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

ВИЗНАЧЕННЯ ПОТУЖНОСТІ ХОЛОДИЛЬНОЇ УСТАНОВКИ АВТОМОБІЛЯ ПРИЗНАЧЕНОГО ДЛЯ ПЕРЕВЕЗЕННЯ ВАНТАЖІВ, ЩО ШВИДКО ПСУЮТЬСЯ

Мета роботи: Визначити теплову продуктивність холодильної установки автомобіля рефрижератора.

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
	4 - 5
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
Алюміній
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, Т_З, С^о	Всередині фургона, Т_В, С^о
		1 сталь	1 сталь				Зелений горошок
		1,2 сталь	1,2 сталь				Малина
		1,3 сталь	1,3 сталь				Зелені боби
		1,4 сталь	1,4 сталь				Шпинат
		1,5 сталь	1,5 сталь				Цвітна капуста
		1 сталь	1 алюм.				Салат
		1,2 сталь	1,1 алюм.				Сир
		1,3 сталь	1,2 алюм.				Зелений горошок
		1,4 сталь	1,3 алюм.				Малина
		1,5 сталь	1,4 алюм.				Зелені боби
		1 сталь	1 сталь				Шпинат
		1,2 сталь	1,2 сталь				Цвітна капуста
		1,3 сталь	1,3 сталь				Салат
		1,4 сталь	1,4 сталь				Сир
		1,5 сталь	1,5 сталь				Зелений горошок
		1 сталь	1 алюм.				Малина
		1,2 сталь	1,1 алюм.				Зелені боби
		1,3 сталь	1,2 алюм.				Шпинат
		1,4 сталь	1,3 алюм.				Цвітна капуста
		1,5 сталь	1,4 алюм.				Салат
		1,3 сталь	1,3 сталь				Сир
		1,4 сталь	1,4 сталь				Зелений горошок
		1,5 сталь	1,5 сталь				Малина
		1 сталь	1 алюм.				Зелені боби
		1,2 сталь	1,1 алюм.				Шпинат
		1,3 сталь	1,2 алюм.				Цвітна капуста
		1,4 сталь	1,3 алюм.				Салат
		1,5 сталь	1,4 алюм.				Сир