Организация перевозок скоропортящихся грузов на направлении

 

 

2. ТЕПЛОТЕХНИЧСКИЙ РАСЧЕТ РПС

 

Цель теплотехнического  расчета – определить количество тепла, поступающего в грузовое помещение  вагона при работе приборов охлаждения и теряемого при отоплении  вагона, а также холодопроизводительность установки и мощность приборов отопления.

Общая протяженность L=3654 км

Расчетные температурные  параметры определяются на основании  имеющихся материалов метеостанции для 1 ч.(ночная температура) и 13 ч (дневная). Эти параметры используются для построения расчетной диаграммы температурного режима, которая является неотъемлемой составной частью графоаналитического метода определения теплового баланса.

Для каждого расчетного пункта в соответствии со временем проследования определяется расчетная наружная температура. Известно, что перемещение изотермической единицы производится во времени и в пространстве, значит, соответствующим образом меняется температурный режим. Имеющиеся данные позволяют рассчитывать температуру на данный момент и фиксированную точку t_i^н.

Это можно определить по формулам:

В период с 1 до 13 час. включительно:

t_i^н.=t₁^н+(t₁₃^н-t₁^н)/12*(τ_i-1)

в период с 13 до 1 часа включительно:

t_i^н.=t₁₃^н-(t₁₃^н-t₁^н)/12*(τ_i-13)

где τ_i-время, для которого производится расчет;

t₁₃^н-t₁^н-расчетные температуры пунктов, для которых производится расчет.

Понятно, что при следовании по участку вагон находится какое-то время под действием температур одного пункта, а какое-то время под  действием температур другого пункта, ограничивающих этот участок.

Точный расчет требует  привлечения сложного математического  аппарата, поэтому с достаточной  точностью используется значение средней  температуры между этими соседними  пунктами. Расчет делается для каждого вида теплопоступлений.

Δt-данные о разности температур внутри вагона и наружного воздуха на участке

Q_i-расчетные данные о теплопритоках на каждом участке следования вагона.

Количество тепла, поступающего в вагон определяется для условий  перевозки охлажденного груза (мясо мороженное).

Теплопритоки считаются с учетом времени следования по каждому участку.

 

1. Расчет теплопритоков в РПС

 

Расчет теплопритоков производим для секции БМЗ-5.

1. Количество тепла, поступающее в вагон за счет разницы с наружной температурой:

Q₁=( k₁*Δt₁*F₁+ k₂*Δt₂*F₂)*T, кВт

где k₁-коэффициент теплопередачи, k₁=0,35, k₂=0,4;

      F₁-средняя площадь теплопередачи, м²;

             F₁=57,8+107,5+10,3+59,5=235,1 м² – стены, пол и крыша;

      F₂=85 м²-перегородки машинного отделения;

      Δt₁-абсолютная разница температур с наружным воздухом;

      Δt₂-абсолютная разница температур с машинным отделением;

              Δt₂=45-(-9)=54^оС;

       Т-длительность  пребывания на участке, час.

2. Теплопритоки от солнечной радиации и через неплотности кузова вагона

              Q₂+Q₃=0.35*Q₁, кВт;

где Q₂-теплоприток от солнечной радиации, кВт;

              Q₂=Q_р.кр+Q_р.б.с+Q_р.т.с.+Q_р.п, кВт;

где Q_р.кр,Q_р.б.с,Q_р.т.с.,Q_р.п,-воздействие радиации соответственно через крышу, боковые и торцевые стены и пол вагона, кВт;

       Q₃ - выход холода через различные неплотности вагона;

                 Q₃=(V_H/3.6)*(i₁-i₂), кВт;

где V_H-объем воздуха, поступающего через неплотности;

      3,6-плотность наружного  воздуха, кг/м³;

       i_1,i₂-теплосодержание воздуха (наружного и в грузовом помещении вагона);

3. Теплопритоки от работающих двигателей вентиляторов.

                 Q₅=(1000*N_B*ŋ*n_B*τ/24)*T, кВт;

где N_B-мощность электродвигателей вентилятора, кВт, N_B=1,25 кВт;

       ŋ-КПД электродвигателя, ŋ =0,9;

       n_B-число электродвигателей, n_B=4 шт.

       τ-продолжительность вентилирования в сутки, принимаем 8 час.

        Т-длительность пребывания на  участке.

4. Суммарный теплоприток определяем суммировнием всех теплопритоков:

                Q₀=Q₁+Q₂+Q₃+Q₄+Q₅+Q₆, кВт

где Q₄ – теплоприток от воздуха, поступающего в вагон при вентилировании с улицы, кВт;

Q₆ – количество энергии, расходуемое на охлаждение груза и поглощение тепла, выделяемого грузом в результате его жизнедеятельности, кВт.

Теплопритоки  Q₄ и Q₆ для мороженого мяса не рассчитываются, т.к. оно не требует вентилирования и к перевозке принимается мороженым.

 

Пример расчета теплопритоков  для участка ст. Унгены – Житомир:

При F₁=235,1 м², F₂=8,5 м², Δt₁=38,4^оС, Δt₂=54^ос, Т=31 ч, k₁=0.35, k₂=0.4.

Q₁=(0.35*38.4*235.1+0.4*54*8.5)*31=103.64 кВт

Q₂+Q₃=0,35*103,64=36,3 кВт

При N=1,25 кВт, n=4, ŋ=0,9, τ=8, Т=31 ч

Q₅=(1000*1,25*4*0,9*8/24)*31=46,5 кВт         

Q₀=103,6+36,3+46,5=186,4 кВт

 

2.2 Расчет холодопроизводительности  компрессора.

Расчет холодопроизводительности ведется для наиболее «трудного» участка, т.е. для участка с максимальным расходом холода за час. На данном маршруте перевозки таким участком будет участок «Невель II – Волховстрой». Рабочая холодопроизводительность нетто компрессора определяем по формуле:

Q_р^нетто=Q_o/T, кВт

где Q_o – суммарный теплоприток, кВт;

Т – время нахождения на участке, ч.

Q_р^нетто=274,8/49=5,6 кВт

Рабочую холодопроизводительность брутто компрессора определяем по формуле:

Q_р^нетто*φ, кВт

где φ – переводной коэффициент, φ=1,15.

Q_р^брутто =5,6*1,15=6,45 кВт

Стандартную холодопроизводительность определяем по формуле:

Q_ст= Q_р^брутто*(q_v(cт)*λ_ст)/( q_v(раб)*λ_раб), кВт

где q_v(cт), q_v(раб) – соответственно объёмная холодопроизводительность хладагента для стандартных и рабочих условий, кДж/кг;

λ_ст, λ_раб – коэффициент подачи хладагента соответственно для стандартных и рабочих условий.

Значения q_v и λ определяем по таблицам согласно значений температур для фреоновых компрессоров.

Для стандартных условий: t_кип=-15^оС, t_конд=+30^оС, t_{переохл}=+25^оС.

Для рабочих условий: t_кип=t-(4÷7)=-9-6=-15^оС

где t – температура внутри грузового помещения.

t_конд=t_в^отх+(3÷7)=35+5=+40^оС

t_в^отх- температура воздуха, отходящего от конденсатора.

t_{переохл}=t_в+(1÷3)=+30+3=+33^оС

t_в – температура наружного воздуха.

Согласно этим температурам q_v(cт) = 1339 кДж; q_v(раб) = 1172 кДж; λ_ст=0,72; λ_раб=0,68.

Q_ст=6,45*(1339*0,72)/(1172*0,68)=7,8 кВт.

Требуется подобрать  компрессор с холодопроизводительностью  не менее стандартной.

Выбираем компрессор типа ФУБС-9 (фреоновый, угловое расположение цилиндров, бессальниковый компрессор).

Техническая характеристика компрессора ФУБС-9:

1. число цилиндров – 4
2. ход поршня – 50 мм
3. частота вращения коленчатого вала – 960 об/мин
4. холодопроизводительность при стандартном режиме – 10,4 кВт
5. потребляемая мощность – 4,5 кВт
6. масса – 200 кг.

 

2.3.  Расчёт конденсатора.

Расчет конденсаторов  сводится к их теплопередающей поверхности, по величине которой конструируют их или подбирают стандартные.

Поверхность теплопередачи  определяется по формуле:

F_к=Q_к/(k*Δt)=(Q₀^бр+N_э^ком)/ (k*Δt)

Где Q_к-тепловая нагрузка на конденсатор, квт;

                     k-коэффициент теплопередачи, вт/м²к

                   Δt-средняя разность температур  между хладагентом и окружающей  средой;

             N_э^ком-потребляемая мощность электродвигателя.

F_к=(6,45+4,5)/(0,033*8)=41,5 м²

2.4. Расчет испарителя

Расчет испарителя сводится к определению поверхности их теплопередачи в м²:

F_И=Q₀/k_И* Δt=Q₀/q_И

Где k_И-коэффициент теплопередачи, вт/м²к;

      Q₀-необходимая рабочая холодопроизводительность, вт;

      q_И-удельные тепловые нагрузки на аппараты, вт/м²

F_И=6450/(30*6)=35,8 м²

 

2.5. Расчет мощности  электропечи

Обычно тепловой расчет вагона  делают на два режима перевозки: для перевозки мороженых грузов и для перевозки не охлажденных  плодоовощей.

Перевозимый груз – яблоки. Перевозка яблок в АРВ с температурой в грузовом помещении +4^оС.

1. Холодоприток, поступающий в вагон за счет разницы с наружной температурой:

              Q₁= Δt₁* k₁*F₁, Вт;

где Δt₁-абсолютная разница температур, ^оС;

              Δt₁=(t_н-t_в)=+17^оС;

        k₁-коэффициент теплопередачи, м², k₁=0,35;

        F₁-наружная поверхность вагона, м², F₁=235,1 кВт;

               Q₁=17*0,35*235,1=1398,85 Вт или 1,398 кВт;

2. Холодоприток от неплотности кузова:

              Q₃= Q₁*0,1, кВт;

              Q₃=1,398*0,1=0,1398=0,14 кВт;

    Q₂-теплоприток от солнечной радиации не считаем;

    Q₄-теплоприток от воздуха с улицы при вентилировании не считаем, т.к.    яблокам вентиляция не нужна.

3. Биологическое тепло от груза:

               Q₅=(G*q)/(3.6*1000), Вт

где G-вес груза, т;

       q-биологическое тепло, выделяемое грузом, q=50 кДж/т.ч.

               Q₅=(0,1365*50)/(3,6*1000)=0,0019 кВт.

4. Теплопритоки от работающих двигателей вентиляторов:

               Q₆=1000*N_B*ŋ*n_B*τ/24, кВт;

где N_B-мощность электродвигателей вентилятора, кВт, N_B=1,25 кВт;

               ŋ-КПД электродвигателя, ŋ =0,9;

              n_B-число электродвигателей, n_B=4 шт.

        τ-продолжительность вентилирования в сутки, принимаем 8час.

               Q₆=1000*1,25*0,9*(8/24)*4=1,5 кВт

5.      Общий холодоприток

Q_о= Q₁+ Q₃+ Q₅- Q₆, кВт;

Q_о=1,398+0,14+0,0019-1,5=0,04 кВт.

Необходимая мощность электропечей:

               N_Э=Q_ОТ/ŋ_Э*1000,

где ŋ_Э –КПД двигателя, (0,83),

               N_Э(0,04*10³)/(1000*0,83)=0,048 кВт/ч.

Для погашения этих холодопритоков в грузовом помещении достаточно, чтобы работала электропечь мощностью в 2 кВт/ч, которая будет отапливать вагон до необходимой температуры транспортировки яблок +4^оС.

 

 

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ  ПУНКТОВ ЭКИПИРОВКИ РПС

 

Все эксплуатируемые  рефрижераторные вагоны приписаны к рефрижераторным вагонным депо, которые организуют обслуживание и деповской ремонт приписанного РПС, а также, в необходимых случаях текущий ремонт и экипировку других рефрижераторных вагонов, находящихся на дороге расположения депо независимо от их приписки. Депо специализированы по типам подвижного состава, что позволяет сократить номенклатуру ремонтируемых деталей и узлов, повысить уровень организации производственного процесса, улучшить содержание и снизить себестоимость ремонта приписанных вагонов.

Экипировка рефрижераторных  вагонов может производиться  как в рефрижераторном депо (основные пункты), так и вне него (вспомогательные  пункты). На этих пунктах производиться  снабжение секции дизельным топливом, хладагентом, водой, смазочными материалами, доливкой электролита в аккумуляторные батареи. Техническое оснащение пунктов экипировки состоит из железнодорожного пути, здания для служебного персонала, ёмкости для хранения диз. топлива, складов для хранения хладагента, масел, обтирочных материалов и т.д., и раздаточных колонок для дизельного топлива и воды. Снабжение водой производиться, как правило, из городского водопровода. В крупных узлах и на станциях погрузки или выгрузки СПГ экипировка может производиться автотопливозаправщиками с соблюдением ТБ. Снабжение водой иногда производиться на путях снабжения водой пассажирских вагонов. Для хранения диз. топлива используются наземные и подземные резервуары. Для заправки диз. тиопливом и водой имеются двусторонние раздаточные колонки. Топливо к ним подаётся насосами, установленными в насосном отделении здания пункта экипировки по трубопроводу, проложенному под землей.

Экипировка выполняется, как правило, в любое время  суток и года согласно технологическому процессу. Экипировочные материалы  отпускают по форменным требованиям за подписью начальника секции и печатью депо приписки. Продолжительность экипировки не превышает одного часа.

Разобьем маршрут перевозки  на участки: 

Унгены – Житомир

Житомир - Жлобин

Жлобин – Невель II

Невель II - Волховстрой

Волховстрой - Беломорск

Беломорск - Мурманск