Контрольні питання

1. Призначення автомобілів і автопоїздів-цистерн ?

2. Класифікація автомобілів і автопоїздів-цистерн по типу транспортування вантажів ?

3. Класифікація автомобілів і автопоїздів-цистерн за конструктивними ознаками ?

4. Маркування автомобілів і автопоїздів-цистерн ?

Лабораторна робота №6 визначення потужності холодильної установки автомобіля призначеного для перевезення вантажів, що швидко псуються

Мета роботи: Визначити теплову продуктивність холодильної установки автомобіля рефрижератора.

5.1. Основні положення

Теплотехнічний розрахунок ізотермічних фургонів виконується для оцінки теплоізоляційних якостей фургона, визначення необхідної холодопродуктивності холодильного обладнання. Кузов ізотермічного фургона являє собою просторову замкнену конструкцію із великою кількістю елементів жорсткості, скрізь які може проникати тепло. Для спрощення розрахунків, наявність теплових містків враховують, гадаючи, що стінки мають однакову, як правило тришарову конструкцію, а отриману величину коефіцієнта теплопередачі збільшують на певну величину - як правило в 1,1...1,3 рази. При цьому гадають, що тепловий режим стаціонарний. Кількість тепла, яке повинна відвести холодильна установка, визначається рівнянням теплового балансу за формулою

(6.1)

де - кількість тепла, що проникає всередину фургона за рахунок різниці внутрішньої та зовнішньої температур;

- кількість тепла, що накопичується в елементах конструкції фургона;

- кількість тепла, що накопичується в самому вантажі та упаковці;

- кількість тепла, яке накопичується в обладнанні, що монтується всередині фургону;

- кількість тепла, яке виділяється самим вантажем внаслідок біологічних процесів, що в ньому відбуваються.

Для спрощення розрахунків в навчальних цілях складові рівняння теплового балансу та не враховують, внаслідок їх незначної величини. Кількість тепла, що проникає всередину фургона визначається за наступною формулою

, (6.2)

де - розрахунковий коефіцієнт теплопередачі фургона;

- середня площа всієї поверхні фургона: стеля, підлога, дві бокові, передня та задня стінки;

та - температури відповідно зовні та у середині фургону;

- час транспортування вантажу.

Розрахунковий коефіцієнт теплопередачі фургона враховує наявність теплових містків і визначається за формулою

, (6.3)

де - коефіцієнт теплопередачі.

Коефіцієнт теплопередачі визначається по відомому з курсу термодинаміки та теплопередачі співвідношенню:

, (6.4)

де - коефіцієнт тепловіддачі від зовнішнього повітря до зовнішньої стінки фургона, . Визначається за формулою Юргенса

, (6.5)

де - швидкість руху автомобіля, м/c;

- коефіцієнт тепловіддачі від внутрішньої стінки до повітря всередині фургону . Визначається за наступною формулою

, (6.6)

де V_ф - швидкість руху повітря всередині фургону в м/с. Якщо всередині не встановлюються пристрої для перемішування повітря, то ця величина зумовлюється швидкістю конвективного руху, яка лежить в межах 0,1 - 1,3 м/c.

- товщина і-го шару стінки фургону;

- коефіцієнт теплопровідності і-го шару стінки фургону.

При перевезенні вантажів , що швидко псуються, їх перед навантаженням , як правило охолоджують (ми не будемо розглядати випадок коли вантаж охолоджується в рефрижераторі). В кінці транспортування температура не повинна бути більшою ніж допустима для даного вантажу. Тому сам вантаж і упаковка може накопичити деяку кількість тепла , яку визначають із наступної формули

, (6.7)

Де - сумарна маса вантажу та упаковки;

- різниця температур на початку та кінці процесу транспортування;

- середня приведена теплоємність вантажу і упаковки. ЇЇ можна визначити за формулою

, (6.8)

Питома середня теплоємність деяких вантажів та матеріала упаковки (кДж/кг·град) наведена в наступній таблиці 5.1

Таблиця 5.1 – Питома середня теплоємність деяких вантажів та матеріала упаковки

Свіжі продукти фрукти і овочі мясо домашня птиця, яйця і риба масло коров’яче сир	3,768 2,72 - 3,14 3,35 2,09 2,72 - 2,93
Заморожені продукти	2,09
Дерево (упаковка)	2,51

Вантажі, що швидко псуються, мають, як правило біологічне походження, і являють собою продукті харчування, або ж сировину для харчування і як кожний біологічний продукт виділяють тепло. Таким чином вантаж сам є джерелом тепла. Кількість тепла, що виділяється вантажем залежить від його типу, температури, і теплотворної здатності. ЇЇ визначають за формулою

, (6.9)

де - маса вантажу;

- час транспортування вантажу;

- питома кількість тепла, що виділяється одиницею його маси.

Питома кількість тепла для деяких продуктів приведена в наступній таблиці 5.2.

Таблиця 5.2 – Питома кількість тепла для деяких продуктів

Найменуваня продукту	Питома кількість тепла, що виділяється дж/кгс при средній температурі всередині кузова С
	0	4 - 5	10
Зелений горошок	0,0872 - 0,1115	0,1648 - 0,2035	0,2035 - 0,3489
Малина	0,0582 - 0,0969	0,1308 - 0,1454	0,2423
Зелені боби	0,0582 - 0,1018	0,0775 - 0,1066	0,1745 - 0,1938
Шпинат	0,0533 - 0,0775	0,1018 - 0,1745	0,2035 - 0,2908
Кольорова капуста	0,0242 - 0,0727	0,0582 - 0,1115	0,1212 - 0,1454
Салат	0,0333 - 0,0533	0,0388 - 0,0775	0,0727 - 0,1454
Сир	0,0485 - 0,0969	0,0727 - 0,1212	0,0969 - 0,1696
Інші продукти	0,0145 -0,0485	0,0242 - 0,0872	0,0291 - 0,0969

Якщо температура зовні більша ніж всередині то тепло, яке проникає всередину кузову треба відбирати. Крім того, треба відбирати тепло, що виділяється самими продуктами. Тому ці величини в рівняння теплового балансу слід підставляти з додатнім знаком. Тепло, яке накопичується в самому вантажі та упаковці, за рахунок різниці температур спочатку і в кінці транспортування ми беремо з від’ємним знаком. Якщо в результаті додавання цих величин ми отримаємо додатне число - то для перевезення вантажу його слід охолоджувати, якщо ж від’ємну - то навпаки нагрівати. А коли . То для перевезення вантаж не потрібно ні охолоджувати ні нагрівати.

Продуктивність холодильної установки визначають наступним шляхом: сумарну кількість тепла множать на коефіцієнт рівний 1,33,( він враховує витрату холода за рахунок дії сонячної радіації, попадання зовнішнього повітря всередину під час відкривання, тощо), а потім ділять цю величину на час транспортування.

. (6.10)

Не слід плутати цю величину з потужністю двигуна холодильної установки.

Коефіцієнт теплопровідності деяких обліцовочних і теплоізоляційних матеріалів (Вт/м ∙ град), наведений в таблиці 5.6

Таблиця 5.3 – Коефіцієнт теплопровідності деяких обліцовочних і теплоізоляційних матеріалів (Вт/м ∙ град)

Сталь	78
Алюміній	168
Полістирол	0,038
Поліуретан	0,035
Пінопласт	0,052
Экспанзит	0,048

Таблиця 5.4 – Вихідні дані

№ варіанта	Швидкість м/с	Товщина (мм) і матеріал стінки			Час перевезення, Z, год	Температура		Перепад температур	Вид вантажу
		зовнішній	внутрішній	теплоізоляція		Зовнішня, ТЗ, Со	Всередині фургона, ТВ, Со
1	10	1 сталь	1 сталь	160	10	15	0	1	Зелений горошок
2	12	1,2 сталь	1,2 сталь	165	11	17	1	2	Малина
3	15	1,3 сталь	1,3 сталь	170	12	19	2	3	Зелені боби
4	20	1,4 сталь	1,4 сталь	175	13	22	3	4	Шпинат
5	17	1,5 сталь	1,5 сталь	180	14	25	4	5	Цвітна капуста
6	18	1 сталь	1 алюм.	185	15	27	5	1	Салат
7	16	1,2 сталь	1,1 алюм.	190	16	30	6	2	Сир
8	11	1,3 сталь	1,2 алюм.	195	17	32	7	3	Зелений горошок
9	19	1,4 сталь	1,3 алюм.	200	18	15	8	4	Малина
10	13	1,5 сталь	1,4 алюм.	200	19	17	10	5	Зелені боби
11	11	1 сталь	1 сталь	160	20	19	0	1	Шпинат
12	19	1,2 сталь	1,2 сталь	165	21	22	1	2	Цвітна капуста
13	20	1,3 сталь	1,3 сталь	170	22	25	2	3	Салат
14	15	1,4 сталь	1,4 сталь	175	23	27	3	4	Сир
15	18	1,5 сталь	1,5 сталь	180	24	30	4	5	Зелений горошок
16	14	1 сталь	1 алюм.	185	25	32	5	1	Малина
17	17	1,2 сталь	1,1 алюм.	190	26	30	5	2	Зелені боби
18	13	1,3 сталь	1,2 алюм.	195	27	32	6	3	Шпинат
19	20	1,4 сталь	1,3 алюм.	200	28	15	7	4	Цвітна капуста
20	12	1,5 сталь	1,4 алюм.	200	29	17	8	5	Салат
21	16	1,3 сталь	1,3 сталь	170	30	19	10	1	Сир
22	19	1,4 сталь	1,4 сталь	175	31	22	0	2	Зелений горошок
23	13	1,5 сталь	1,5 сталь	180	32	25	1	3	Малина
24	17	1 сталь	1 алюм.	185	33	27	2	4	Зелені боби
25	11	1,2 сталь	1,1 алюм.	190	34	16	3	5	Шпинат
26	18	1,3 сталь	1,2 алюм.	195	10	18	4	1	Цвітна капуста
27	15	1,4 сталь	1,3 алюм.	200	15	21	5	2	Салат
28	18	1,5 сталь	1,4 алюм.	200	18	36	6	3	Сир