Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
хлад андрей.docx
Скачиваний:
41
Добавлен:
30.03.2016
Размер:
169.34 Кб
Скачать

2 Теплотехнический расчёт рефрижераторного вагона для гружёного рейса со свежими гранатами

2.1 Цель и метод расчёта, состав теплопоступлений

В данном курсовом проекте цель теплотехнического расчёта эксплуатационная, поскольку по результатам этого расчёта уточняется способ обслуживания груза в пути и определяется расход дизельного топлива на маршруте. Задача решается аналитическим методом [4, разд. 1] для условий перевозки с однородными климатическими условиями (такие условия заданы).

Состав теплопоступлений в рефрижераторный вагон при перевозке неохлаждённых гранатов [4, разд. 2] следующий:

– вследствие теплопередачи через ограждения кузова вагона (Qт);

– за счёт инфильтрации наружного воздуха (Qи);

– за счёт биохимической теплоты плодоовощей при дыхании (Qб);

– эквивалентные воздействию солнечной радиации (Qс);

– эквивалентные работе вентиляторов-циркуляторов (Qц);

– от свежего воздуха при вентилировании (Qв);

– эквивалентные оттаиванию снеговой шубы (Qш);

– от охлаждаемого груза, тары и средств пакетирования (Qг);

– от охлаждаемого (отепляемого) кузова и оборудования вагона (Qк).

Из этих теплопоступлений складывается суммарная мощность теплового потока (Q), которая должна быть компенсирована холодильным (Q0) или отопительным (Q 0) оборудованием.

2.2 Расчётная температура наружного воздуха на маршруте

Расчётную температуру наружного воздуха на маршруте следования абрикоса определяют, °С, по формуле:

,

где tc– среднее значение температуры наружного воздуха на маршруте следования,tc= 23°С;

Х– квантиль надёжности расчёта теплопритоков,Х= 1,64 (при заданном значении Р= 0,95 [4, табл. 3.1],);

 – заданное среднеквадратичное отклонение температуры наружного воздуха от её среднего значения, = 5.

Произведение «X» принято со знаком «+», так как перевозка осуществляется в летний периода года (июль – август). Следовательно: tр= 23 + 1,645 = 31,2 (°С).

2.3 Характеристика и основные и параметры теплообменных процессов в гружёном рейсе

Характеристика теплообменных процессов в гружёном рейсе

В грузовое помещение вагона поступают неохлаждённые абрикосы при температуре tг.н = 16 °С (по заданию). Поскольку тип грузового фронта и время погрузки заданием не определены, следует принять расчётную температуру воздуха на фронте погрузки (tф) и расчётную температуру наружного воздуха (tр) одинаковыми, т. е.tф=tр= 31,2 °С (рисунок 1). По Правилам предварительное охлаждение рефрижераторных вагонов для неохлаждённых грузов не производят. Значит, температура воздуха в вагоне на момент начала погрузки будет такая же:tв.н.п= 31,2 °С [4, разд. 4].

В процессе погрузки температура воздуха в вагоне будет понижаться до значения, близкого к температуре абрикоса (см. рис. 1). Образуется температурный напор, и появляются теплопритоки через ограждения вагона и открытую дверь. В дневное время действует солнечная радиация. Кроме того, груз выделяет биохимическую теплоту. Температура абрикоса будет повышаться, но незначительно. К концу погрузки её значение tг.п.пусловно можно принять равной tг.н, т. е.tг.п.п=tг.н= 16 °С [4, разд. 4].

После погрузкии закрытия дверей рефрижераторного вагона запускают дизель-генераторы, устанавливают температурный режим (tв.в= 5 °С,tв.н= 2 °С) и включают холодильное оборудование. При этом сначала начинают работать вентиляторы-циркуляторы, с помощью которых температурные поля свободного воздуха и груза выравниваются, т. е.tв.п.п=tг.п.п= 16 °С. Через 7...10 мин после включения вентиляторов-циркуляторов автоматически включаются холодильные машины.

Из воздухораспределителя в грузовое помещение вагона начинает поступать холодный воздух, нагнетаемый вентиляторами-циркуляторами, и заполнять свободное пространство вокруг и внутри штабеля груза. Нагретый от груза и стен вагона тёплый воздух направляется к испарителям холодильных машин, охлаждается и снова поступает в воздухораспределитель. Так происходит охлаждение воздуха, тары вагона и груза [4, разд. 4].

Первоначальное охлаждение воздуха в вагоне (в) будет длиться до тех пор, пока его температура не достигнет нижней границы температурного режима (tв.н= 2 °С). Холодильные машины отключают. За счёт теплопритоков от груза и окружающей среды воздух в вагоне будет нагреваться. При повышении температуры воздуха до верхней границы температурного режима (tв.в= 5 °С) вновь включают холодильные машины, и процесс повторяется. По мере охлаждения груза интервалы между выключением и включением холодильных машин заметно увеличиваются. При продолжительности пауз в работе холодильных машин более 9 мин вентиляторы-циркуляторы (на время пауз) автоматически отключаются.

НТРП – нестационарный температурный режим перевозки; ХМ – работа холодильных машин; Г – груз (источник теплопоступлений); ОС – окружающая среда (источник теплопоступлений); tф, tр – расчётные температуры наружного воздуха на грузовом фронте и в гружёном рейсе, °С, ,– соответственно изменение температуры, груза и воздуха внутри грузового помещения вагона;в – продолжительность первоначального охлаждения воздуха в грузовом помещении; г – продолжительность охлаждения груза;  г.р – продолжительность гружёного рейса

Рисунок 1 – Динамика охлаждения воздуха и абрикосов в вагоне в координатах t° (температура),(время)

Охлаждение груза до верхней границы температурного режима (см. рис. 1), осуществляется за время г, соответствующее длительности теплообменного режима «охлаждение груза», затем наступает режим «теплокомпенсация», который сохраняется до конца перевозки.

Теплотехнические характеристики неохлаждённых абрикосов

К таким характеристикам относят условный коэффициент скважности применяемой тары (т), условный коэффициент плотности штабеля груза (ш), удельные тепловыделения плодоовощей в среднем за время охлаждения (qбох) и после охлаждения (qбр), скорость теплоотдачи груза (mг).

Упаковка абрикосов отсутствует, в качестве тары принят (самостоятельно) закрытый ящик из дощатых планок и шпона с просветами между планками до 1 см. Штабель груза в вагоне сформирован плотно-вертикальным способом (см. табл. 2).

В этом случае:

– степень скважности тары т= 0,30 [4, прил. Д];

– степень плотности штабеля груза ш= 0,95 [4, прил. Е];

– удельные тепловыделения абрикосов в среднем за время охлаждения с 16 °С до 3,5 °Сqбох= 45,4 Вт/т ( [4, табл. Г.2]);

– удельные тепловыделения абрикосов в среднем после охлаждения qбр = 15 Вт/т ( [2, табл. Г.1]);

Скорость теплоотдачи груза, °С/ч, определяют по формуле:

,

где числа – эмпирические коэффициенты; kш– поправочный эмпирический коэффициент, который учитывает степень плотности штабеля груза, kш= 0,74 (приш= 0,95 [4, табл. И.3]);kт– то же, учитывает степень скважности тары,kт= 0,96 (прит= 0,3 [4, табл. И.3]);Gбр– количество груза в вагоне по заданию,Gбр= 41 т брутто (груз + тара).

Тогда  mг= (4,30,740,96) : (1 + 41) = 0,073 (°С/ч).

Теплотехнические характеристики грузового вагона рефрижераторной секции постройки БМЗ

К ним относят расчётный температурный напор (tр), максимальный температурный напор (tм) и коэффициент теплопередачи (kр) через ограждения кузова вагона.

Расчётный температурный напор через ограждения кузова вагона tр, К, определяют вычитанием среднего значения температурного режима (tв= 3,5 °С) из расчётной температуры наружного воздуха (tр= 31,2 °С).

Тогда  tр= 31,2 – (5+2) : 2 = 27,7 (К).

Максимальный расчётный температурный напор tм, при котором прекращается полезная работа холодильных машин, является характеристикой вагона, зависит от года его выпуска [4, прил. А]. Год выпуска установлен (условно) вычитанием заданного срока службы вагона из текущего года выполнения курсового проекта. Тогда год выпуска секции БМЗ 2014 – 4 = 2010. Значит,tм= 70 К.

Расчётный коэффициент теплопередачи kропределяют, Вт/(м2К), по формуле:

,

где kр.п– паспортное значение расчётного коэффициента теплопередачи,kр.п= 0,32 Вт/(м2∙К) [4, прил. А]; о– коэффициент, учитывающий изменение свойств ограждающих конструкций грузового помещения от случайных факторов,о= 2,0 (приР= 0,95 [4, табл. 6.1]).

Тогда kр= 0,322,0 = 0,64 (Вт/(м2∙К)).

Основные параметры теплообменных процессов

Это скорость охлаждения свободного воздуха в грузовом помещении (bв), скорость охлаждения груза (bг), продолжительность первоначального охлаждения воздуха в грузовом помещении (в), продолжительность охлаждения груза (г).

Скорость охлаждения воздуха в грузовом помещении рефрижераторного вагона, °С/ч, определяют по формуле:

,

где числа – эмпирические коэффициенты; kм– эмпирический коэффициент, который учитывает влияние температурного напора и свойств изоляции вагона на скорость теплообменных процессов в грузовом помещении,kм= 0,5 (приtр= 27,7 К,tм= 70 К,kр= 0,64 Вт/(м2∙К)) с учётом интерполирования данных [4, табл. И.1] применительно к вагону секции БМЗ выпуска после 1985 г.);kб– эмпирический коэффициент, учитывающий степень биохимических тепловыделений плодоовощей при охлаждении,kб= 0,96 (приqбох= 64 Вт/т [4, табл. И.2]);Рв– заданная грузоподъёмность вагона,Рв == 47 т; Gбр,kш,kт–определены выше.

Тогда bв = (19,3  0,74  0,96) : {[1 + (41 : 47)]5,5  0,74  0,96} = 0,70 (°С/ч).

Скорость охлаждения абрикосов в грузовом помещении рефрижераторного вагона РС-4-БМЗ, °С/ч, определяют по формуле:

,

где mг,kм,kб– величины, определённые ранее; ограничениеbгпоmгсвязано с необходимостью регулирования температурного режима в заданных границах.

Тогда bг= 0,073  0,5  0,96 = 0,035 (°С/ч).

Продолжительность охлаждения воздуха (в) и груза (г) в гружёном рейсе, ч, определяют:

в= (tв.п.пtв.н) : bв= (16 – 2) : 0,70 = 20 (ч);

г=(tг.п.пtв.в) : bг= (16 – 5) : 0,035 = 314 (ч).

При общей продолжительности рейса г.р= 24у= 24  5 = 120 (ч) груз не успевает охладиться в пути.