эксплуатации и технического обслуживания холодильного оборудования, а также его техническая диагностика и методы испытания.

Учебникнаписанвсоответствиисгосударственными требованиямикобязательному минимуму содержания и уровню подготовки выпускников техникумов и колледжей железнодорожного транспорта по программе дисциплины «Холодильные машины иустановки кондиционирования воздуха», специальности 1707 Техническая эксплуатация подвижного состава железных дорог, специализации 1707.03 Установки и электрические аппараты вагонов.

Предназначен для студентов техникумов и колледжей железнодорожного транспорта; может быть также использован персоналом вагонного хозяйства, связанным с эксплуатацией и ремонтом подвижного состава.

УДК 629.463.125+629.4.048 ББК 39.22

Рецензенты : главный инженер Департамента вагонного хозяйства МПС России В.А. Чижов; заместитель главного инженера ФГУП «Воронежский вагоноремонтный завод им. Э.Тельмана», канд. техн. наук В.Т. Бахтин; преподаватель Московского коллежда железнодорожного транспорта А.В. Щепетов; преподавательВоронежскогоэлектромеханическогоколледжажелезнодорожного транспорта Е.П. Стрыжаков.

Пигарев В.Е., Архипов П.Е., 2003 ISBN 5-89035-122-2 Издательство «Маршрут», 2003

УМК МПС России, 2003

2

ВВЕДЕНИЕ

Холодильная техника — высокоразвитая отрасль промышленности, способная удовлетворять самыеразнообразные требования, возникающие в связи с необходимостью отводить теплоту от различных объектов.

Холодильная машина — это замкнутая система из аппаратов и устройств, предназначенныхдляосуществленияхолодильногоцикла. Используютхолодильныемашиныдляохлажденияразнообразной продукции ниже температуры окружающей среды и для непрерывного поддержания заданной температуры в течение необходимого времени.

Холодильная установка включает в себя холодильную машину, приборы автоматики, трубопроводы и сооружения, необходимые для проведения технологических процессов.

В 1834 г. была изобретена компрессионная холодильная машина. Искусственноеохлаждениеначалиприменятьпризаготовке, обработке итранспортировкескоропортящихсяпродуктов. Перваяустановкадля замораживаниямясабылапостроенавАвстралиив1861 г. Такоемясо впервые было перевезено в 1876 г. на судне-рефрижераторе с машинным охлаждением. Изотермические вагоны с ледяным охлаждением началиэксплуатироватьвСШАс1858 г. ПервуюхолодильнуюмашинувРоссииприменилив1888 г. нарыбныхпромыслахвАстрахани. В настоящеевремяпрактическинеттакойотраслипромышленности, где бы не применялся искусственный холод.

Холодильное хозяйство страны носит комплексный характер и представляет собой единую холодильную цепь, охватывающую все последовательные звенья производства, хранения, транспортировки и реализации пищевых продуктов.

Железнодорожный хладотранспорт — одно из ведущих звеньев непрерывной холодильной цепи, представляющей собой технологическую систему, обеспечивающую подготовку, хранение и транспортировку скоропортящейся продукции.

Перевозка скоропортящихся грузов связана с определёнными температурными режимами, поэтому энергетика рефрижераторного подвижного состава, кроме охлаждения груза в летнее время, предусматривает его обогрев зимой.

3

Основнойэлементсовременногожелезнодорожногохладотранспорта — рефрижераторный подвижной состав — имеет общую или индивидуальнуюдлякаждоговагонаэнергетическуюустановкуиисточник получения искусственного холода — холодильную машину.

Выборэнергохолодильногооборудованияиособенностиегоконструкциииэнергетикирефрижераторногоподвижногосоставаобусловленыспецификойтехнологиижелезнодорожногохладотранспорта. Конструктивные особенности оборудования в основном определяютсягабаритомподвижногосостава. Этообстоятельствовызываетвысокиеудельныетепловыенагрузкирефрижераторных вагонов, что влечет за собой продолжительное время включения машинного оборудования, ужесточая требования к его надежности, а также интенсифицируетпроцессыусушкигрузаипотериегомассы. Пространственная ограниченность вагона создает трудности и в размещении и обслуживании машинного оборудования. Конструктивныеособенности, вытекающие из ограниченности габаритов и особенности геометрии вагонов, обостряют требования по поддержанию допустимых температурных градиентов пообъемуперевозимого груза.

Длявыполнениясвоейосновнойзадачижелезнодорожныйхладотранспорт располагает: специальным подвижным составом, пунктами экипировки вагонов и их обслуживания, снабжения хладоносителем, специализированными депо, пунктами санитарной обработки вагонов, другими стационарными и передвижными устройствами.

В соответствии с Соглашением о международных перевозках скоропортящихся пищевых продуктов и транспортных средствах доставки, предназначенных для этих перевозок, разработанным ЕвропейскойэкономическойкомиссиейООН(ЕЭКООН), весьподвижной состав хладотранспорта подразделяют на:

вагоны-термосы, кузов которыхобразуют: теплоизоляционныестены, крыша, полидвери, позволяющиеограничитьтеплообменмежду внутренней и наружной поверхностями грузового помещения;

вагоны-ледники, имеющие источник естественного холода с готовым холодоносителем (сухой лед, жидкий азот, эвтектические плиты и т.п.); в ряде конструкций подвижного состава подобного типа предусматривают системы автоматического регулирования подачи холодоносителя, обеспечивающие режим поддержания заданной температуры;

4

рефрижераторный подвижной состав — 5-вагонные секции и автономные вагоны, имеющие общую или индивидуальную для каждого вагона энергетическую установку и источник получения искусственного холода — холодильную машину;

отапливаемые вагоны, оснащенные установками, позволяющими обеспечить и автоматически поддержать заданный температурный режим обогрева грузового помещения.

В настоящее время находят применение изотермические контейнеры, охлаждаемые навесными или встроенными холодильно-ото- пительными агрегатами. Их масса брутто колеблется от 5 до 30 т. Более широкая градация изотермических контейнеров предусмотренамеждународнымстандартом(массабрутто30, 25, 20, 10, 7,5 т). Высота и ширина всех стандартизированных контейнеров 2438 мм. Наконтейнеры, используемыедляперевозкискоропортящихсягрузов в международном сообщении, распространяются также таможенные предписания, морской регистр, требования бюро стандартов и др.

Крупнотоннажные контейнеры, специализированные для перевозки пищевых продуктов, классифицированы по наличию источников холода, типу применяемой системы охлаждения или отопления. В соответствии с международными требованиями контейнеры проектируютдляэксплуатациипринаружныхтемпературахот+45 до –45 °C. Системы охлаждения (отопления) должны сохранять работоспособность при наружных температурах от +55 до –50 °C и атмосферном давлении от 86,5 до 167 кПа.

Кноминальным(расчетным) условиямприпроектированииизотермических контейнеров отнесены: температура грузового помещения –20 °C при температуре наружного воздуха +45 °C для рефрижераторныхконтейнерови+16 и–40 °C соответственнодляотапливаемых контейнеров.

Характерная особенность таких контейнеров состоит в том, что они унифицированы по внешним и присоединительным параметрам с большегрузными контейнерами общего назначения.

Холодоснабжениебольшегрузныхизотермическихконтейнеровможетосуществлятьсяотмашиннойхолодильнойустановки, установкис жидким азотом или сухим льдом. Машинным охлаждением оснащено около90 % паркаизотермическихконтейнеров. Важнейшиепреимуще-

5

ства такого охлаждения: универсальность, автономность и экономичность; недостатки— сложностьизготовления, низкаянадежность.

Относительнаяпростота, высокаянадежность, возможностьбыстрого понижения температуры груза и воздуха в грузовом помещении, незначительная естественная убыль — отличительные особенности жидкоазотной и сухоледной систем охлаждения контейнеров.

Внутренний объём контейнеров многих зарубежных фирм массой брутто 20 т составляет 0,75 наружного. Объем грузового помещения 23—26 м3. Наружные габаритные размеры контейнеров: 2,435 × 2,435 × 6,055 м.

Перевозят такие контейнеры на специальном подвижном составе, платформах-автомобилях, судах-контейнеровозах. Впортахобрабатываюткрупнотоннажныеконтейнерынаспециальновыделенных и технически оснащённых причалах-терминалах.

Для дорог страны разработана техническая документация на рефрижераторный контейнер массой брутто 20 т; изготовлены и испытаны опытные образцы контейнеров с машинной и азотной системами охлаждения. Отечественные контейнеры типа СК-5 соответствуют типоразмерам международного стандарта, имеют надежную теплоизоляцию. В их конструкции широко использованы алюминий, его сплавы и стеклопластик.

Температура, влажность, чистота и другие параметры воздуха, если они отвечают нормам, способствуют хорошему самочувствию людей и успешному выполнению многих производственных процессов. Для придания воздуху определенных свойств применяется кондиционирование.

Термин «кондиционирование» воздуха образован от слова «кондиция» и в широком смысле этого слова означает обработку воздуха.

Необходимость применения кондиционирования воздуха в пассажирских вагонах обусловлена их низкой теплоустойчивостью, малымобъемомпомещения, приходящимсянаодногопассажира, атакже быстрым передвижением вагонов, вследствие чего они попадают

вразличные климатические зоны и разные погодные условия.

Вболееузкомираспространенномсмыслекондиционированиевоздуха — это подготовка и поддержание заданных параметров воздуха независимоотизмененияклиматическихипогодныхусловийименнов бытовыхпомещениях, ккоторымотносятипассажирскиевагоны.

6

Вкачествеисточникаискусственногохолодавсовременномподвижном составе используют установки машинного охлаждения с хладоновыми компрессорами. Несмотря на конструктивное совершенство, энергетическую эффективность и хорошие эксплуатационныепоказателихладоновыххолодильныхмашин, идетинтенсивный поиск новых решений в области холодильной техники для установок подвижного состава, включающий разработку и использование более эффективных и экологически чистых хладагентов, а также создание машин принципиально новых типов.

Важная задача совершенствования технологии хладотранспорта — эторазработкаединойавтоматизированнойсистемыуправленияперевозками скоропортящихся грузовразличными видамитранспорта.

7