Конспект лекций

по дисциплине

«устройство и Основы расчёта систем внутреннего оборудования грузовых вагонов»

© В.С. Лесничий

1. Введение

Для обеспечения сохранности в пути следования грузов требующих определённых температурных режимов – скоропортящихся грузов грузовые вагоны и контейнеры должны иметь теплоизоляционные свойства. Такие вагоны и контейнеры называют изотермическими.

Для надёжного обеспечения поддержания соответствующих температурных режимов вагоны и контейнеры снабжены холодильно-отопительным оборудованием.

Современные вагоны и контейнеры, не имеющие холодильно-отопительного оборудования, называют термосами, а вагоны и контейнеры, имеющие такое оборудование называют рефрижераторами.

Для обеспечения электроэнергией холодильно-отопительного оборудования должны быть источники бесперебойного питания. В качестве таких источников используют дизель-генераторные установки.

Наличие энергосиловых установок (ЭСУ) на рефрижераторном подвижном составе обусловлено автономностью его работы в пути следования.

ЭСУ обеспечивают снабжение электроэнергией холодильно-отопительных агрегатов (основного оборудования) и вспомогательного оборудования служебных вагонов.

ЭСУ состоит из двух основных частей:

1. двигателя внутреннего сгорания, работающего на жидком топливе;

2. электрогенератора трехфазного переменного тока

Современное состояние парка изотермического подвижного состава

В настоящее время изотермические вагоны находятся как в компании ОАО “Рефсервис”, так и ряде других компаний, занимающихся перевозкой скоропортящихся грузов.

Рыночные механизмы и изменения экономической ситуации, а также развитие пищевой промышленности обусловили структурные изменения в парке подвижного состава для перевозки СПГ.

В настоящее время эксплуатируются следующие подвижные единицы изотермического подвижного состава:

1. 5-вагонная реф. секция постройки ГДР - ZB-5,

2. АРВ-Э постройки ГДР,

3. 5-вагонная реф. секция Брянского машиностроительного завода РС-4,

РС-5,

4. вагон-термос постройки ГДР - ТН-201,

Кроме того, существуют некоторые типы специализированных изотермических вагонов для перевозки конкретного вида груза.

5. рефрижераторные контейнеры зарубежного производства.

Кроме того, существуют некоторые типы специализированных изотермических вагонов для перевозки конкретного вида груза.

Основные требования, предъявляемые к подвижному составу для перевозки СПГ:

• возможность стабильного поддержания необходимой температуры внутри грузового помещения в различных климатических условиях,

• обеспечение необходимой скорости охлаждения плодов и овощей до температуры транспортировки, а также нормальной вентиляции и циркуляции воздуха,

• хорошие теплоизоляционные свойства кузова,

• автоматизация работы оборудования и систем контроля температуры в РПС,

• высокий уровень надежности оборудования в условиях поездки.

2 Теплотехнические качества кузова изотермического подвижного состава Коэффициент теплопередачи

Основной технической характеристикой для определения теплопередающих свойств кузова является коэффициент теплопередачи К_пр (состоит из суммы коэффициентов теплопередач однородных поверхностей).

Теплообмен определяется по формуле:

Q = K_пр×F×(t_н – t_в),

где t_н – температура наружного воздуха;

t_в – температура внутреннего воздуха.

К факторам, влияющим на коэффициент теплопередачи, относятся:

1. свойство материала теплоизоляции;

2. толщина слоя (ограничение по внутреннему пространству);

3. общая площадь поверхности;

4. механические воздействия;

5. температурно-влажностные колебания.

С учетом этих факторов для обеспечения срока службы вагона с обеспечением требуемых технических характеристик коэффициент теплопередачи необходимо принимать с некоторым запасом.

Для определения приведенного коэффициента теплопередачи все части кузова необходимо разделить на однородные поверхности (пол, стены, крыша).

Для каждой отдельно взятой поверхности будет определен коэффициент К_i:

,

где α_н, α_в – коэффициенты теплоотдачи поверхностей соответственно с наружной и внутренней поверхности. Они определяются по формулам: α_н = α_кн+α_лн; α_в = α_кв+α_лв.

δ_g – толщина слоя;

m – количество слоев;

λ – коэффициент теплопроводности.

Величина коэффициента теплопередачи в конечном итоге влияет на величину теплопритока через ограждение кузова, а от этой величины будет зависеть требуемая мощность холодильно-отопительного оборудования.

Зная мощность мощность применяемого оборудования W можно определить достаточный коэффициент теплопередачи по формуле:

.

Площадь F определяется как усредненная площадь:

,

где F_в – внутренняя площадь ограждений кузова;

F_н – наружная площадь ограждений кузова.