Материал: Kholodok_Gulyaev

2 Теплотехнические расчёты рефрижераторного подвижного состава

Цель теплотехнических расчётов – нахождение количества тепла ( ), поступающего в грузовое помещение вагона для определения холодопроизводительности приборов охлаждения и приборов отопления.

К перевозке предъявлено масло животное. Транспортировка будет осуществляться в 5-вагонной секции ZB-5.

Общее количество тепла, которое должно быть отведено через поверхность приборов охлаждения вычисляется по формуле:

где - количество тепла, поступающего в грузовое помещение вагона от наружного воздуха и воздуха машинного отделения через ограждения кузова вагона, Вт;

- количество тепла, поступающего в грузовое помещение вагона от воздействия солнечной радиации;

- количество тепла, поступающее в грузовое помещение через неплотности кузова вагона;

– количество тепла, поступающего в грузовое помещение при вентилировании вагона;

- количество тепла, поступающего в вагон, эквивалентное работе вентиляторов в грузовом помещении;

- количество тепла, поступающего в грузовое помещение от перевозимого груза и тары при охлаждении в вагоне.

где - площадь теплопередающей поверхности грузового помещения, м²:

где - площадь соответственно наружной и внутренней теплопередающих поверхностей, м².

F_н =2*(21*3,1+3,1*2,354+21*2,354)= 243,66 м²

F_в =2*(48,1+17,815*2,354+2,7*2345)= 192,78 м²

- коэффициент теплопередачи кузова вагона, равный 0,32 Вт/ К.

Данный коэффициент теплопередачи примем на 20% больше конструктивного. Таким образом, =0,384 Вт/ К.

- расчетная температура наружного воздуха, ^оС, определяется по формуле:

, - соответственно усредненные среднемесячная и максимальная температура в заданный период на направлении перевозки, ^оС, принимается по четырем пунктам следования: Курган (рядом с г. Батайск, поэтому температуры схожи) – Челябинск - Кемерово – Тайшет).

Таблица 2.1 – Усредненные среднемесячная и максимальная температуры на направлении (летний период)

^оС;

– температура воздуха внутри грузового помещения вагона при перевозке заданного груза (согласно заданию к перевозке подлежит масло животное, температура перевозки которого колеблется в пределах от -6 до -9 ^оС), следовательно = - 6 ^оС;

Далее рассчитаем количество тепла, поступающего в грузовое помещение вагона от воздействия солнечной радиации:

где - наружная поверхность кузова вагона, подверженная воздействию солнечной радиации, м², принимается равной (0,7- 0,8) ;

– максимальная температура нагрева наружной поверхности вагона, ^оС, принимается =40…50 ^оС;

- продолжительность воздействия солнечной радиации, ч, в летний период принимается =10ч.

Количество тепла, поступающее в грузовое помещение через неплотности кузова вагона:

где - объём воздуха, поступающего в грузовое помещение через неплотности кузова вагона, м³/ч, принимается равным объему грузового помещения вагона (452 м³/ч);

- плотность наружного воздуха, кг/м³ принимается равным 1,165 кг/м³;

- теплосодержание (энтальпия) наружного (при влажности 40%) и воздуха в грузовом помещении (при влажности 80%) вагона, кДж/кг;

3,6 – коэффициент перевода кДж/кг в Вт.

Расчет количества тепла , поступающего в грузовое помещение при вентилировании вагона не производится, так как вентилирование вагона не осуществляется. Соответственно, расчет количества тепла , поступающего в вагон и эквивалентное работе вентиляторов в грузовом помещении, также не производится.

Количество тепла , поступающее в грузовое помещение от перевозимого груза и тары при охлаждении в вагоне также не рассчитываем, т.к данное тепло выделяется только плодоовощами.

Таким образом, общее количество тепла, которое должно быть отведено через поверхность приборов охлаждения составляет:

После определения теплопритоков необходимо рассчитать потребную холодопроизводительность компрессора, которая зависит от температуры кипения, конденсации всасываемых паров и переохлаждения холодильного агента (фреона, аммиака). Потребная рабочая часовая холопроизводительность компрессора при заданном режиме работы холодильной установки для выработки холода, необходимого для обеспечения сохранности качества груза рассчитывается как:

Вт.

Для того чтобы сделать вывод о достаточности установленного компрессора и коэффициенте его использования, необходимо провести сравнение потребной холодопроизводительности компрессора с фактической.

Холодопроизводительность и потребляемая мощность установки зависит от температур: кипения, конденсации, всасывания, переохлаждения. Для всех выпускаемых хладагентов указанные температуры оговариваются в ГОСТ.

Фактическая холодопроизводительность любой холодильной установки определяется именно для стандартных температур работы. Перевод потребной рабочей холодопроизводительности компрессора в стандартную осуществляется по формуле:

где , - объёмная холодопроизводительность при стандартных и рабочих условиях соответственно, кДж/м³, принимаемое по приложению И в зависимости от температуры кипения хладагента и переохлаждения ( =1340,07 кДж/м³, =858,65 кДж/м³);

, - коэффициенты подач при рабочих и стандартных условиях соответственно, определяемые по таблице 5 в зависимости от отношения давления в конденсаторе Р_к к давлению в испарителе Р₀ ( =0,72, =0,6) _.

Полученную холодопроизводительность сравниваем с фактической стандартной холодопроизводительностью компрессора секции ZB-5, которая согласно таблицы 3.3 [2] составляет 10200 Вт.

Коэффициент использования устанавливаемого компрессора для работы в летний период определяется по формуле:

Если коэффициент >1, то одного компрессора недостаточно, не обеспечивается сохранность груза. По результатам расчета делается вывод.

следовательно, установка одного компрессора недостаточна, сохранность груза не обеспечивается.

Далее произведем расчет теплообменных аппаратов - конденсаторов и воздухоохладителей. Расчет для ZB-5 сводится к определению площади их теплоотдающей поверхности:

- для воздухоохладителей:

где – удельная тепловая нагрузка на воздухоохладитель, Вт/ .

следовательно сохранность перевозимого груза обеспечивается.

- для конденсаторов:

где - удельная тепловая нагрузка конденсатора, Вт/ .

Тепловая нагрузка на конденсатор , Вт/ :

где - холодильный коэффициент, принимаемый в интервале 4-8.

следовательно сохранность перевозимого груза не обеспечивается.

Вывод:

В данном разделе было подсчитано общее количество тепла ZB-5, которое должно быть отведено через поверхность приборов охлаждения, оно составило 7292.65 Вт. Рассчитана холодопроизводительность, а затем коэффициент, на основании которого был сделан вывод, что установка одного компрессора не достаточна, и сохранность груза не обеспечивается.

Далее был произведен расчет теплообменных аппаратов - конденсаторов и воздухоохладителей, на основании чего сделан вывод, что сохранность груза не обеспечивается, так как коэффициент использования конденсатора > 1.