147550 (Обоснование рационального способа транспортировки скоропортящихся грузов на направлении Пермь-2 – Чита-1), страница 5

Далее рассчитываем теплоприток от воздействия солнечной радиации, который равен:

Q₂=∑Q_i или Q₂=Q_кр.+Q_{бок.стен}+Q_{торц.стен}+Q_пол; (Вт) (4.3)

где, Q_кр. – теплоприток в грузовое помещение от воздействия солнечной радиации через крышу;

Q_{бок.стен} – теплоприток в грузовое помещение от воздействия солнечной радиации через боковые стены;

Q_{торц.стен} – теплоприток в грузовое помещение от воздействия солнечной радиации через торцевые стены;

Q_пол – теплоприток в грузовое помещение от воздействия солнечной радиации через пол.

Каждый из этих слагаемых определяется по следующей формуле:

Q=k_i*F_i*(A_i*q_i)/α_i; (Вт) (4.4)

где, k_i – коэффициент теплопередачи части ограждения кузова, принимаем 0,45;

F_i – наружная теплопередающая поверхность облучаемой части ограждения: для АРВ крыша, принимаем 67,5 м²; боковые стены 107,2 м²; торцовые стены 18 м²; пол 53,9 м²; для 5-ваг. ИПС крыша, принимаем 67,8 м²; боковые стены 107,5 м²; торцовые стены 10,3 м²; пол 59 м²;

A_i – коэффициенты поглощения солнечных лучей: для АРВ и 5-ваг. ИПС для крыши, принимаем 0,7; боковые стены 0,6; торцевые стены 0,8; пол 0,98;

q_i – среднесуточная интенсивность полного солнечного облучения: для АРВ и 5-ваг. ИПС для крыши, принимаем 328 Вт; для боковых стен 142 Вт; для торцевых стен 80 Вт; для пола 32 Вт;

α – коэффициент теплопередачи наружной поверхности, принимаем 33 Вт/м²*°С.

На основании формулы 4.4 определяем теплопритоки для стен, пола и крыши отдельно для АРВ и 5-ваг. ИПС.

Для АРВ:

Q_крыши=0,45*67,5*(0,7*328)/33=211,3 (Вт);

Q_{торц. стен}=0,45*18*(0,8*80)/33=15,7 (Вт);

Q_{бок. стен}=0,45*107,2*(0,6*142)/33=124,5 (Вт);

Q_пол=0,45*53,9*(0,98*32)/33=23 (Вт).

Для 5-ваг. ИПС:

Q_крыши=0,45*67,8*(0,7*328)/33=212,3 (Вт);

Q_{торц. стен}=0,45*10,3*(0,8*80)/33=9 (Вт);

Q_{бок. стен}=0,45*107,5*(0,6*142)/33=124,9 (Вт);

Q_пол=0,45*59*(0,98*32)/33=25,2 (Вт).

После определения теплопритоков от стен, пол и крыши определяем на основании формулы 4.3 теплоприток от воздействия солнечной радиации.

Для АРВ: Q₂=211,3+15,7+124,5+23=374,5 (Вт)

Для 5-ваг. ИПС: Q₂=212,3+9+124,9+25,2=371,4 (Вт)

Определяем теплоприток через не плотности в дверях, в люках, в проходах трубопроводов по следующей формуле:

Q₃=V_н*ρ/3,6*(i₁-i₂) (4.5)

где, V_н – объём воздуха поступающего через не плотности: для АРВ, принимаем 34 м³; для 5-ваг. ИПС, принимаем 45,3 м³;

ρ – плотность воздуха;

i – энтальпия наружного воздуха и энтальпия воздуха грузового помещения вагона, принимаем, согласно, i-d диаграмме: для наружного воздуха 42; для воздуха грузового помещения вагона -18.

Плотность воздуха определяется по следующей формуле:

p=p_с*φ_с+p_в*φ_в (4.6)

где, φ_с – доля сухого воздуха, принимаем 0,5;

φ_в – доля влажного воздуха, принимаем 0,5;

p_с – плотность сухого воздуха ( принимаем 1,146 кг/м³);

p_в – плотность влажного воздуха (принимаем 1,121 кг/м³).

Согласно, формуле 4.6 определяем плотность воздуха для АРВ и для 5-ваг. ИПС:

p=1,146*0,5+1,121*0,5=1,1335 (кг/м³)

Определив плотность воздуха, рассчитываем теплоприток через не плотности в дверях, в люках, в проходах трубопроводов на основании формулы 4.5.

Для АРВ: Q₃=34*1,1335/3,6*(42-(-18))=642,3 (Вт);

Для 5-ваг. ИПС: Q₃=45,3*1,1335/3,6*(42-(-18))=855,8 (Вт).

Теплоприток от действия двигателей вентиляторов не учитываем, так как для данного режима вентилирование не применяется. Q₄=0.

Теплоприток от таяния “снеговой шубы”, принимаем равным 120 Вт.

Рассчитав все теплопритоки, мы можем определить общее количество тепла (Вт), отводимое через поверхность приборов охлаждения или холодопроизводительность установки при перевозке мороженых грузов на основании формулы 4.1:

Для АРВ: Q_I=6102,45+374,5+642,3+120=7239,25 (Вт)

Для 5-ваг. ИПС: Q_I=6078,9+371,4+855,8+120=7426,1 (Вт)

Таким образом, теплоприток от приборов охлаждения составил: для АРВ – 7239,25 (Вт), а для 5-ваг. ИПС – 7426,1 (Вт).

4.2 Определение теплопритоков для 2-ого режима перевозки СПГ

В случае транспортировки неохлаждённых плодоовощей летом (2-й режим) расчёта выполняются следующим образом:

Q^II_общ=∑Q_i; (Вт) (4.7)

В данном режиме слагаемые определяются таким же образом, как и для 1-ого режима, но учитывая изменение исходных данных, т.е. температурно-влажностного режима.

На основании формулы 4.2 определяем теплоприток от холодильного оборудования, где t_н=+35°С; t_в=+5 °С.

Для АРВ: Q₁=0,45*234*(35-5)+0,45*19*(43-5)=3483,9 (Вт)

Для 5-ваг. ИПС:Q₁=0,45*245,1*(35-5)+0,45*8,5*(43-5)=3454,2 (Вт)

Теплоприток от воздействия солнечной радиации равен теплопритоку 1-ого режима и составляет: для АРВ – Q₂=374,5 (Вт); для 5-ваг. ИПС –Q₂= 371,4 (Вт).

Теплоприток через не плотности в дверях, в люках, в проходах трубопроводов определяется на основании формулы 4.5, где p_с=1,146 кг/м³; p_в=1,121 кг/м³;i₁=42; i₂=-7.

Для АРВ: Q₃=34*1,1335/3,6*(42-(-7))=524,56 (Вт)

Для 5-ваг. ИПС: Q₃=45,3*1,1335/3,6*(42-(-7))=698,9 (Вт).

Далее рассчитываем теплоприток эквивалентный работе электродвигателей вентиляторов-циркуляторов на основании следующей формулы:

Q₄=1000*N*n*η_э*(τ_в/24); (Вт) (4.8)

где, N – мощность электродвигателя вентилятора, принимаем для АРВ – 4 кВт; для 5-ваг. ИПС – 4,5 кВт;

n – количество электродвигателей, принимаем 2;

η_э – коэффициент полезного действия, принимаем 0,8;

τ_в – максимальная продолжительность работы электродвигателя, принимаем 22 часа.

На основании формулы 4.8 определяем теплоприток эквивалентный работе вентиляторов-циркуляторов.

Для АРВ: Q₄=1000*4*2*0,8*(22/24)=5866,66 (Вт)

Для 5-ваг. ИПС: Q₄=1000*4,5*2*0,8*(22/24)=6599,99 (Вт)

Теплоприток от таяния “снеговой шубы”, принимаем равным 1-му режиму. Q₅=120 (Вт).

Определяем теплоприток от воздействия биохимического и биологического тепла перевозимых грузов по следующей формуле:

;(Вт) (4.9)

где, G_г – количество груза, принимаем 25*10³ (кг);

G_т – количество тары, принимаем 10 % от массы груза;

t_н – температура начальная , принимаем +35 °С;

t_к – температура конечная, принимаем +5 °С;

τ_в – продолжительность охлаждения, принимаем 72 часа;

q₆ – биохимические тепловыделения плодоовощной продукции, принимаем для картофеля 1159,2 кДж/т*ч.

На основании формулы 4.9 определяем теплоприток от воздействия биохимического и биологического тепла перевозимых грузов.

Для АРВ: (Вт)

Для 5-ваг. ИПС: (Вт)

После определения всех теплопритоков мы можем определить общий теплоприток для 2-го режима по вышеуказанной формуле 4.7.

Для АРВ: Q_II=3483,9+374,5+524,56+5866,66+120+17456,8=27826,42 (Вт)

Для 5-ваг. ИПС: Q_II=3454,2+371,4+698,9+6599,99+120+17456,8=28701,29

(Вт)

Таким образом, теплопритоки для 2-го режима перевозки составили: для АРВ=27826,42 (Вт); для 5-ваг. ИПС=28701,29 (Вт).

4.3 Определение теплопритоков для 3-го режима перевозки СПГ

Для третьего режима (перевозка грузов в зимнее время с отоплением) определяем мощность нагревательных электропечей. При перевозке грузов с отоплением суммарные теплопритоки складываются из тепловых потерь через ограждение кузова, потерь для подогрева холодного воздуха, поступающего через не плотности и при вентилировании. Количество тепла, эквивалентное работе вентиляторов-циркуляторов при перевозке с отоплением Q₄ должно вычитаться из общей суммы теплопотерь.

Следовательно, необходимая мощность нагревательных электропечей составит

Q^III_от=Q₁+Q₂+Q₃-Q₄; (Вт) (4.10)

Для того, чтобы определить теплоприток Q^III_от необходимо определить теплоприток через охлаждение груза, аналогично как и в первом и втором режимах, но второе слагаемое опускается.

Таким образом, теплоприток через охлаждение груза определяется по следующей формуле

Q₁=k_н*F_н*(/t_н-t_в/); (Вт) (4.11)

где, Q₁ – теплоприток через охлаждение груза;

На основании формулы 4.11 определяем теплоприток через охлаждение

Для АРВ: Q₁=0,45*234*(-40-14)=5686,2 (Вт)

Для 5-ваг. ИПС: Q₁=0,45*245,1*(-40-14)=5955,93 (Вт)

Вычисляем необходимые затраты на подогрев воздуха поступающего через не плотности на основании следующей формулы

; (Вт) (4.12)

На основании формулы 4.12 определяем теплоприток Q₂, но перед этим необходимо определить плотность воздуха поступающего через не плотности на основании формулы 4.6, температуру воздуха в вагоне, принимаем +14 °С, а температуру наружного воздуха, принимаем -40 °С.

Для АРВ и 5-ваг. ИПС: р=1,396*0,5+1,395*0,5=1,3955 кг/м³

Для АРВ: (Вт)

Для 5-ваг. ИПС: (Вт)

Далее определяем необходимые затраты тепла на подогрев наружного воздуха поступающего в вагон при вентилировании на основании следующей формулы

; (Вт) (4.13)

где, n – кратность вентилирования, принимаем 5;

V – объём воздуха поступающего через не плотности, принимаем для АРВ – 34 м³; для 5-ваг. ИПС – 45,3 м³;

1,3 – теплоёмкость воздуха;

r – теплота конденсации водяного пара из наружного воздуха, принимаем 2,89;

φ_в,φ_н – относительная влажность воздуха в вагон, принимаем φ_в – 0,5; φ_н – 0,5;

q_в,q_н – абсолютная влажность воздуха в вагон и из него, принимаем q_в – 10,64; q_н – 1,05.

На основании формулы 4.13 определяем затраты тепла на подогрев наружного воздуха поступающего в вагон при вентилировании

Для АРВ: Q₃=5*34/3,6[1,3*(-40+14)+2,89*(0,5*10,64+0,5*1,05)=798,53 (Вт);

Для 5-ваг. ИПС:

Q₃=5*45,3/3,6*[1,3*(-40+14)+2,89*(0,5*10,64+0,5*1,05)=1063,92 (Вт).

Рассчитываем необходимую мощность электропечей на основании формулы 4.8, где τ_в=14 часов.

Для АРВ: Q₄=1000*4*2*0,8*(14/24)=3733,33 (Вт);

Для 5-ваг. ИПС: Q₄=1000*4,5*2*0,8*(14/24)=4199,99 (Вт).

После определения всех теплопритоков определяем мощность нагревательных электропечей на основании формулы 4.8

Для АРВ: Q_III=5686,2+316,31+798,53-3733,33=3067,71 (Вт);

Для 5-ваг. ИПС: Q_III=5955,93+421,44+1063,92-4199,99=3241,3 (Вт).

Таким образом, мощность нагревательных электропечей на основании расчётов составила: для АРВ – 3067,71 (Вт); для 5-ваг. ИПС – 3241,3 (Вт).

Теперь необходимо определить собственную мощность нагревательных электропечей, которая определяется по следующей формуле

N_э=Q_III/1000*η_э; (Вт) (4.14)

На основании формулы 4.14 рассчитываем собственную мощность

Для АРВ: N_э=3067,71/1000*0,8=3,83 (кВт);

Для 5-ваг. ИПС: N_э=3241,3/1000*0,8=4,05 (кВт).

Полученные окончательные значения нагрузки на холодильное оборудование увеличиваем на 10 %, в результате потерь в коммуникациях, трубопроводах и другое.

Таким образом, общее количество тепла (Вт), отводимое через поверхность приборов охлаждения или холодопроизводительность установки при перевозке мороженых грузов составит

Для АРВ: Q_I=7239,25*10/100=723,9+7239,25=7963,1 (Вт);

Для 5-ваг. ИПС: Q_I=7426,1*10/100=742,61+7426,1=8168,71 (Вт).

Транспортировка неохлаждённых плодоовощей летом (2-й режим) составит