Файл: РГР 1 (АРВ) Марченко Д.М. МВ-41.docx

3 Определение коэффициента теплопередачи ограждения кузова грузового вагона

Основной задачей при расчете ограждающей конструкции является определение рациональной толщины теплоизоляционного слоя, в зависимости от технических требований и экономической целесообразности.

Согласно задания перевозится температурный груз – абрикосы, при температуре перевозки +3°C и при среднегодовой температуре от +1 до +8°C, согласно таблице 4 источника [1] нормативный коэффициент теплопередачи:

• для стен: k=0,512 Вт/(м²·К);

• для крыши: k=0,435 Вт/(м²·К);

• для пола: k=0,579 Вт/(м²·К);

Конструктивное оформление ограждения кузова влияет на условия теплопередачи, поэтому при определении теплопритоков вагон-холодильника пользуются приведенным коэффициентом теплопередачи для всей площади ограждения кузова.

где 1,1 – коэффициент, учитывающий наличие тепловых мостиков в элементах ограждения и старение теплоизоляции;

– коэффициент теплопередачи отдельного элемента ограждения кузова вагона;

– площадь теплопередающей поверхности отдельного элемента.

Определяем для частей ограждения кузова. При расчете не учитываем часть кузова, занятую машинным отделением.

Наружные размеры кузова АРВ составляют:

• длина по концевым балкам L=21 м;

• наружная ширина грузового помещения B=3,1 м;

• высота боковой стены по наружи H=2,7 м;

• высота крыши h=0,5 м;

• радиусы, образующие крышу R₁=0,4 м; R₂=2 м.

Схема поперечного сечения кузова приведена на рисунке 1.

РИСУНОК 1!!!!!

Рисунок 1 – Схема поперечного сечения кузова АРВ

Площадь боковой стены

Площадь пола

Площадь крыши

где S – длина дуги, образующей верхнюю часть крыши.

где – угол, ограничивающий дугу.

где – длина хорды, ограничивающий сектор ABC.

Площадь торцевой стены

где – площадь сектора;

– площадь ΔABC.

Общая площадь вагона

Определим величину приведенного коэффициента теплопередачи ограждения кузова по формуле 1

---

4 Расчет толщины теплоизоляции ограждения

Определение толщины потребного слоя изоляционного слоя ограждения производится исходя из условий обеспечения наименьшего значения коэффициента теплопередачи (интенсивности теплопритоков и теплопотерь) при заданном температурном напоре:

где – толщина изоляционного и других слоев материалов, составляющих ограждающую конструкцию, м;

– коэффициенты теплопроводности, изоляционного и других материалов конструкции ограждения вагона, Вт/(м·К);

– нормативный коэффициент теплоотдачи, Вт/(м²·К);

– коэффициенты теплоотдачи, из внешней среды к наружной поверхности вагона и от внутренней поверхности ограждения кузова к воздуху внутри вагона, Вт/(м²·К).

При ориентировочных расчетах для определения величины коэффициента радиационного и конвективного теплообменов можно пользоваться формулой [1, с.10]

где – коэффициент радиационного теплообмена,

– скорость движения вагона, V=100 км/ч;

l – длина омываемой воздухом поверхности, l=21 м.

Для пола

Изоляционный слой (рисунок 2):

1. резина( 0.002м, 0.16 Вт/(м К));

2. столярная плита( 0.018м, 0.22 Вт/(м К));

3. перфоль( 0.0005м, 0.2 Вт/(м К));

4. полиуретан ППУ-304Н( 0.04м, 0.035 Вт/(м К));

5. стеклопластик( 0.002м, 0.4 Вт/(м К));

6. сталь листовая( 0.003м, 30 Вт/(м К)).

Подставляя значения в формулу (3.1) получаем:

---

5 Теплотехнический расчет кузова вагона и определение потребной часовой холодопроизводительности холодильной машины для обеспечения заданных условий перевозки

Для определения тепловой нагрузки на систему охлаждения производим почасовой расчет теплового баланса помещения, в результате чего выявляется максимальный тепловой поток.

где – тепловой поток, передаваемый через ограждение, Вт;

– количество тепла, поступающего в вагон от действия солнечной радиации, при воздействии прямого и рассеянного облучения, Вт;

– теплопритоки от инфильтрации, Вт;

– количество тепла, поступающего с наружным воздухом при вентилировании, Вт;

– теплопритоки от электродвигателей вентиляторов, Вт;

– теплопоступления от предварительного неохлажденного груза;

– теплоприток при охлаждении кузова до температуры перевозки, Вт;

– количество тепла, выделяемого перевозимым грузом, Вт;

– прочие теплопритоки, Вт.

Тепловой поток, передаваемый через ограждение площадью , имеющие коэффициент теплопередачи , при температурном напоре определяется по формуле

Приближенно теплопритоки от действия солнечной радиации можно рассчитать по формуле:

где – расчетная поверхность ограждения, подвергающаяся солнечному облучению, принимается в размере 30-40% от поверхности ограждения . Принимаем ;

– максимальная температура поверхности,

– продолжительность солнечного облучения в течение суток,

Температуру от инфильтрации находим по формуле:

где – коэффициент, учитывающий относительный воздухообмен в грузовом помещении вагона вследствие инфильтрации, ;

– плотность поступающего в вагон воздуха, при ;

– полный объем грузового помещения вагона, ;

– энтальпия наружного воздуха и воздуха внутри вагона,

Теплопритоки от вентиляции

где – суточная кратность обмена воздуха в вагоне, .

Вт, так как груз – абрикосы – не вентилируется в соответствии с таблицей 2 источника [1].

Теплоприток от электродвигателей вентиляторов, размещенных внутри охлаждаемого контура вагона, подсчитывается с учетом суммарной установочной мощности электродвигателей и продолжительности работы оборудования в течение суток не более 20…22 ч.

где – суммарная установочная мощность электродвигателей, ;

– продолжительность работы оборудования в течение суток,

принимаем равной 18 часам.

При охлаждении в пути следования предварительно неохлажденного груза от температуры наружного воздуха до температуры внутри вагона-холодильника, соответствующее заданному режиму перевозки, в течении 48-60 часов (n₂=2-2.5суток) теплопоступления от груза, Вт.

где – плотность загрузки вагона, ;

– погрузочный объем, ;

– энтальпии груза в начале и в конце охлаждения,

При охлаждении кузова вагона до температуры перевозки теплопритоки могут быть определены по формуле

---

где – коэффициент, учитывающий количество тепла, отдаваемое массой кузова и внутренним оборудованием грузового вагона РПС,

А_к=1512 Вт/К;

– время охлаждения грузового помещения в процессе перевозок.

Для вагонов-холодильников АРВ не требуется предварительная подготовка вагона, значит .

Количество тепла, выделяемое плодоовощами в процессе перевозки определяется по формуле [1, с.15]:

где – интенсивность тепловыделений от груза,

– масса перевозимого груза,

Неучтенные теплопритоки грузового помещения АРВ принимаем в размере 10% от суммарной величины учтенных теплопритоков. Общая величина учтенных теплопритоков найдем по формуле:

Суммируя величины всех теплопритоков полученных по формулам 4.3-4.9, получаем, что . Тогда величина неучтенных теплопритоков будет равна:.

Тогда общая величина теплопритоков равна

Проводим расчет требуемой охлаждающей способности холодильного оборудования по формуле [1, с.16]:

где – коэффициент рабочего времени, принимаем равным 0,7;

– коэффициент запаса холодопроизводительности,

Потребная холодопроизводительность “брутто” холодильной машины подсчитывается по формуле:

---