Теплотехнические расчёты изотермических вагонов и контейнеров

Определение количества теплоты или мощности теплового потока, поступающего в грузовое помещение изотермического транспортного модуля (вагона, контейнера) от окружающей среды и груза, относится к теплотехническим расчётам. Такие расчёты необходимы при решении различных проектных и эксплуатационных задач хладотранспорта. К проектным задачам относят:

● определение расчётной тепловой нагрузки на проектируемое холодильно-отопительное оборудование рефрижераторных транспортных модулей;

● определение толщины теплоизоляционного материала в ограждающих конструкциях грузовых помещений и т.п.

Задачами эксплуатационного характера являются:

● установление предельных сроков и других условий перевозки скоропортящихся грузов в транспортных модулях;

● анализ и прогнозирование возможных причин нарушения условий перевозок грузов;

● определение фактического расхода дизельного топлива на маршруте;

● определение сфер рационального использования транспортных модулей в различных режимах эксплуатации, включая условия перевозок, не предусмотренные нормативными документами.

В зависимости от поставленной цели теплотехнический расчёт выполняют аналитическим или графоаналитическим методами.

В теплотехнических расчётах, вместо средних температур, применяют так называемые расчётные температуры наружного воздуха, которые учитывают возможные отклонения от их средних значений, приводимых в справочных данных. В аналитических расчётах мощности тепловых потоков расчётную температуру наружного воздуха (tр) определяют как усреднённо-постоянную на протяжении всего маршрута или рассматриваемой климатической зоны с заданной надёжностью, °С:

где tр.э.д и tр.э.н — соответственно расчётная экстремальная дневная (по состонию на 12 ч дня) и ночная (по состоянию на 12 ч ночи) температура наружного воздуха для рассматриваемого месяца на маршруте перевозки, определяемая по формуле, оС:

где tс.э.д — среднемесячная экстремальная дневная температура наружного воздуха для рассматриваемого месяца на маршруте перевозки, °С, принимаемая по климатическим справочникам по состоянию на 12 ч дня;

tс.э.н — то же, ночная (по состоянию на 12 ч ночи), °С;

Х — квантиль надёжности расчёта теплопри- токов (табл. 8.3). В расчётах, выполняемых для проектных целей, надёжность Р следует принимать не ниже 0,99 либо пользоваться готовыми данными расчёт- ных температур (см. табл. 8.1);

— среднеквадратическое отклонение температуры наружного воздуха от её среднего значения (нормальный закон распреде- ления случайной величины), определяемое по формуле:

где tмах.д — максимальная дневная температура наружного воздуха для рассмат- риваемого месяца на маршруте (за весь период наблюдений), °С;

При перевозках в зимний и весенний периоды года произведение X∙

в формуле (8.2) принимают со знаком минус. Тем самым перевозку груза ставят в более жёсткие условия – летом и осенью теплее, а зимой и весной холоднее.

Если маршрут следования транспортного модуля пролегает в разных климатических зонах, то этот маршрут разбивают на участки с однородными климатическими зонами и на каждом участке определяют расчётные температуры по выше указанной схеме.

При моделировании теплообменных процессов, когда продолжительность нахождения транспортного модуля на участке менее суток, учитывают суточные колебания температуры окружающей среды (рис. 8.1). При этом расчётную температуру наружного воздуха на любое (текущее) время суток можно определить, °С:

где Т — текущее местное время, часы суток, на которое производят расчёт температуры наружного воздуха, например, 8 ч утра;

— смещение по времени суток дневных и ночных температур относительно полудня (полуночи), ч, принимаемое для континентального климата 1 … 2 ч и для мягкого климата – 3 … 5 ч.

Расчётную температуру наружного воздуха за время нахождения транспортного модуля на каком-либо i-м расчётном интервале (отрезок пути с одно- родной климатической зоной, погрузка и т.д.) следует определять как среднее значение функции (8.3) на этом интервале по времени суток по интегральному выражению, °С:

где Ткi — текущее местное время суток в конце i-го расчётного интервала, часы суток;

Тнi — то же, в начале i-го расчётного интервала, часы суток;

— продолжительность нахождения транспортного модуля в i-м расчётном интервале, ч.

Очевидно, что при увеличении

второе слагаемое в выражении (8.4) стремится к нулю. При

>= 24 его можно не учитывать. Поэтому для условий однородной климатической зоны выражение (8.4) приобретает частный вид, приведённый в формуле (8.1).

Расчётная температура воздуха на грузовом фронте.

Эту температуру (tф) используют для определения теплопритоков за время погрузки вагонов и контейнеров. На открытых грузовых фронтах холодильников величину tф принимают равной расчётной температуре наружного воздуха за время погрузки (tр.п), определяемой по формуле (8.4), т.е. tф = tр.п.

Аналитический расчёт мощности теплопоступлений в изотермические вагоны и контейнеры для проектных целей

Расчёт выполняют для экстремальных режимов эксплуатации проектируемых транспортных модулей, предусмотренных, в киловаттах на грузовую единицу (вагон или контейнер). Мощность теплового потока вследствие теплопередачи через ограждения кузова проектируемого транспортного модуля, кВт/ед.:

где Кр — расчётный коэффициент теплопередачи ограждающих конструкций грузового помещения транспортного модуля, определяемый по формуле (8.7), Вт/(м2∙К);

Fр — расчётная поверхность ограждений грузового помещения, определяемая как средняя геометрическая величина между внутренней и наружной поверхностями проектируемого транспортного модуля (см. прил. Н), м2;

tр — расчётная температура наружного воздуха в экстремальных условиях обращения проектируемого транспортного модуля (см. табл. 8.1), °С;

tв — рас- чётный температурный режим перевозки груза (см. табл. 8.1), °С.

Мощность теплового потока от инфильтрации свежего воздуха в грузовое помещение проектируемого транспортного модуля, кВт/ед.:

где 0,3 — допускаемая проектная кратность инфильтрации воздуха через не- плотности в ограждениях грузового помещения и в вентиляционной системе, ч-1;

— плотность наружного воздуха в экстремальных условиях перевозок (табл. У.1), кг/м3;

Vп — полный объём грузового помещения проектируемого транспортного модуля (см. прил. Н), м3;

iн — удельное теплосодержание наружного воздуха в экстремальных условиях перевозок (табл. У.2), кДж/кг;

iв — удельное теплосодержание воздуха внутри грузового помещения в режиме перевозки при относительной влажности 95 % (см. там же), кДж/кг.

Мощность теплового потока от плодоовощей при дыхании, кВт/ед.:

где 0,8 — коэффициент, учитывающий массу плодоовощей без тары, упаковки и средств пакетирования, доли единицы;

qб — расчётная мощность удельных тепловыделений плодоовощей при температуре 25оС (в среднем принять qб = 0,4 кВт/т);

Рт.м — расчётная грузоподъёмность транспортного модуля, т;

Ки.г — коэффициент использования грузоподъёмности транспортного модуля, Ки.г.= 0,85 (в расчёте учитывают погрузку плодоовощей в деревянных ящиках плотно-вертикальным способом).

Мощность теплового потока от солнечной радиации, кВт/ед.:

где Fб.с — расчётная поверхность боковых стен транспортного модуля (см. прил. Н), м2;

∆tв — максимальное превышение температуры вертикальной поверхности вагона или контейнера, облучённой солнцем, в состоянии покоя и при безветренной погоде для летнего периода, ∆tв = 14 К;

∆tг — то же, горизонтальной поверхности, ∆tг = 32 К;

В расчёте Qс экстремальным принято воздействие на всём пути следования только прямой солнечной радиации. Превышение температур, эквивалентных воздействию солнечной радиации, можно принимать иным (приложение Ф), если проектируемые средства будут эксплуатироваться не на всей сети железных дорог, а в определённом регионе.

Мощность теплового потока, эквивалентного работе вентиляторов- циркуляторов, кВт/ед.;

где Nц — суммарная проектная мощность электродвигателей вентиляторов- циркуляторов, кВт; ζ — коэффициент трансформации механической энергии вентилятора-циркулятора внутри воздуховода в тепловую, ζ = 0,10.

Мощность теплового потока от груза и тары при охлаждении в пути следования, кВт/ед.:

где аг и ат — коэффициенты, учитывающие соответственно массу плодоовощей и тары, доли единицы;

Сг — максимальная удельная теплоёмкость плодоовощей,

bг — рас- чётный темп охлаждения груза, °С/ч. Его величину следует нормировать по формуле (8.11) при условиях: bг= mг,

=0,9,

=0,2. Мощность теплового потока от кузова и оборудования транспортного модуля при охлаждении или отеплении в пути следования, кВт/ед.:

где а — коэффициент, учитывающий неоднородность температурного поля ку- зова транспортного модуля, а = 0,5;

β — коэффициент конкордации (соответствия) темпов охлаждения кузова транспортного модуля и груза, β = 1,3;

См, Сд, Си — удельные теплоёмкости соответственно металла, дерева и изоля- ции, кДж/(кг∙°С);

Gм, Gд, Gи — проектная масса соответственно металлических, деревянных частей транспортного модуля и изоляции, кг; ῖг — продолжитель- ность охлаждения груза (см. формулу (8.13)), ч.

Для требуемого экстремального режима перевозки подсчитывают суммарную потребную мощность тепло-, холодопоступлений согласно их состав, имея при этом ввиду, что все теплопоступления действуют одновременно.

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: