В пятом разделе производится теплотехнический расчет грузового рефрижераторного вагона заданного типа, перевозящего конкретный груз (см. табл. 2) в наиболее тяжелых условиях летнего максимума температур на принятом направлении. Расчет заключается в определении теплопритоков () в грузовой вагон и сопоставлении их с холодопроизводительностью () холодильного оборудования, которым укомплектован рефрижераторный вагон. Этим балансом определяется возможность обеспечения необходимого температурного режима перевозки. Такого рода расчеты называются поверочными в отличие от конструкторских расчетов, сводящихся в задачах проектирования РПС нового типа к подбору подходящего стандартного компрессора и необходимых поверхностей теплообменного оборудования холодильной установки, обеспечивающих нейтрализацию рассчитанных теплопритоков.
Для выполнения поверочных теплотехнических расчетов полезно собрать и свести в произвольную таблицу информацию о конструктивных характеристиках рассматриваемого рефрижераторного вагона: полный () и погрузочный () объемы грузового помещения, расчетная поверхность ограждения (), суммарная мощность электродвигателей вентиляторов-циркуляторов (N), число ступеней сжатия хладагента, объем, описываемый поршнями (Vh), и др.
|
|
Полный набор теплопритоков в грузовое помещение вагона включает семь основных составляющих:
. [7] стр. 13
Величины (их рекомендуется выражать в ваттах, Вт) определяются следующим образом.
- теплоприток через ограждение кузова вследствие разности температур снаружи и внутри вагона ( и ):
, [7] стр. 13
где - средняя (расчетная) поверхность ограждений грузового помещения, м2;
- коэффициент теплопередачи ограждений грузового помещения (для нового вагона — техническая характеристика, в процессе эксплуатации меняющаяся в сторону возрастания); в расчете можно принять = 0,47 Вт/(м2К).
Температура наружного воздуха задана в табл. 1, температура внутри вагона определяется условиями перевозки.
И значит:
Вт.
- теплоприток, возникающий при принудительной замене воздуха грузового помещения наружным и за счёт инфильтрации — естественного воздухообмена через неплотности кузова:
, [7] стр.14
где - инфильтрация воздуха через неплотности кузова (вследствие движения вагона давление в грузовом помещении выше, чем снаружи), м3/ч. Принять в обычных условиях =0,3 ;
- плотность наружного воздуха при заданных температуре и относительной влажности (см. табл. 1):
, [7] стр.14
- соответственно плотность сухого и влажного (насыщенного) воздуха при (справочные данные);
- энтальпии воздуха, кДж/кг, соответственно наружного и в грузовом помещении, для заданных значений температуры и влажности определяются по диаграмме влажного воздуха в точке пересечения линий температуры и относительной влажности (принять =0,9).
|
|
И тогда:
Вт.
- теплоприток, связанный с воздействием солнечной радиации:
, [7] стр.14
где - эффективная поверхность облучения, принять = (0,4... 0,5) ;
- эффективная продолжительность периода облучения (12...14 ч);
- превышение температуры облученной поверхности вагона над температурой необлученной поверхности:
, [7] стр.14
I - средняя интенсивность солнечной радиации за период облучения (принять = 640 Вт/м2);
- коэффициент поглощения солнечной радиации поверхностью вагона (принять равным 0,8);
— коэффициент теплоотдачи от наружного воздуха к стенке вагона на стоянке (принять равным 23 Вт/(м2К)).
И тогда:
°С.
Значит теплоприток, связанный с воздействием солнечной радиации определится так:
Вт.
- теплоприток вследствие работы электродвигателей вентиляторов-циркуляторов в грузовом помещении:
, [7] стр.15
где N — суммарная мощность электродвигателей (задана конструкцией);
— ожидаемое число часов работы вентиляторов-циркуляторов (принять 16 ч/сут).
Значит:
Вт.
— тепловой поток в грузовое помещение при оттаивании с помощью горячих паров хладагента снеговой шубы на испарителе. Поскольку интенсивность нарастания снеговой шубы прямо зависит от потока наружного воздуха, попадающего в вагон через неплотности кузова, можно принять
. [7] стр.15
И тогда:
Вт.
— теплоприток от охлаждаемых во время перевозки СПГ и тары, в которую они упакованы (если груз термически не подготовлен к перевозке):
, [7] стр.15
где — масса груза и тары в рассматриваемом вагоне (принять массу тары равной 15 % общей массы груза);
— теплоемкость груза;
— теплоемкость тары (принять с=2,7 кДж/(кг К));
— начальная и конечная (по условиям перевозки) температуры груза;
— нормативная продолжительность охлаждения груза в груженом рейсе (задается в технических характеристиках РПС).
Значит:
Вт.
Тогда равно:
Вт.
Холодопроизводительностью располагаемого оборудования , Вт, находят по формуле:
, [7] стр.15
где 2 - число холодильных машин в грузовом вагоне с индивидуальным охлаждением;
- объем, описываемый за один час поршнями компрессора в одноступенчатой холодильной машине (ХМ), м3/ч;
— коэффициент подачи, зависящий от отношения давлений Р / Р0. Для одноступенчатой ХМ Р = Рк;
— объемная холодопроизводительность всасываемого компрессором хладагента, кДж/м3
- коэффициент, учитывающий потери холода вследствие наличия снеговой шубы на трубах испарителя (принять равным 0,9 для вагонов с индивидуальным охлаждением).
И значит:
Вт.
Реализуемая холодопроизводительность будет меньше величины :
, [7] стр.17
ввиду технологического ограничения максимальной продолжительности непрерывной работы компрессора (22 ч/сут).
Вт.
Сопоставление и позволяет найти коэффициент рабочего времени холодильного оборудования
. [7] стр.17
И тогда:
Время работы холодильных машин и дизель-генераторов в груженом рейсе определяет расход их технического ресурса Ту, ч:
. [7] стр.17
Значит:
ч.