Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

расчет теплопритоков, поступающих в вагон.

Расчет эксплуатационных теплопритоков и определение продолжительности холодильно – отопительного оборудования при перевозке свежего винограда.

расчет теплопритоков, поступающих в вагон.

Цель теплотехнического расчета - определить тепловую нагрузку на холодильное или отопительное оборудование и по результатам расчета определить коэффициент рабочего времени и затраты энергии или, пересчитав стандартные условия, выбрать комплект холодильного оборудования, соответствующий режиму эксплуатации подвижного состава.

Существует четыре основных режима перевозки скоропортящихся грузов:

1) перевозка низкотемпературных грузов с охлаждением в летний период года (1 режим);

2) перевозка в летний период плодоовощей с охлаждением их в пути

3) следования (2 режим);

4) перевозка предварительно охлажденных грузов (3 режим);

5) перевозка грузов с отоплением в зимний период (4 режим).

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

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;(3.1)

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.

Учитывая, что при перевозке винограда не производится вентилирование помещения и присутствует теплоприток от биологического дыхания, формула для подсчёта суммарного теплопритока принимает такой вид:

, (3.2)

где - теплопритоки этапа охлаждения груза (I);

- теплопритоки этапа перевозки груза (II).

; (3.3)

; (3.4)

Теплоприток через ограждения грузового помещения, путём теплопередачи:

[Вт] (3.5)

[Вт] (3.6)

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

- расчетная теплопередающая поверхность вагона, м²; суммарная теплопередающая поверхность ограждений ZB-5: = 218 м² ;

βс – коэффициент, учитывающий увеличение теплопередачи из-за старения теплоизоляционного слоя ();

- температура на станции отправления, ;

- средняя температура станции отправления и нижнего предела температуры при перевозки, ;

- средняя температура станции отправления и станции назначения,

- средняя температура нижнего и верхнего предела температуры при перевозки внутри вагона, ;

[Вт]

[Вт]

Теплопритоки от солнечной радиации:

[Вт] (3.7)

[Вт]

[Вт]

Теплоприток вследствие воздухообмена через неплотности грузового помещения:

[Вт] (3.8)

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

, [м³/ч] (3.9)

V_гр –полный объём грузового помещения вагона, у ZB-5: м³;

м³/ч

r – плотность воздуха при температуре , кг/м³ (r= 1,19кг/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 (, влажность = 70%, iн = 45 кДж/кг; , влажность = 90 %, iв = 14 кДж/кг).

615 [Вт]

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

[Вт] (3.10)

, - теплоёмкость тары и груза, кДж/кг·град, кДж/кг·град;

, - масса тары и груза, кг, кг;

, - начальная и конечная температура груза, , ;

- продолжительность охлаждения, ч.

[Вт]

Теплоприток от биологического дыхания винограда при перевозке:

[Вт] (3.11)

- удельный тепловой поток дыхания при данных температурах :

[Вт/кг] (3.12)

- удельный тепловой поток дыхания при 0 , Вт/кг;

a – температурный коэффициент, зависящий от вида продукта, a = 0,128 1/ .

[Вт/кг]

[Вт]

[Вт/кг]

[Вт]

[Вт]

[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:

, (3.13)

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] (3.14)

где - объём, описываемый поршнями компрессора, для ZB-5 принимаем 60 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 (3.15)

(принимаем - 8 для ZB-5)

Температура конденсации:

(3.16)

Температура всасывания:

(3.17)

Температура переохлаждения:

(3.18)

По диаграмме P-i для хладона-12 находим:

P_o=0,24 МПа, P_к=0,85 МПа

i₁=557 кДж/кг, v₁=0,08 м³/кг

i₂=583 кДж/кг, t₂=+37°C

i₃¢=i₄=430 кДж/кг;i₃=435 кДж/кг.

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

Удельная объёмная холодопроизводительность определяется по формуле:

(557-430) /0,08 = 1588 [кДж/м³] (3.19)

По графику находим коэффициент подачи компрессора:

l_р= f(,(3.20)

но поскольку у ZB-5 компрессор двухступенчатого сжатия, то l_р= f(, где - промежуточное давление.

Р_пр=0,43 мПа; Р_о= 0,24 Þ l= f(0,43/0,24)= f(1,79) = 0,83

[Вт]

Коэффициент рабочего времени при работе холодильной установки определяется по формуле:

Тепловой эквивалент работы вентиляторов:

[Вт] (3.21)

где – мощность, потребляемая электродвигателем одного вентилятора, принимаем 0,45 кВт;

– количество вентиляторов в одном вагоне, 4 шт.;

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

[Вт]

= 0,7

При перевозке винограда с охлаждением их в пути следования различают два этапа:

· I – охлаждение груза и тары с начальной до температуры перевозки;

· II – перевозка уже охлаждённого груза.

Коэффициент рабочего для охлаждения груза найдём по формуле:

(3.22)

,

0 = 30 ч = 186 ч τ

= 216 ч

Рис. 3.2.2 График изменения температуры внутри вагона при перевозке винограда с охлаждением.

Теперь определим средний коэффициент в целом за груженный рейс:

, (3.23)

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

[час/сут.] (3.24)

[час/сут.]

Продолжительность работы оборудования в течение всего гружёного рейса:

[час/рейс] (3.25)

где – уставный срок доставки, сут.( = 216 ч.);

[час/рейс]