Расчет испарителя и холодильной установки секции БМЗ

    

,

    

,

    

. 

    Средний коэффициент теплопередачи  

    

. 

    В процессе эксплуатации вагона коэффициент  теплопередачи кузова увеличивается из-за увлажнения, усадки и старения изоляции, ослабления кузова и т. д. Поэтому принимаем  

                                                               

,                                                       (19)

    

. 

     2 Определение теплопритоков в помещении вагона  

     Для поддержания заданной температуры  охлаждения необходимо, чтобы все  теплопритоки в холодильное помещение  соответствовали холодопроизводительности установок. Теплопритоки в охлаждаемое  помещение не являются постоянными, поэтому для определения холодопроизводительности машины принимают самые неблагоприятные условия перевозки грузов. При перевозке низкотемпературных грузов тепловая нагрузка на холодильное оборудование определяется суммой всех теплопритоков в помещение:

                                                           ,                                                   (20)

     где -теплоприток через ограждения кузова с учетом действия солнечной радиации, ;

          - теплоприток через неплотности кузова вагона, ;

          - теплопритоки от работающего оборудования в грузовом помещении вагона, ;

           - теплопритоки при оттаивании испарителя от снеговой шубы; можно принять =200 Вт.

           - теплота, выделяемая в единицу времени плодами и овощами при перевозке, Вт. 

     2.1 Расчет теплопритоков через ограждения  кузова от действия солнечной радиации 

     Теплоприток в кузов вагона можно рассматривать  как передачу периодических температурных колебаний через плоские многослойные стенки. В этом случае исходят из предположения, что температура наружного воздуха изменяется по гармоническому закону с суточным периодом и для любого момента времени определяется по формуле

      ,                                              (21)

     где - среднесуточная температура наружного воздуха, ;

           - амплитуда колебаний температуры наружного воздуха, ;

           - угловая частота колебаний (1 час соответствует 15º);

            - время суток в часах (расчетный час);

           - время в часах, при котором имеет место наивысшая температура наружного воздуха, =15 часов. 

     Интенсивность прямой солнечной радиации на поверхность, перпендикулярную направлению лучей, рассчитывается по формуле

                                                             

,                                                     (22)

     где - солнечная постоянная, ;

            - высота солнца, град;

            - коэффициент полезного действия атмосферы .  

     Высота  солнца определяется                                             

                                                   

,                                  (23)

     где - географическая широта, град;

            - часовой угол, град;

            - местное время, отсчитываемое от полудня;

            - склонение солнца, зависящее от времени года.

     Интенсивность прямой солнечной радиации на вертикальную поверхность

                                                             

,                                                (24)

     где - азимут солнца;

            - угол между положением вертикальной поверхности и меридианом. 
 

     Величина  азимута солнца

                                                                 

.                                                  (25) 

     Интенсивность прямой солнечной радиации на горизонтальную поверхность (крышу вагона)

                                                                       

.                                                         (26) 

     Полная  интенсивность солнечной радиации складывается из рассеянной и прямой по формулам

      ,                                                          (27)

                                                                         

.                                                           (28) 

     Интенсивность рассеянной радиации на горизонтальную и вертикальную поверхность принимается в размере 10% от интенсивности прямой радиации на соответствующие поверхности. 

     Массовые  теплопритоки в помещении вагона через каждый участок ограждения

                                                                

,                                                    (29)

     где - коэффициент теплопередачи кузова вагона для рассматриваемого участка ограждения, ;

             - площадь наружной поверхности i-го участка ограждения, ;

            - суммарная наружная температура с учетом солнечной радиации на каждый час суток ;

            - температура внутри вагона, . 

     Суммарная наружная температура на каждый час  суток

                                                                 

,                                                              (30)

     где - расчетная наружная температура на каждый час суток, ;

           - интенсивность солнечной радиации на рассматриваемую поверхность на каждый час суток, ;

            - коэффициент поглощения солнечных лучей в зависимости от цвета поверхности и ее загрязненности. Можно принять для белой и светло-желтой окраски 0,7 0,9; для темно-зеленой и темно-красной 0,9 0,97; для черной – 0,98.

     Общие теплопритоки через ограждения кузова вагона определяются как сумма средних  часовых теплопритоков через  все участки ограждения. 

 

           

     2.2 Расчет эксплуатационных теплопритоков 

     Теплоприток в помещение вагона вследствие воздухообмена  между этим помещением и окружающей средой через неплотности

                                                             

,                                                 (31)

     где - полный объем грузового помещения, ;

           - плотность наружного воздуха, ;

            - энтальпия наружного воздуха, ;

            - энтальпия внутреннего воздуха, .

           По справочным данным , , , .

               Подставляя данные значения в  (31) получим 

     

. 

     Теплоприток от оборудования, работающего в охлажденном  помещении

                                                                

,                                                        (32)

     где - мощность оборудования, работающего в охлаждаемом помещении, ;

           -  продолжительность работы оборудования в течение суток;

           - часть мощности, расходуемого внутри помещения.

     Для вагона, БМЗ, , т.к. в вагоне работает два вентилятора, то , принимаем .

     Полученные  значения подставляем в формулу (32)

     

.

При перевозке возникает дополнительный теплоприток

     Все рассчитанные в данном разделе теплопритоки в охлаждаемом помещение суммируем  по формуле (20). Полученные значения представлены в таблице 9. 

     Таблица 9 – Общий теплоприток в кузов

 

    3 Расчет холодопроизводительности  холодильной машины  

    Суммарная величина теплопритоков  является расчетной нагрузкой для определения холодопроизводительности установок, размещаемых в вагонах и секциях РПС. Так для секций и вагонов с непосредственным охлаждением расчет холодопроизводительности производится по формуле:

                                                                

                                                  (33)

где – расчётная величина теплопритоков в вагон, Вт;

    К₁ – коэффициент, учитывающий неполную загрузку компрессора в течение суток.

    К₂ – коэффициент запаса по холодопроизводительности. В расчёте принимаем К₂=1,2 1,3;

    n – количество охлаждаемых вагонов;

    Z – число холодильных  машин.

                                                                            

,                                                             (34)

где t_p – суммарное время работы холодильной машины в сутки, час, t_p = 22 ч. 

    Подставив числовые значения в формулу (33) получим

     

 

     4 Выбор системы охлаждения и типа холодильной установки

     4.1 Характеристика применяемого в холодильной установке холодильного агента