Зміст

Вступ. 2

1. визначення площі теплопередаючих поверхонь. 4

2. Визначення наведеного коефіцієнта теплопередачі кузова вагона. 1

2.1 Значення коефіцієнта теплопередачі для підлоги вагона. 2

2.2 Визначення коефіцієнта теплопередачі для даху вагона. 3

2.3 Визначення коефіцієнта теплопередачі для бокової стіни. 4

3. визначення теплонадходжень до приміщення, що охолоджується. 1

4. Визначення необхідної холодопродуктивності холодильної машини. 7

5. Опис прийнятої системи охолодження. 11

6. Побудова холодильного циклу в діаграмі Lg р-і 13

7. Вибір компресора та визначення енергетичних коефіцієнтів. 16

8. розрахунок трубопроводів. 21

9. Розрахунок конденсатора та випаровувача-повітроохолоджувача. 22

10. Заправка холодильної установки маслом. 24

11. Техніко-економічне обгрунтування прийнятих рішень. 25

12. Основні вимоги охорони праці при експлуатації прийнятої системи охолодження  26

Література. 27

 

Вступ

Типовим напрямком в роботі залізничного холодотранспорту є підвищення якості перевезення швидкопсувних вантажів, продуктивність праці, зменшення поточних матеріалів на одиницю перевезеного вантажу, більш повне використання засобів.

Довше зберігання корисних та інших споживчих властивостей продуктів досягається з використанням науково-розроблених і практично перевірених режимів їх підготовки до перевезень, перевезення та зберігання. Важливе значення з режимних параметрів має температура, але найкращі результати можливо досягнути лише при підтримці потрібної вологості повітря, вибору умов його кондиціювання, дотриманні санітарно-гігієнічних норм, використанні додаткових засобів для підвищення стійкості продуктів. Важливою умовою зберігання вантажу – прийняття до перевезення високоякісних. Вірно оброблених, чистих продуктів в потрібній тарі та упаковці.

Для перевезення більш цілих швидкопсувних вантажів призначений автономний рефрижераторний вагон зі службовим відділом. Цей вагон забезпечує зберігання вантажу при температурі у вантажному приміщенні від +140С до -200С та температурі зовнішнього повітря від +400С до +500С.

Охолодження вантажного приміщення відбувається двома компресійними холодильними установками, розміщених з двох обох торцевих сторін в машинному відділенні вагона. Охолодження через випарування повітря нагнітається вентиляторами в простір між дахом вагона та стелею, через щілини в ній потрапляє до вантажного приміщення і охолоджує вантаж, потім з-під решіток на підлозі знову відсмоктується вентиляторами.

Аналогічно повітря циркулює і при опалені вагона. Але при цьому замість холодильної установки вмикаються електропечі.

Для вентиляції вантажного приміщення передбачається забір свіжого повітря вентиляторами через отвір у торцевих стінах. Перероблене повітря відводиться через дефлектори на даху вагона. Для видалення води, яка утворюється при відтаюванні з поверхні випарника, конденсату і залишків води при промивці вагона в підлозі вантажного приміщення розташовані зливні отвори.

Робота дизель генераторних апаратів холодильних і опалювальних установок автоматизована. Режим роботи можна регулювати також вручну.

Контроль за температурою у вантажному приміщенні здійснюється за приборами, які знаходяться в машинному відділенні, а також термостанцією зовні вагона.

1. визначення площі тепло передаючих поверхонь

Сумарна площа тепло передаючих поверхонь кузова вагона визначається як сума площ елементів, що її складають.

Площа підлоги, м², визначається

,                                                (1.1)

де      В - ширина вагона, м;

L - довжина вагона, м.

 ;

Площа бокової стіни, м², визначається як

,                                            (1.2)

де Н - висота прямокутної частини бокової стіни, м.

 ;

 

Рисунок 1.1Основні розміри перерізу кузова вагона

Площа даху вагона, м², визначається

,                                                       (1.3)

де      l - довжина дуги даху, м;

                      (1.4)

де      r- радіус сполучення торцевої стіни, м;

R - радіус даху, м;

a - кут, що обмежує дугу, градуси.

                                                         (1.5)

м

; Площа торцевої стіни, м², визначається так:

(1.6)

.

загальна площа тепло передаючих поверхонь дорівнює сумі площ тепло передаючих поверхонь елементів вагона, м²

                             (1.8)

 .

2. Визначення наведеного коефіцієнта теплопередачі кузова вагона

основним показником теплотехнічних якостей кузова вагона є коефіцієнт теплопередачі його огороджень. коефіцієнт теплопередачі характеризується кількістю тепла, що проходить в одиницю часу через 1 м² площі огороджень, якщо різниця температур по її сторонах складає 1°С. він має вимірність [кдж/(м²´К´год) або Вт/(м²´К)] і позначається буквою К_т.

Коефіцієнт теплопередачі можна визначити за наступною формулою:

,                                    (2.1)

де a_зов, a_в- це коефіцієнти тепловіддачі відповідно від зовнішнього повітря зовнішній стінці і від повітря всередині вагона до внутрішньої стінки;

l_i - це коефіцієнт теплопровідності;

 - це товщина і-го шару.

Коефіцієнт тепловіддачі являє собою кількість теплоти, передану від теплоносія до одиниці поверхні стінки за одиницю часу при різниці температур рідкого теплоносія і поверхні стінки в 1°С [кДж/(м²´К´год) або (Вт/м²´К)].

Величина a_зов залежить від швидкості і характеру руху повітряного потоку, що обдуває зовнішню поверхню. Чим більше швидкість, тим більше маса повітря, що вступає в теплообмін з поверхнею стін і, тим більше значення a_зов. Характер потоку - спокійний (ламінарний), при якому струмені повітря рівнобіжні, або із завихреннями (турбулентний) - залежить від його кута в напрямку до поверхні, що обдувається, від характеру самої поверхні і її площі. При більшому куті напрямку потоку і при нерівній (шорсткуватої з виступаючими частинами) поверхні утворюються завихрення, велика частина повітря входить у зіткнення з поверхнею і значення a_зов збільшується. Якщо поверхня рівна, то чим більше її площа (точніше довжина в напрямку потоку), тим спокійніше характер потоку і менше значення a_зов.

Для вагонів напрямок потоку повітря і поверхні, що обдувається, часто співпадає, або трапляється так, що потік знаходиться під невеликим кутом до більшої частини поверхні – бокових стін, даху і підлоги Конфігурація і характер пасажирських і ізотермічних вагонів, для яких визначаються значення коефіцієнта K_т, приблизно однакові, тому для визначення значення a_зов можна скористатися емпіричною формулою, у якій змінними величинами є лише швидкість руху вагона і його довжина:

a_зов=;                                  (2.2)

де      v - швидкість руху потяга, км/год (приймемо v=100 км/год);

L - довжина кузова, м.

 

Величина a_в залежить від тих же показників і параметрів, що і a_зов. Але швидкості руху повітря всередині вагона значно менше швидкостей атмосферного повітря, а конвективні швидкості в результаті теплообміну між внутрішніми поверхнями і повітрям у вагоні сильно гальмуються внутрішнім устаткуванням. Тому величина a_в менше величини a_зов навіть у вагоні, що не рухається. Для поверхонь стін і даху слід приймати a_в=24 кДж/м²´К´год, а для підлоги - a_в=21 кДж/м²´К´год.

2.1 Значення коефіцієнта теплопередачі для підлоги вагона

Рисунок 2. Переріз підлоги вагона

- гума =0,006 м; =0,5688

- дерево =0,04 м; =1,296

- полістирол =0,14 м; =0,1332

- сталь =0,002 м; =208,8

Згідно з формулою (2.1) визначаємо коефіцієнт теплопередачі для підлоги:

2.2 Визначення коефіцієнта теплопередачі для даху вагона

Рисунок 3. Переріз даху вагона

- сталь =0,002 м; =208,8

- полістирол =0,225 м; =0,1332

- деревоволокниста плита =0,045 м; =0,198

- алюмінієві сплави =0,002 м; =514,8

2.3 Визначення коефіцієнта теплопередачі для бокової стіни

Рисунок 4 Переріз бокової стіни вагона

- сталь =0,0015 м; =208,8

- полістирол =0,2 м; =0,1332

- дерево =0,04 м; =1,296

- алюмінієві сплави =0,002 м; =514,8

Коефіцієнт теплопередачі для торцевої стіни дорівнює коефіцієнту теплопередачі для бокової стіни, тобто .

При розрахунках величини K_т передбачається, що тепло спрямоване перпендикулярно площини стінки. Це цілком справедливо для однорідних стінок. Тому для спрощених розрахунків використовується наступна формула:

,                                       (2.3)

де

Враховуючи зроблені допущення відносно прямолінійності теплового потоку, тобто відсутність додаткових потоків тепла через зони ізоляції через включення металевих та дерев'яних елементів (так звані теплові місточки), збільшимо значення К_т на 10¸15%. Отже,

К_ср=(1,1¸1,15)´К_т                                    (2.4)

3. визначення теплонадходжень до приміщення, що охолоджується

Розрахунок теплонадходжень до вагона влітку виконується для визначення продуктивності системи охолодження.

Влітку тепло до вагона надходить:

·        через огородження кузова внаслідок перепаду температур повітря зовні та всередині вагона;

·        внаслідок інфільтрації повітря;

·                 від сонячної радіації;

·                 роботи встановленого у вагоні устаткування;

·        біологічне тепло, яке виділяють вантажі, що перевозяться;

·        теплонадходження при попередньому охолодженні вантажу

Теплонадходження, кДж/год, крізь огородження кузова визначається за формулою

                                (3.1)

де t_3ОВ - температура повітря зовні вагона;

t_в - температура повітря всередині вагона;

F - загальна площа вагону;

К – середній коефіцієнт теплопередачі.

У рефрижераторних вагонах температура повітря у вантажному приміщенні визначається родом вантажу, що перевозиться. У моєму випадку перевозимо фрукти t = 2°C, а вологість 90%

Q1=279,56*0,73*(29-2)=5510,13 .

Теплонадходження від сонячної радіації крізь непрозорі огородження, кДж/год, прямо пропорційне інтенсивності сонячної радіації I, коефіцієнту теплопоглинання опроміненої поверхні А, коефіцієнту теплопередачі К_т огородження, що опромінюється, площі огородження F та обернено пропорційне коефіцієнту тепловіддачі від зовнішньої поверхні огородження зовнішньому повітрю a_зов.

Розрахунок теплонадходжень від сонячної радіації через непрозорі огородження виконується за формулою:

Q₃₌;                                        (3.2)

Коефіцієнт тепловбирання поверхні, що опромінюється, залежить від роду матеріалу, кольору і стану поверхні. Для металевих порівняно гладких поверхонь значення А приймають у залежності від кольору фарбування. Для автономного рефрижераторного вагону сірого кольору коефіцієнт тепловбирання поверхні дорівнює А= 0,45.

Теплова енергія сонячної радіації, що досягає земної поверхні, вноситься головним чином променями видимої та інфрачервоної області спектра. Основним поглиначем ультрафіолетових променів є озон. Пил, що міститься в атмосфері, викликає сильне поглинання променів короткохвильової частини спектра від ультрафіолетових до синіх. Інфрачервона радіація з довжинами хвиль від 0,9 до 3 мкм помітно поглинається парами води, що знаходяться в повітрі.

Спектральний склад сонячної радіації, що досягає земної поверхні, залежить від висоти сонця над обрієм. Чим вище сонце, тим меншу товщу атмосфери проходить сонячна радіація.

Інтенсивність сонячної радіації залежить також від географічної широти місцевості, пори року, години дня. Крім того, вона приймає різні значення для горизонтальних (дах) і вертикальних (стіни) поверхонь.

Повний вплив сонячної радіації складається з прямого опромінення Сонцем (пряма сонячна радіація) і опромінення з боку атмосфери, що розсіює сонячні промені (розсіяна сонячна радіація).

Інтенсивність прямої сонячної радіації, кДж/м²´год, на поверхню, перпендикулярну до напрямку променів, можна визначити за наступною формулою:

     ,                                              (3.3)

де      4900 – сонячна стала;

h - висота Сонця, град або рад (h = 46)

r - коефіцієнт прозорості атмосфери, що змінюється в межах від 0,7 до 0,8 (r = 0,75).

Висота Сонця h обчислюється за формулою:

sinh=sinj ´sind +cosj´ cosd´cosg,                           (3.4)

де      j - географічна широта (j=55⁰);

d - схилення Сонця();

g - годинний кут ().

Оскільки 1 годині відповідає поворот Землі навколо осі на рад (15°), то g=t₁ рад, або g=15t₁ град, де t₁ – місцевий час в годинах, який відлічується після півдня.

Отримуємо:

Sinh=sin55*sin20+cos55*cos20*cos45=0.6585

І інтенсивність прямої сонячної радіації:

I_n=4900*(0,6585/0,6585+((1-0,75/0,75)))=3252,999

Інтенсивність прямої сонячної радіації на горизонтальних і вертикальних поверхнях плоских конструкцій огородження, до яких можуть бути віднесені дахи і стіни вагонів, виражаються відповідно формулами:

                                        (3.5)

I_дах=3252,999*0,6585=2142,09

,                               (3.6)

де      a_с- це азимут Сонця ()

x - кут, що визначає положення вертикальної поверхні відносно меридіана( x=0⁰).

sina_с=                                               (3.7)

sina_с=cos20*sin55/cos46=1,1

I_ст=3252,999*cos46°*sin(73°-0)=2485,7

Для визначення інтенсивності повної сонячної радіації необхідно скласти інтенсивності прямої і розсіяної радіації. Інтенсивність розсіяної сонячної радіації, що діє на горизонтальну поверхню, можна визначити по формулі:

                (3.8)

Інтенсивність розсіяної