РАСЧЕТ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ТЕПЛОПРИТОКОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ РАБОТЫ ХОЛОДИЛЬНО-ОТОПИТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ПРИ ПЕРЕВОЗКИ СВЕЖЕЙ ЧЕРЕШНИ.

 

3.1 РАСЧЕТ ТЕПЛОПРИТОКОВ, ПОСТУПАЮЩИХ В ВАГОН

 

Существует четыре основных режима перевозки СПГ:

1) Перевозка низкотемпературных грузов с охлаждением в летний период года,

2) Перевозка в летний период плодоовощей с охлаждением их в пути следования,

3) Перевозка предварительно охлажденных грузов,

4) Перевозка грузов с отоплением в зимний период,

Тепловой расчет изотермических вагонов, работающих в режиме охлаждения, выполняют для наиболее тяжелых условий перевозки-1 и 2.

В общем виде различают 7 теплопритоков:

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 свежей черешни, а также коэффициента рабочего времени и продолжительности работы оборудования в сутки и за гружёный рейс в целом.

 

При перевозке свежей черешни:

 

Q¹ _об.=Q₁+Q₂+Q₃, Вт.

 

Теплоприток, поступающий в грузовое помещение через ограждение кузова:

 

Q₁= к_прF_р(t_н – t_в)* _с, Вт.

 

где к_пр – коэффициент теплопередачи кузова нового вагона, к_пр= 0,32 Вт/м²

F_р – расчетная теплопередающая поверхность ограждения кузова, м²;

_с – коэффициент учитывающий увеличение теплоподачи (на 20-50%)

t_н – средняя наружняя температура, С;

 

t_н= ;  С

 

t^м_н,t^о_н – средняя температура наружного воздуха в Туапсе и Екатеринбурге, С; (в июле)

 

t_н=(23,8+23,4)2=23С

 

t_в – температура внутри грузового помещения

t_в= ; С

 

- границы температурного режима перевозки.

 

t_в=(2+5)2=+3 С.

Q₁= 0,32218(23-3) =1395,2 Вт.

 

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

 

Q₂ = 0,1Q₁, Вт.

Q₂ = 0,11395,2=139,5 Вт.

 

Теплоприток вследствие воздухообмена через неплотности грузового помещения:

 

Q₃= Вт.

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

 

V_во = 0,3V_в,м³/ч

V_во=0,3113=34 м³/ч.

 

 – плотность воздуха при температуре t_н, кг/м³;(_в=1,204 кг/м³)

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

Влажность воздуха внутри вагона f_в=85%

Влажность наружного воздуха принимаем условно в зависимости от t_н .

t_н=23С, f_н  52,5%

По диаграмме i-d влажного воздуха определяем i_н и i_в

t_н= 23С, f_н  52,5, i_н=43 кДж/кг

t_в= 3С, f_в=85%, i_в 14 кДжкг

Q₃=[34*1,204*(43-14)]/ 3,6=330 Вт.

Q¹ _об.=1395,2+139,5+330=1865 Вт.

Q_об² =Q₁+Q₂+Q₃+ Q₅+Q₆+Q₇, Вт.

 

Т.к. при охлаждении свежую черешню не вентилируют – значит Q₅ =0

 

Теплоприток от груза и тары при охлаждении их в вагоне до температурного режима перевозки:

 

где С_г =3,6

С_т =2,7

G_г =26007

G_т =1815

Z_ох =35

 

Q₆=(3,6*26007+2,7*1815)*(23-3)/3,6*35=15718 Вт.

 

Теплоприток от биологического дыхания плодоовощей при перевозке:

 

Q₇= q_б * G_г

 

При q_б=0.028.

 

Q₇= 0.028*26007=728 Вт

Q_об² =1865+0+15718+728=18311 Вт.

3.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ РАБОТЫХОЛОДИЛЬНОЙ 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 (k_рв) холодильного оборудования вагона определяется по формуле:

 

k_рв = Q_об. /Q_оэ^нетто_.

 

где Q_оэ^нетто_. – полезная (нетто) холодопроизводительность установок вагона, Вт

 

Q_оэ^нетто_. = Q_оэ. - Q_4.

 

Q_оэ. –эксплуатационная холодопроизводительность энергохолодильного оборудования вагона, Вт

Q_оэ.= *2 Вт.

где V_h- объём, описываемый поршнями компрессора, (20 м³/ч);

- коэффициент подачи компрессора;

q_- объёмная холодопроизводительность хладогента, кДж/м³;

j₁ –коэфициент учитывающий потери холода в трубопроводах 0,95

j₂, j₃ –коэффициенты учитывающие снижение холодопроизводительности установок из-за износа компресора и наличия снеговой шубы соответственно j₂=0,9, j₃ =1,

Для определения  и g_ строем 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_п) хладогента.

Температура кипения определяется по формуле:

 

t_o= t_в – (7-10)С

t_o=3 – 10= - 7С принимаем t_o=-8

 

Температура всасывания:

 

t_вс=t_o + (15-30)C

t_вс= -8+30=22C

 

Температура конденсации:

 

t_к=t_н + (12-30)С

t_к=23+17=40С

 

Температура переохлаждения:

 

t_п= t_к -5С

t_п= 40 – 5= 35С

Цикл работы холодильной установки в координатах P- i:

 

 

По диаграмме P-i для хладона – 12 находим:

 

P_o=0,25 мПа, P_к=0,9 мПа

i₁=552кДж/кг, ₁=0,07м³/кг

i₂=577 кДж/кг,

i₃^=i₄=430 кДж/кг

 

Удельная объёмная холодопроизводительность определяется по формуле:

 

q_=(i₁ - i₄ )/V₁, кДж/м³

q_=(552-430)/0,07=1857 кДж/м³.

 

По графику находим коэффициент подачи компрессора:

 

= f(

Р_пр= ;

Р_пр= 0,47

= f(0,47/0,25)= f(1,8) 0,82

Q_oэ=((20*1857*0,82)/3,6)*0,9*1*0,95*2=23578 Вт.

 

Теплоприток от работы электродвигателей вентиляторов-циркуляторов:

 

Q₄=N_в*n_в* *1000 Вт

 

где N_дв -мощность, потребляемая электродвигателем одного вентилятора-циркулятора, кВт,(N_дв =0,45 кВт);

n_в – количество вентиляторов- циркуляторов в одном вагоне (n_в=4).

 

Q₄= 0,45*4*1000*1=1800 Вт.

Q_оэ^нетто_. =23578-1800=21778

 

Средний коэффициент за груженый рейс определяем по формуле

 

k_рв = k_рв¹ i₁ k_рв² i₂ /i₁+i₂

k_рв² =18311/21778=0,8

k_рв¹ =1865/21778=0,08

i₁+i₂ =9 суток

i₁ =1,5 суток

i₂ =9-1,5=7,5

k_рв =0,08*1,5+0,8*7,5/9=0,68

 

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

 

_сут=к_р.в.24, чассут.

_сут= 0,6824 = 16,32 чассут.

Продолжительность работы оборудования в течение всего гружёного рейса:

 

_рейс=_сут_уст. , часрейс

 

где _уст– уставный срок доставки, сут.;

_рейс= 16,32*9 =146,8 час/рейс