Теплотехнический расчет рефрижераторного вагона

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 (V_h), 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 = Р_к;

— 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).