Расчет теплопритоков, поступающих в вагон

В грузовое помещение вагона поступает тепло от различных источников. Величину суммарного теплопритока рассчитывают по следующей формуле:

Q_общ=Q₁+Q₂+Q₃+Q₄+Q₅+Q₆+Q₇;

Q₁- теплоприток через ограждения (стены, крышу, пол) грузового помещения, путём теплопередачи;

Q₂- прочие теплопритоки (от солнечной радиации и при оттайке снеговой шубы с воздухоохладителя);

Q₃- теплоприток вследствие воздухообмена через неплотности грузового помещения;

Q₄- теплоприток от работы электродвигателей вентиляторов-циркуляторов;

Q₅- теплоприток от вентилирования грузового помещения;

Q₆- теплоприток от груза и тары при охлаждении их в вагоне до температурного режима перевозки;

Q₇- теплоприток от биологического дыхания плодоовощей при перевозке.

Цель расчётов – определение количества тепла, поступающего в грузовое помещение вагона при перевозке пива, а также коэффициента рабочего времени и продолжительности работы оборудования в сутки и за гружёный рейс в целом.

Учитывая, что при перевозке эндокринных препаратов вентилирование помещения не производится и отсутствует теплоприток от биологического дыхания, формула для подсчёта суммарного теплопритока принимает вид:

Q_общ=Q₁+Q₂+Q₃+Q₄

Теплоприток через ограждения грузового помещения, путём теплопередачи:

[Вт]

- коэффициент теплопередачи кузова изотермического вагона, = 0,5 (Вт/м²×град);

- расчетная теплопередающая поверхность вагона, м²; суммарная теплопередающая поверхность ограждений 5-БМЗ: = 233 м²

– средняя температура наружного воздуха при перевозке груза из Алитуса в Челябинск, °С; ( (+6 - 8)/2 = -1 °С)

- температура внутри грузового помещения; ( = (-17 -20)/2 = -18,5 °С)

[Вт]

Теплопритоки от солнечной радиации и при оттайке снеговой шубы с воздухоохладителя:

[Вт]

[Вт]

Теплоприток вследствие воздухообмена через неплотности грузового помещения:

[Вт]

где V_во- воздухообмен через неплотности кузова, м³/ч;

, [м³/ч];

V_гр –полный объём грузового помещения вагона, у 5-БМЗ м³/ч

м³/ч

r – плотность воздуха при температуре t_н, кг/м³;(r=1,34 кг/м³)

i_н , i_в – энтальпия воздуха снаружи и внутри вагона, кДж/кг.

Её определяют по диаграммеi -d в зависимости от температуры и влажно­сти воздуха (tн=-1, влажность=55% iн = 4 кДж/кг; tв = -18,5 влажность=90%, iв = -17,5 кДж/кг).

103,5 [Вт]

Тепловой эквивалент работы вентиляторов:

[Вт]

где – мощность, потребляемая электродвигателем одного вентилятора, принимаем 0.4 кВт;

– количество вентиляторов в одном вагоне, 4 шт.;

η - коэффициент перехода электроэнергии в тепловую, принимаем равным 1.

[Вт]

[Вт]

3.2 Определение продолжительности работы холодильной установки

Мощность энергохолодильного оборудования рефрижераторных вагонов рассчитана на экстремальные условия — поддержание минимальных (максимальных) температур внутри грузового помещения при максимальных (минимальных) температурах летом (зимой). Вследствие этого холодильные установки работают непрерывно лишь в процессе охлаждения груза до температуры перевозки или при перевозке низкотемпературных грузов в условиях высоких наружных температур. В большинстве же случаев оборудование и при автоматическом, и при ручном управлении работает циклично по системе двухпозиционного регулирования температуры.

Коэффициент рабочего времени оборудования определяется по формуле:

,

где - полезная холодопроизводительность установок вагона,

,

где 2 – количество холодильных установки вагона, Вт

— эксплуатационная холодопроизводительность энергохолодильного оборудования вагона в реальных эксплуатационных условиях, определяется по формуле

, [Вт]

где - объём, описываемый поршнями компрессора, для БМЗ принимаем 82,5 м³/ч;

- коэффициент подачи компрессора;

- объёмная холодопроизводительность хладагента, кДж/м³;

b₁ - коэффициент, учитывающий потери холода в трубопроводах и аппаратах холодильной установки. Его можно принять равным 0,95;

β_2, β₃ – коэффициенты, учитывающие снижение хладопроизводительности установок из-за износа компрессора и наличия снеговой шубы соответственно, они принимаются 0,9 и 1.

Для определения и строим цикл работы холодильной машины в координатах P – i, и определяем рабочие давления и температуры кипения (t_o), всасывания (t_вс.), конденсации (t_к), и переохлаждения (t_и) хладагента.

Температура кипения определяется по формуле:

t_o= t_в - 10°С

для БМЗ

Температура конденсации:

Температура всасывания:

Температура переохлаждения:

По диаграмме P-i для хладона-12 находим:

P_o=0,1 мПа, P_к=0,47 мПа

i₁=557 кДж/кг, v₁=0,17 м³/кг

i₂=585 кДж/кг, t₂=+52°C

i₃¢=i₄¢=407 кДж/кг;i₃= i₄=412 кДж/кг.

Рис. 3.2.1. Цикл работы холодильной установки в координатах P- i.

Удельная объёмная холодопроизводительность определяется по формуле:

(557-412) /0,17 = 853 [кДж/м³]

По графику находим коэффициент подачи компрессора:

l_р= f(

Р_к=0,47 мПа; Р_о= 0,1 Þ l= f(0,47/0,1)= f(4,7) = 0,68 [ ]

[Вт]

Коэффициент рабочего времени при работе холодильной установки определяется по формуле:

= 0,103

Тогда продолжительность работы оборудования за сутки гружёного рейса определяется по формуле:

[час/сут.]

[час/сут.]

Продолжительность работы оборудования в течение всего гружёного рейса:

[час/рейс]

где – уставный срок доставки, сут.( = 360 ч.);

[час/рейс]