Теплотехнический расчет и подбор холодильно – энергетического оборудования вагона

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 6Следующая ⇒

Теплотехнический расчет производится графоаналитическим методом. По оси абсцисс наносится в масштабе схема железнодорожного направления. По оси ординат, вверх от схемы направления, откладывается показатель Q, вниз – показатель t – расчетные температурные параметры железнодорожного направления, которые определяются на основании материалов метеостанций для 1 ч (ночная температура) и 13 ч (дневная температура). Эти параметры используются для построения расчетной диаграммы температурного режима, которая является неотъемлемой составной частью графоаналитического метода определения теплового баланса. Необходимо помнить, что изотермические вагоны за время груженого рейса находятся не только на участках в пути следования, но и простаивают на станциях, где не прекращается процесс теплообмена. Поэтому для отражения этих явлений на диаграмме время простоя на станциях добавляется к времени следования поезда по одному из участков.

Для каждой станции на соответствующих осях-ординатах, вниз от общей линии направления, откладываются в масштабе данные температурного режима на 1 ч – н1 13 ч н13 t t и (см. рис. 3.1). Затем найденные точки соединяются и образуются две (на 1 и 13 ч) кривые температур, которые используются для дальнейших расчетов.

Под основной линией направления компонуются некоторые подсобные рабочие графы.

1. Графа £ – наименование станций и расстояний (в км) между ними принимаются согласно схеме железных дорог.

2. Графа Т – время следования поездов между станциями и простоев на станциях.

3. Графа τi – время отправления с начальной станции и время проследования других станций.

4. Графа ti – расчетные температуры с учетом временных и пространственных факторов.

5. Графа Δt – данные о разности температур внутри вагона и наружного воздуха на участке.

Рисунок 3.1. График расхода холода

Определение расчетной наружной температуры:

а) в период с 1 до 13 ч включительно:

, (3.1)

б) в период с 13 до 1 ч включительно:

, (3.2)

где - расчетная температура пунктов, для которых производится расчет.

- время, для которого производится расчет.

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

Расчеты:

Астрахань:

Аксарайская:

Атырау:

Рудный:

Омск:

Каргат:

Новосибирск:

Теплотехнический расчет вагона производится отдельно для летнего и зимнего периодов. На его основании определяется количество энергии, поступающей в вагон, которую необходимо компенсировать соответственно холодильной машиной или нагревательными приборами. Согласно методикам общий теплоприток составляет, Вт

, (3.3)

где - теплоприток в грузовое помещение грузового вагона (или пассажирского вагона) через ограждение кузова;

, (3.4)

где - коэффициент теплопередачи ограждения кузова, Вт/( ), принимается на основе технической характеристики вагона;

- площадь ограждения кузова, находящаяся в контакте с наружным воздухом, определяется на основе геометрических размеров кузова;

, - температуры соответственно наружного воздуха, внутри вагона, в машинном отделении или в тамбуре пассажирского вагона, °С; эти температуры устанавливаются на основании справочных данных исходя из района эксплуатации вагона и температурных режимов перевозимого груза или пассажира. Температура в машинном отделении принимается +45 … + 50°С, в тамбуре пассажирского вагона на 5-10°С выше температуры наружного воздуха в летний период и на 5-10°С ниже – в зимний период.

Теплоприток в помещении вагона от воздействия солнечной радиации

, (3.5)

где - наружная поверхность освещаемой солнцем части вагона, принимается 30 - 40% для грузовых вагонов, для пассажирских, с учетом наличия окон , - 70%;

- коэффициент поглощения солнечной энергией, принимается 0,6-0,8 в зависимости от окраски кузова вагона;

- среднесуточная интенсивность солнечного облучения, в среднем принимается 100-250 Вт/( ) в зависимости от периода и географических широт эксплуатации вагона;

- коэффициент теплоотдачи наружной поверхности, Вт/( ), принимается в пределах 0,25-0,35, в зависимости от частоты и «зеркальности» кузова вагона.

Теплопритоки через неплотности в дверях, люках и т.п.

, (3.6)

где -теплоприток в грузовое помещение грузового вагона (или пассажирского вагона) через ограждение кузова.

Теплоприток от вентилирования внутреннего помещения вагона, Вт:

, (3.7)

где - кратность вентилирования, объем/ч;

- объем воздуха, подлежащей замене, ;

1,3 – теплоемкость воздуха, кДж/кг;

, - температура воздуха соответственно снаружи и внутри вагона, °С (К);

- скрытая теплота парообразования, кДж/кг;

, – относительная влажность воздуха, % или доли ед.;

Теплоприток, выделяемый электродвигателями циркуляров (вентиляторов) воздуха, Вт:

, (3.8)

где 1000 – коэффициент перевода кВт в Вт;

- мощность электродвигателя, кВт, принимается в соответствии с технической характеристикой вагона;

- число электродвигателей;

- КПД электродвигателей;

– продолжительность работы вентиляторов за сутки, принимается 5-9 часов;

24 – коэффициент перевода часов в сутки.

Теплоприток от перевозимого груза, тары или пассажиров, Вт:

, (3.9)

где , - масса соответственно груза и тары , кг или т . Масса груза – это статическая загрузка вагона, масса тары – 2-4 т;

, - теплоемкость соответственно груза и тары, кДж/кг;

, - температура груза соответственно при погрузке в вагон и установленная режимом перевозки, °С (К);

- время установленное « Правилами перевозки» на охлаждение груза до требуемого режима перевозки, 60-70 часов;

- биологическое тепло, выделяемое продуктами или пассажиром в результате его жизнедеятельности, Вт/т, Вт/чел., принимается согласно справочным данным;

- масса груза или количество пассажиров в вагоне;

3,6; 1000 - коэффициенты, которые следует использовать при переводе соответственно кДж в Вт, в зависимости от принятых справочных данных.

При расчете теплоприток в пассажирский вагон первый член формулы - не учитывается.

Рисунок 3.2. Принципиальная схема теплопритоков в грузовых помещениях 5-вагонной секции БМЗ.

Следует помнить, что произведенный выше расчет не учитывает всевозможных других теплопритоков, а также имеет неточности принятых справочных данных и т. п., поэтому принято считать полученный результат нетто. Для проведения расчетов оборудования необходимо знать максимальные значения теплопритоков-брутто

(3.10)