Изотермический подвижной состав
Классификация и общая характеристика изотермических вагонов
Одно из условий доставки скоропортящихся грузов — поддержание необходимой температуры в грузовом помещении транспортного модуля на неизменном уровне. Поэтому транспортные модули, удовлетворяющие этому требованию, называют изотермическими. Относительное постоянство температуры в грузовом помещении транспортного модуля достигается пассивными (теплоизоляцией ограждающих поверхностей) и активными (выработкой естественного или машинного холода) средствами. Использование лишь пассивных средств характерно для вагонов-
термосов и контейнеров-термосов. Для перевозки скоропортящихся грузов,
требующих жёсткого соблюдения температурных условий, используют активные средства – рефрижераторные вагоны и рефрижераторные контейнеры.
Изотермические вагоны классифицируют по ряду признаков.
По назначению их разделяют согласно рис.1 на универсальные вагоны,
предназначенные для перевозки широкого спектра скоропортящихся грузов, и на специальные, созданные для перевозки отдельных видов скоропортящихся грузов.
Универсальные и специальные изотермические вагоны по способу охлаждения делят на вагоны с машинным охлаждением (рефрижераторные); вагоны, охлаждаемые готовыми хладагентами (водным льдом, льдосоляными смесями, сухим льдом, жидким азотом) и вагоны-термосы, не имеющие приборовохлаждения и отопления. В далёкой перспективе возможно применение вагонов, охлаждаемых термоэлектрическими батареями.
По количеству вагонов в одной единице рефрижераторного подвижного
состава (РПС) выделяют рефрижераторные секции 5- и 3-вагонные.
Изотермические вагоны строят четырёхосными со сварным цельнометаллическим кузовом длиной 21 м. Допустимая скорость движения — 120 км/ч. В качестве системы энергоснабжения рефрижераторных вагонов применяют дизель-генераторные установки (центральные или индивидуальные). Грузовые помещения рефрижераторных вагонов оборудованы устройствами холодо и теплоснабжения, системами принудительной вентиляции и циркуляции воздуха, приборами контроля состояния воздуха и груза. В пяти -вагонных рефрижераторных секциях все элементы холодильно-отопительных установок получают энергию от центральной дизель-электро-станции. На железных дорогах России и СНГ эксплуатируются два вида 5-вагонных рефрижераторных секций постройки завода Дессау (Германия) и Брянского машиностроительного завода.
Рис. 1 — Классификация изотермических вагонов
РПС — рефрижераторный подвижной состав; ВТЭО — вагоны с термоэлектрическим охлаждением; ГХА — вагоны, охлаждаемые готовыми хладагентами; Т — вагоны-термосы; 5-с-БМЗ —пяти вагонные рефрижераторные секции постройки Брянского машиностроительного завода; 5-с-Дессау — то же завода Дессау; АРВ-Э — автономные рефрижераторные вагоны со служебным помещением; ВОЖА — вагоны, охлаждаемые жидким азотом; ВОСЛ — то же, сухим льдом; УВ-Т — универсальные вагоны-термосы; ИВ-Т-19 м — изотермические вагоны-термосы длиной кузова 19 м; ИВ-Т-21 м — то же, 21 м; 5-с-ВИН — пяти вагонная рефрижераторная секция для виноматериалов; 3-с-ЖР — трёх вагонная рефрижераторная секция для живой рыбы; АРВ-ВИН — автономный рефрижераторный вагон для вина; ВИН — вагон для вина, охлаждаемый водным льдом; ЖРВ — вагон для живой рыбы; ВЦ-ВИН — вагон-цистерна для вина; ЦТ-МОЛ — цистерна-термос для молока; ЦТ-МВ — цистерна-термос для минеральной воды
Требования к изотермическим вагонам и теплоизоляционным
Материалам
К изотермическим вагонам предъявляют следующие требования:
● возможность поддержания в грузовом помещении оптимальной темпера-
туры и влажности воздуха независимо от внешних условий;
● обеспечение необходимой циркуляции и вентиляции воздуха в грузовом
помещении;
● обеспечение охлаждения плодов и овощей в процессе перевозки;
● высокие теплофизические характеристики ограждающих конструкций;
● возможность полной автоматизации работы оборудования и контроля
температур;
● надёжность оборудования и простота его обслуживания;
● исключение инфильтрации воздуха;
● эффективное использование в процессе эксплуатации;
● возможность движения со скоростями до 150 км/ч, в том числе в составе
пассажирских поездов.
Жёсткие требования предъявляются и к теплоизоляционным материалам
ограждающих конструкций изотермических вагонов. Высококачественные теплоизоляционные материалы должны обладать:
● низкой теплопроводностью
● малой плотностью
● слабой влагопоглащаемостью и паропроницаемостью;
● морозо- и огнестойкостью;
● устойчивостью против загнивания и распада;
● отсутствием запахов;
● дешевизной.
Одним из лучших теплоизоляторов является воздух, он отвечает всем пере-
численным требованиям. Прослойка неподвижного воздуха встречается во многих конструкциях, например, при двойном остеклении окон вагонов. Теплоизоляционные материалы стремятся делать пористыми, что понижает их плотность и теплопроводность. По строению теплоизоляционные материалы делятся на: жёсткие (плиты, щиты), гибкие (маты, листы, шнуры, жгуты), рыхлые (шарики, зёрна), волокнистые (вата), порошковые.
Вагоны-ледники
В первой половине ХХ столетия в рабочем парке изотермического подвижного состава преобладали универсальные вагоны-ледники, которые имели ледяное и льдосоляное охлаждение. С 1965 г. их выпуск прекращён, в настоящее время такие вагоны более не применяются. Это связано с большими экономическими затратами на производство льда, его хранение и заправку вагонов-ледников.
Вагон, охлаждаемый жидким азотом
Перспективным может оказаться применение универсальных вагонов,
охлаждаемых жидким азотом. Разработки таких вагонов в нашей стране проведены в конце прошлого столетия, имеются опытные экземпляры, которые прошли заводские и эксплуатационные испытания. Ограждения кузова этих вагонов выполнены по типу сэндвич с применением пенополиуретановой изоляции толщиной 200 мм. В торцевой части вагона
имеется отделение, где размещается в горизонтальном положении баллон с
жидким азотом вместимостью около 3 м3. Распыление жидкого азота осуществляется системой впрыскивания, срабатывающей от термодатчиков, расположенных на боковых стенах вагона.
Рис. 6 — Схема и компоновка оборудования вагона охлаждаемого жидким
азотом:
1 — дросселирующий вентиль 2 — термодатчик 3 — система распыления жидкого азота; 4 —дефлектор; 5 — напольные решётки; 6 — клапан для подачи свежего воздуха при вентилировании вагона перед выгрузкой; 7 — баллон с жидким азотом
Вагоны-термосы
Универсальный вагон-термос (УВ-термос) выпускается заводом Дессау с 1988 г. и предназначен для перевозки широкой номенклатуры термически подготовленных и не выделяющих биохимической теплоты грузов, а также грузов, не требующих вентилирования. Пенополиуретановая изоляция кузова толщиной 200 мм позволяет при коэффициенте теплопередачи 0,25…0,27 Вт/(м2*К) эксплуатировать вагоны-термосы в интервале наружных температур от минус 50 до 50ОС. Грузовое помещение имеет погрузочную длину 20240 мм, ширину – 2600 мм и высоту –2300 мм. Грузоподъёмность вагона — 60 т.
Изотермические вагоны термосы (ИВ-термосы) — это универсальные
грузовые вагоны рефрижераторных секций из холодного отстоя, переоборудованные или эксплуатируемые без холодильно-отопительного оборудования как одиночные изотермические вагоны в режиме термос.