3. Расчет эксплуатационных тепло-притоков и определение продолжитель-ности работы холодильно-отопительного оборудования при перевозке груза

3.1. Расчет теплопритоков, поступающих в вагон

Существуют четыре основных режима перевозки СПГ :

перевозка низкотемпературных грузов с охлаждением в летний период года ( 1 режим ) ;

перевозка в летний период плодоовощей с охлаждением их в пути следования ( 2 режим ) ;

перевозка предварительно охлажденных грузов ( 3 режим ) ;

перевозка грузов с отоплением в зимний период ( 4 режим ) .

Тепловой расчет изотермических вагонов , работающих в режиме охлаждения , выполняют для наиболее тяжелых условий перевозки - 1 и 2 режимов .

Общее количество тепла ( В_т ), которое должно отво-диться холодильными установками вагона ,перевозящего низкотемпературные , мороженые и охлажденные грузы , может быть определено по формуле ( 3.1. )

Q _тп = Q₁ + Q₂ + Q₃ , Вт (3.1.)

где

Q₁ - теплоприток , поступающий в грузовое помещение вагона через ограждение ( стены, крышу, пол) кузова путем теплопередачи , Вт ;

Q₁ = К_{Э *} F ( t_н - t_в ) , Вт ( 3.2. ) ,

где К_Э - средневзвешенный по поверхности коэффициент теплопередачи кузова вагона в реальных условиях эксплуатации с учетом увеличения его из-за старения и увлажнения теплоизоляционного материала Вт/(м^{2 .} град) ;

F - расчетная теплопередающая поверхность ограждений кузова , м² [ 12 ] .

t_{н ,} t_в - соответственно средняя наружная и внутренняя температуры. Средняя наружная определяется как полусумма наружных температур в пунктах погрузки и выгрузки [11], а средняя внутренняя, как полусумма верхней и нижней температур режима перевозки [ 1 или 15 ] ;

Q₂ - дополнительный теплоприток от воздействия солнечной радиации и при оттайке снеговой “шубы” с воздухоохладителя;

Q₂ = 0,10 ÷ 0,15 _* Q₁

Q₃ - теплоприток , поступающий в вагон с наружным воздухом вследствие инфильтрации его через неплотности кузова; V_{во *}  ( i_н - i_в )

Q₃ = ^{________________________________} , (3.3.)

3,6

где

V_во - воздухообмен через неплотности кузова , м³/ч ;

V_во = V_{гр *} К_во (3.4.)

V_гр - объем грузового помещения вагона , м³ [ 7 ] ;

К_во - коэффициент воздухообмена, ч ^-1 , принимается

равным от 0,3 до 1,0 в зависимости от типа РПС и срока эксплуатации ;

 - плотность воздуха при температуре t_н , кг/м³[12];

i_{н и} i_в - энтальпия воздуха снаружи и внутри вагона,

кДж/кг.

Её определяют по диаграмме i - d в зависимости от температуры и влажности воздуха [9 или 12 ] ;

При перевозке неохлажденных плодоовощей различают два этапа: 1-й - охлаждение груза и тары до температуры перевозки; 2-й – перевозка охлажденного груза ( рис. 3.2.).

В этом случае теплопритоки рассчитываются отдельно для каждого этапа. На 1-м этапе :

Q_тп^I = Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₅ + Q₆ + Q₇ , Вт (3.5.)

Первые три слагаемых рассчитываются таким же образом, как и при первом режиме , но при средней температуре в вагоне за период сбива температуры груза и наружной температуре в пункте погрузки.

Q₅ - теплоприток от вентилирования грузов ( замены воздуха грузового помещения наружным), Вт. Учитывается только при перевозке грузов с вентилированием [ 9 или 15 ] .

n_{кр *} V_{гр *}  (i_н - i_в)

Q₅ = ^{____________________________} , (3.6.)

3,6

где n_кр - кратность вентилирования грузового помещения , объемов в час .В расчет принимается равной 0,4 ч^-1.

Q₆ - тепло, отнимаемое от перевозимых грузов и тары, в которую они упакованы , при охлаждении во время перевозки ;

( c_{г *} G_г + с_{т *} G_т ) ( t_гн - t_гк )

Q₆ = ^{__________________________________________________} , Вт ( 3.7. )

3,6 _* _охл

где c_{г и} с_т - соответственно теплоемкость груза и тары ,

кДж/(кг К) [ 12 ] ;

Для плодоовощей : c_г = 3,6 кДж/( кг^. град. );

c_т = 2,7 кДж/(кг^. град.)

G_г и G_т - соответственно масса груза и тары в вагоне, кг. Принимается из раздела по расчёту технической нормы загрузки заданного типа РПС заданным грузом ;

t_гн и t_гк - начальная и конечная температура груза ;

_охл - продолжительность охлаждения плодоовощей, ч [12]. Ориентировочно может приниматься равной для 5-вагонных секций БМЗ типа РС-4 и РС-5 , а также секций ZВ-5 выпуска после 1976 г. – 50 , 30 и 10 ч при начальной температуре груза соответственно 30 , 20 и 10^ОС , для АРВЭ - в полтора раза меньше, для остальных типов РПС – 60 , ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­35 и 10 ч при тех же температурах.

Q₇ - биологическое тепло, выделяемое плодоовощами при перевозке;

Q₇ = q_{б *} G_{г ,} Вт ( 3.8. ) ,

где q_{б =} q_о е^аt

q_б - удельный тепловой поток дыхания при данной темпе ратуре t, Вт/кг_;

q_о - то же при 0^оС ;

а - температурный коэффициент, зависящий от вида

продукта , 1⁰С

Значения q_о и а приведены в табл. 3.1.

Таблица 3.1.

Величина q₀ и а для плодов и овощей

Вид продукта	q0, Вт/кг	а, 1/С	Вид продукта	q0, Вт/кг	а, 1/С
Апельсины	0,011	0,073	Дыни	0,031	0,125
Виноград	0,014	0,128	Яблоки	0,012	0,093
Груши	0,016	0,060	Капуста	0,014	0,078
Лимоны	0,011	0,072	Огурцы	0,020	0,119
Персики	0,024	0,114	Помидоры красные	0,011	0,114
Сливы	0,019	0,115	Помидоры зеленые	0,006	0,153

При расчете q_б величину t на режиме охлаждения плодоовощей следует принимать равной средней температуре груза между начальной и конечной , а на период перевозки охлажденного груза t = t_гр^к .

На втором этапе определяются те же теплопритоки , что и на первом, кроме Q₆ , но при других температурах внутри и снаружи вагона.