Расчет продолжительности работы холодильной установки рефрижераторного контейнера 1АА при перевозке икры лососевой в августе месяце на направлении Южно-Сахалинск – Новосибирск

Цель расчета – определение теплопритоков в контейнере, холодопроизводительности установки и продолжительность работы оборудования в сутки и за груженый рейс.                   

 

3.1 РАСЧЕТ ТЕПЛОПРИТОКОВ.

 

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.

 

При перевозке икры лососевой (баночной):

                     Q _об.=Q₁+Q₂+Q₃, [Вт.]                      

                                                   

Теплоприток, поступающий в грузовое помещение через ограждение конструкции контейнера:

                 Q₁= К_эF(t_н – t_в), [Вт.]

            

где  К_э – коэффициент теплопередачи конструкции нового контейнера, К_э= 0,35 Вт/м² град

F – расчетная теплопередающая поверхность ограждения кузова, (для 1АА 115м²);

t_н – средняя наружная температура, °С;

t_в – средняя внутренняя температура, °С;

 

                                                       t_н=  ; [ °С]                  

 

t^’_н = t^”_н = t_н^мес + 0,7(t^* - t_н^мес)

где,

t_н^мес – среднемесячная температура наружного воздуха в августе в пункте прибытия и отправления.

t^* - среднемесячная температура наружного воздуха самого жаркого месяца в пункте прибытия и отправления.

 

t^’_н = 16,2 + 0,7(23 - 16,2) = 21°С (в Новосибирске)

t^’_н = 19,6 + 0,7(24,1 – 19,6) = 22°С (в Южно-сахалинске)

 

t_н=(21°+22°)/2=21,5°С

 

 

t_в – температура внутри грузового помещения

                            t_в= ; [°С]      

 - границы температурного режима перевозки.

 

t_в=(0°-3°)/2=-1,5° С.

 

  Q₁= 0,35×115×(21,5°+1,5°) =926 Вт.

 

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

                                

Q₂ = 0,15×Q₁, [Вт.]

       

Q₂ = 0,15×926 = 139 Вт.

 

Теплоприток вследствие воздухообмена через неплотности грузового помещения:

 

                              Q₃=  [Вт.]             

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

 

                        V_во = к_во×V_г,[м³/ч]  

 

К_во – коэффициент воздухообмена, (для контейнера 0,3)  

V_г – объем грузового помещения (54,54 м³).  

 

V_во=0,3×54,54=16,4 м³/ч.

 

r – плотность воздуха при температуре t_н, кг/м³;(r_в=1,23 кг/м³)

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

 

По диаграмме i-d влажного воздуха определяем i_н и i_в

 

при влажности воздуха 76% i_н= 52 кДж/кг

при влажности воздуха 90% i_в = 6 кДж/кг

 

  Q₃=[16,4*1,22*(52 – 6)]/ 3,6 = 256 Вт.

 

Q _об.= 926 + 139 + 256  = 1321 Вт.

 

                         

3.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХОЛОДОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ УСТАНОВКИ КОНТЕЙНЕРА 1АА ПРИ ПЕРЕВОЗКЕ ИКРЫ ЛОСОСЕВОЙ ПРИ НАРУЖНЕЙ ТЕМПЕРАТУРЫ 21,5⁰С.

 

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.

Q_оэ.=  [Вт.]

где V_h- объём, описываемый поршнями компрессора (для контейнера 1АА V_h = 50м³/ч);

l- коэффициент подачи компрессора;

q_n- 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 =0,95

    Для определения l и g_n 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_п) хладогента.

 

Температура кипения определяется по формуле: to= tв – 8 °С to= - 1,5 – 8 = - 9,5 °С	Температура конденсации: tк=tн + (12:15)°С tк=21,5 + 13,5 = 25°С
Температура всасывания: tвс=to + (10:30)°C tвс= -9,5+15,5 = 6°C	Температура переохлаждения: tп= tк -5°С tп= 25 – 5 = 20°С

 

Цикл работы холодильной установки в координатах P- i:

 

 

Р, МПа

                    

Р_к                         3^’    3                                       2

Р_пр                                                                                                    2’

 

Р_о

                         4                                    1

 

                 

                   х=0                                х=1  

                                                                                                

                                                                                                   i, кДж/кг

 

По диаграмме P-i для хладона – 12 находим:

 

 P_o = 0,225 мПа, P_к = 0,65 мПа

 

   i₁ = 564 кДж/кг, n₁ = 0,08м³/кг                                   

 

 i₂ = 578 кДж/кг, t₂ = 45 ^oC

 

 i₃ = 435 кДж/кг

 

 i₃^¢ = i₄ = 420 кДж/кг

       

   x = 0,175

 

Удельная объёмная холодопроизводительность определяется по формуле:

 

                           q_n=(i₁ - i₄ )/V₁, [кДж/м³]                    

 

q_n = (564-420)/0,08 = 1800 кДж/м³.

 

По графику находим коэффициент подачи компрессора:

 

l= f(

Р_пр= ;

Р_пр= 0,38

l= f(0,36/0,225)= f(1,7)» 0,83

 

Q_oэ=((50*1800*0,83)/3,6)*0,95*0,9*0,95 = 16854 Вт.

 

3.3. РАСЧЕТ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ РАБОТЫ УСТАНОВКИ КОНТЕЙНЕРА В СУТКИ И ЗА ГРУЖОНЫЙ РЕЙС.

 

В каждом рефрижераторном контейнере одна холодильная установка.

 

Время работы холодильного оборудование контейнера в сутки определяется:

                                     t_сут = к_р.в.×24, [час/сут.]   

 

Где, к_{р в} – коэффициент рабочего времени холодильного оборудования контейнера.

 

Коэффициент рабочего времени (к_рв) определяется по формуле:

 

к_{р в} = t_раб / t_цикла ≤ 1

 

к_{р в} = Q_об. /Q_оэ^нетт ≤ 1

 

где Q_оэ^нетто_. – полезная (нетто) холодопроизводительность установки контейнера, Вт

 

Q_оэ^нетто_. = Q_оэ. - Q_4.

 

Q_оэ. – эксплуатационная холодопроизводительность энергохолодильного оборудования контейнера, Вт

  Q₄ - теплоприток от работы электродвигателей вентиляторов-циркуляторов:

 

Q₄=N_в*n_в*1000 [Вт]

 

где N_в -мощность, потребляемая электродвигателем одного вентилятора-циркулятора, (350 Вт).

n_в – количество вентиляторов-циркуляторов в одном контейнере (2 шт).

 

Q₄= 0,35*2*1000=700 Вт.

 

Q_оэ^нетто_. = 16854 – 700 = 16154 Вт

 

к_{р в} = 1321 / 16154 = 0,08

 

t_сут = 0,08×24 = 2 [час/сут.]

 

Время работы холодильного оборудование контейнера за груженый рейс определяется:

 

t_рейс = t_сут × t_гр.р. [час/рейс]

 

где t_гр.р – время груженого рейса (принимаем из пункта 1.2 17 сут.);

t_рейс= 2 * 17 = 34 часа/рейс