31

Петербургский

государственный университет путей сообщения

Министерства путей сообщения Российской Федерации

(ПГУПС—ЛИИЖТ)

_____________________________________________________________________________

Кафедра «Логистика и коммерческая работа»

ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ

РЕФРИЖЕРАТОРНЫХ

ТРАНСПОРТНЫХ МОДУЛЕЙ

Методические указания

Санкт-Петербург

2003

Приводится усовершенствованная методика теплотехнического расчёта рефрижераторных транспортных модулей при решении проектных и эксплуатационных задач, связанных с перевозкой скоропортящихся грузов, а также при моделировании теплообменных процессов в гружёном рейсе.

Предназначены для студентов ПГУПС специальностей «Организация перевозок и управление на транспорте» и «Коммерция». Могут быть использованы специалистами в области хладотранспорта.

Составил доцент В.В. Ефимов.

Список сокращений

АРВ‑Э	—	автономный рефрижераторный вагон со служебным отделением
ИВ‑термос	—	грузовой вагон рефрижераторной секции из холодного отстоя, переоборудованный или эксплуатируемый в опытном порядке без холодильно-отопительного оборудования как одиночный изотермический вагон в режиме термос, а также автономный рефрижераторный вагон без служебного помещения, переоборудованный под вагон‑термос
РС	—	рефрижераторная секция
УВ‑термос	—	универсальный вагон‑термос

Введение

Определение количества теплоты или мощности теплового потока, поступающего в грузовое помещение изотермического транспортного модуля (вагона, контейнера) от окружающей среды и груза, относится к теплотехническим расчётам.

Такие расчёты необходимы при решении различных проектных и эксплуатационных задач хладотранспорта. Теплотехнические расчёты, выполняемые в учебных целях, позволяют закрепить знания по основным технологическим параметрам условий перевозок скоропортящихся грузов. Эти расчёты помогают понять суть процессов теплообмена, протекающих в системе окружающая среда – груз – транспортный модуль, анализировать и прогнозировать возможные причины нарушения условий перевозок, приводящих к порче продуктов.

Прежде, чем приступить к теплотехническим расчётам, необходимо ознакомиться с условиями перевозок рассматриваемого груза в вагонах, контейнерах [1], [2].

Используемые в расчётах эмпирические коэффициенты и выражения получены путём многофакторного анализа и обобщения контрольно-опытных перевозок скоропортящихся грузов, проведённых учёными ПГУПС–ЛИИЖТ на рефрижераторных секциях в период с 1983 по 1990 г.г.

Основными исходными данными для теплотехнического расчёта являются:

грузовая и теплотехническая характеристики применяемого изотермического транспортного модуля (прил. 1);

рекомендуемый температурный режим перевозки груза (прил. 2);

вид и состояние термической подготовки груза, его начальная температура;

теплофизические характеристики груза, упаковки, тары и средств пакетирования (прил. 3, 4, 5);

способ формирования штабеля груза в транспортном модуле и характеристика плотности погрузки (прил. 6);

период перевозки и температура наружного воздуха;

надёжность расчёта теплопоступлений.

1. Цели, методы и надёжность теплотехнических расчётов

Теплотехнические расчёты выполняют:

при определении расчётной тепловой нагрузки на проектируемое холодильно‑отопительное оборудование или теплоизоляционный материал изотермических транспортных модулей;

при оценке экстремальных условий перевозки груза (выход из строя дизель‑генератора, холодильной или отопительной установки, выявление причин нарушения температурного режима);

при определении фактического расхода дизельного топлива в экономических расчётах;

при разработке предельных сроков и других условий перевозки скоропортящихся грузов в транспортных модулях;

при определении сфер рационального использования транспортных модулей в различных режимах эксплуатации, включая условия перевозок, не предусмотренные Правилами.

В зависимости от поставленной цели теплотехнический расчёт выполняют аналитическим или графоаналитическим методами.

Для проектных целей используют только аналитический метод расчёта мощности теплопритоков. При этом параметры окружающей среды задаются постоянными, с высокой надёжностью. Так, рефрижераторные вагоны строят в нашей стране с учётом эксплуатации при температурах наружного воздуха в летний период до 45^оС и в зимний период – до минус 45^оС, обеспечивая при этом температуру воздуха внутри грузового помещения соответственно летом до минус 20^оС и зимой – до 14^оС.

Аналитический метод расчёта теплопритоков применяют также для решения общих эксплуатационных и экономических задач, когда транспортный модуль перемещается в однородной климатической зоне с незначительными колебаниями температуры наружного воздуха на маршруте. В этом случае температуру наружного воздуха принимают усреднённо‑постоянной на протяжении всей рассматриваемой климатической зоны с заданной надёжностью.

При оценке работоспособности холодильно‑отопительного оборудования в неординарных условиях, при определении расхода дизельного топлива на маршруте с разными климатическими условиями или при моделировании процессов теплообмена в грузовом помещении транспортного модуля используют графоаналитические расчёты. Суть таких расчётов заключается:

в графическом сопоставлении фактической производительности холодильно-отопительного оборудования и мощности всех теплопоступлений внутрь изотермического транспортного модуля в зависимости от температуры наружного воздуха, времени суток, периода года, скорости движения на маршруте и др.;

в возможности представить в наглядном виде динамику теплового баланса, а также динамику изменения температурных полей наружного воздуха, воздуха и груза внутри изотермических транспортных модулей во времени и в условиях максимально приближённых к действительности.

Для этого маршрут перевозки груза разбивают либо на равные участки с требуемым шагом, либо на участки с однородными климатическими условиями, и на каждом участке определяют тепловой баланс. Точность графоаналитического определения теплового баланса увеличивается с сокращением величины промежутков (по времени), на которые разбивают маршрут перевозки груза.

Любой теплотехнический расчёт должен учитывать влияние случайных факторов на теплообменные процессы в системе окружающая среда – транспортный модуль – груз, например, колебание температуры наружного воздуха, направление ветра, срок эксплуатации модуля. Кроме того, одновременное воздействие ряда факторов в отдельных случаях не всегда целесообразно, а иногда затруднено, описывать формулами. Поэтому к определению теплопритоков применяют вероятностный подход, обеспечивающий требуемую (в зависимости от поставленной цели) надёжность расчётов. Эта надёжность учитывается соответствующими квантилями. Чем больше факторов учитывают формулы, тем меньшую надёжность следует использовать в теплотехнических расчётах.

В проектных расчётах обычно учитывают ограниченное количество случайных факторов. Поэтому здесь надёжность определения теплового баланса должна быть весьма высокой.