№ п/п

Наименование раздельных пунктов

Температура наружного воздуха

Расстояние между раздельными пунктами, км

MAX

MIN

1.

Пермь - 2

39

-13,1

381

2.

Свердловск - Сортир.

37

- 15,6

605

3.

Ишим

33,5

-19,8

778

4.

Чулымская

34

-22,1

903

5.

Красноярск

39,4

- 18,2

1087

6.

Иркутск - Сортиров.

34,4

- 20,9

1017

7.

Чита - 1

37,5

- 27,4

Всего:

4771

№п/п

Наименование груза

Тип подвижного состава

Тара, способ укладки

Температурн.

режим перевозки

Предельный срок перевозки, сутки

летний

зимний

переходный

летний

зимний

переходный

летний

зимний

переходный

летний

зимний

переходный

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

1

Мясо охлаждённое

5ваг. ИПС

На крюках в подвешенном состоянии

0 - -3

12

14

12

2

Рыба мороженая

12ваг ИПС

ящики

-6 - -12

30

30

30

3

Картофель

12ваг ИПС

ящики

+2 - +5

20

30

15

4

Пиво пастеризованное

Вагон - термос

банка

+9 - +15

30

30

30

5

Вино виноградное сухое

Спец. ПС

наливом

+9 - +15

30

25

10

6

Яйца куриные пищевые охлаждённые

АРВ

ящики

+2 - +5

25

25

20

7

Колбаса полукопчёная

5ваг. ИПС

ящики

0 - -3

20

25

25

№п/п

Род груза

Предельный срок транспортабель-ности Т_пр, сут.

Уставной срок доставки

Т_у, сут.

Коэффициент транспортабельности ?_т

1

2

3

4

5

1.

Мясо охлаждённое

12

15

1,25

2.

Рыба мороженая

30

15

0,5

3.

Картофель

20

15

0,75

4.

Пиво пастеризованное

30

15

0,5

5.

Вино виноградное сухое

30

15

0,5

6.

Яйца куриные пищевые охлаждённые

25

15

0,6

7.

Колбаса полукопчёная

20

15

0,75

№ п/п

Наименование груза

Годовой грузопоток

Погрузочный объём подвижного состава, м³

Погрузочная масса груза, т/м³

5-вагонные секции

12-вагонные секции

АРВ

Специальные вагоны

Вагон-термос

Тара подвижного состава, т

1

Рыба мороженая

78

0,45

4217

39

2

Картофель

78

0,34

2256

39

3

Пиво пастеризов.

126

0,40

2967

33,5

4

Вино виноградн.

56,8

0,40

2088

5,7

5

Яйца куриные

45,5

0,25

19446

45

6

Колбаса полукопч.

108,2

0,28

11967

37

№п/п

Род груза

5-вагонные секции

12-вагонные секции

АРВ

Вагон-термос

Спец. вагоны

1

2

3

4

5

6

7

1.

Рыба мороженая

157

2.

Картофель

74

3.

Пиво пастеризов.

152

4.

Вино виноградное сухое

297

5.

Яйца куриные пищевые охлаждённые

549

6.

Колбаса полукопчёная

403

Номера

факторов

Эксперты

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

X₁

10

10

8

4

2

1

5

1

2

2

1

1

47

X₂

9

9

6

3

1

1

1

3

1

2

1

1

38

X₃

1

1

5

6

1

1

10

1

2

1

1

1

31

X₄

10

10

10

9

2

1

9

5

3

2

2

4

67

X₅

9

9

10

5

1

2

6

3

4

1

5

1

56

X₆

1

2

1

1

1

1

3

2

1

1

1

1

16

X₇

9

8

10

6

2

3

5

1

Матрица рангов

При многофакторном анализе учитывается мнение многих специалистов.

При этом оценка средней степени согласованности этих специалистов осуществляется по коэффициенту конкордации, по следующей формуле

(3.1)

где m - количество экспертов;

n - количество ранжируемых факторов.

Таким образом, на основании формулы 3.1 определяем коэффициент конкордации

W=12*2869/(12)²*(10³-10)=0,24

В случае полного совпадения мнения специалистов коэффициент конкордации равен 1, при несовпадении он равен 0. Таким образом, значение коэффициента конкордации изменяется в пределах:

0?W?1 (3.2)

В связи с тем, что в таблице 3.2 имеются связанные ранги, то коэффициент конкордации вычисляется по формуле

(3.3)

где (3.4)

(t - число связанных рангов в каждом столбце матрицы рангов).

Таким образом, на основании формулы 3.4 вычисляем T_i:

T_i=1/12*(504+504+336+336+990+720+504+336+990+720+504+504)=576,7

Определив T_i, теперь мы можем рассчитать коэффициент конкордации для связанных рангов матрицы на основании формулы 3.3

Оценку значимости коэффициента конкордации W производим по критерию согласия Пирсона X², который подчиняется X² распределению с числом степеней свободы n-1 (или другим общепринятым критериям - Колмогорова, Романовского).

Для вычисления X² при наличии связанных рангов принята следующая формула

(3.5)

На основании формулы 3.5 вычисляем коэффициент конкордации

Табличное значение X²_n=19,7 (для 5% уровня значимости).

Коэффициент конкордации является, достоверным и с вероятностью P=0,95 будем утверждать, что совпадение мнения экспертов не случайно, если выполняется следующее условие

P_расч(X²)?P_табл(X²) (3.6)

В этом случае согласованность экспертов является достаточно высокой.

В нашем случае условие выполняется. так как 62,47?19,7, следовательно, согласованность экспертов является достаточно высокой.

По данным таблицы 3.2 строим гистограмму распределения сумм рангов с выделением факторов наибольшего и наименьшего влияния на простой изотермического подвижного состава на объектах исследования (рис. 3.1).

98

78,5

75 74,5

72 69

54 54

49,5

35,5

Факторы X_ij

На основании рисунка 3.1(гистограммы) мы видим, что факторы X₄, X₅, X₇, X₈, X₉ попали в зону факторов наибольшей значимости - это такие факторы как плохие погодные условия; несовершенная форма оплаты труда; несовершенная форма организации труда на грузовых объектах; плохое самочувствие работников; недостаточное финансирование отрасли.

Факторы X_2, X₁, X₁₀ попадают в зону средней значимости - это такие факторы как недостаточная техническая оснащённость погрузки-выгрузки; отсутствие поддонов; бюрократический аппарат управления.

В зону наименьшей значимости попали факторы X₃, X₆ - недостаточный контингент работников; несоответствие платы за пользование вагонами.

По построенной гистограмме видно, что наиболее всего на простой изотермического подвижного состава на объектах исследования влияют следующие факторы: плохие погодные условия; несовершенная форма оплаты труда; несовершенная форма организации труда на грузовых объектах; плохое самочувствие работников; недостаточное финансирование отрасли.

Для сокращения простоя изотермического подвижного состава необходимо создать определённые условия для работников, работающих на грузовых объектах, больше внимания уделять здоровью работников, увеличить финансовые вложения в данную отрасль, повысить заработную плату, сконструировать навесы, чтобы плохая погода не мешала грузовой работе.

3.2 Документальное оформление перевозки

Скоропортящиеся грузы должны предъявляться к перевозке в транспортабельном состоянии и соответствовать по качеству и упаковке требованиям, установленным стандартами и Правилами перевозок скоропортящихся грузов.

Станция отправления имеет право выборочно проверить качество предъявляемых к перевозке скоропортящихся грузов, состояние тары и их соответствие стандартам и данным, указанным в перевозочных документах. По требованию железной дороги отправитель обязан предъявить стандарты для проверки соответствия груза и тары установленным требованиями. Проверяют груз непосредственно в камерах хранения холодильников, складов и комбинатов, а также в процессе погрузки в вагон. Температуру мороженых и охлаждённых грузов измеряют в момент погрузки в вагон. Вскрытие и последующую упаковку груза после проверки выполняет грузоотправитель.

Тара должна быть исправной, прочной, чистой, не иметь следов течи и соответствовать стандартам.

Качество скоропортящихся грузов, предъявляемых к перевозке, определяют органолептическим методом.

На скоропортящиеся грузы в зависимости от их рода и других условий отправитель обязан представить станции погрузки, кроме комплекта перевозочных документов, состоящего из накладной, дорожной ведомости, корешка дорожной ведомости и квитанции в приёме груза, дополнительные документы, подтверждающие качественное состояние груза и возможность его транспортировки: удостоверение о качестве, ветеринарное свидетельство, карантинный сертификат, акт экспертизы и другое. Эти документы сопровождают груз до станции назначения.

Удостоверение о качестве, датированное днём погрузки груза в вагон за подписью и печатью грузоотправителя, предъявляется на каждую отправку любых скоропортящихся грузов. В нём указываются, кроме данных об отправителе и получателе, количестве мест и массе груза в вагоне, точное наименование груза, его термическая подготовка к перевозке, качественное состояние груза, сорт продукта, вид категория, назначение, транспортабельность груза, номер стандарта. Для охлаждённых и мороженых грузов должна быть указана их температура при погрузке в вагоны, для мяса охлаждённого или остывшего - дополнительного убоя животных, а для плодов и овощей - дата сбора и упаковки.

Ветеринарное свидетельство выдают на сырые животные продукты ветеринарным персоналом в местах заготовок или производства этих продуктов для подтверждения их ветеринарного благополучия и качества.

Карантинный сертификат или карантинное разрешение выдают государственные инспекции по карантину на грузы растительного происхождения только в случае вывоза их из районов, объявленных на карантине, и во всех случаях перевозки таких грузов на экспорт или по импорту. Сертификат или разрешение оставляют на станции отправления и хранят как документ строгой отчётности, а их дубликаты прикладывают к перевозочным документам и выдают получателю.

Если к перевозке предъявлена скоропортящаяся продукция, для которой действующими Правилами не установлены условия перевозки, грузоотправитель обязан предъявить станции погрузки стандарт или технические условия на эту продукцию, а в перевозочных документах и в удостоверении о качестве указать вид подвижного состава, способ обслуживания, температурный режим, необходимость вентилирования. Однако если заданные отправителем режим и условия перевозки не могут быть обеспечены в имеющемся подвижном составе и, следовательно, сохранность предъявляемой к перевозке продукции в пути следования не может быть полностью гарантирована, то железная дорога вправе отказать в приёме к перевозке такого груза.

4. ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ИЗОТЕРМИЧЕСКОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Целью теплотехнического расчёта является определение количества тепла, поступающего в грузовое помещение при работе приборов охлаждения и теряемого при отоплении вагона, а также определение холодопроизводительности установки и мощности приборов охлаждения.

Теплопоступления в вагон учитываются с учётом факторов дислокации вагона, режима перевозки и температуры наружного воздуха. При этом рассматриваем три режима транспортировки, а именно:

- 1-й режим - перевозка СПГ в тяжёлый (летний) период года низкотемпературных грузов; температура грузов -18 ? -20^°С; температура наружного воздуха +25 ? +40^°С; температура в грузовом помещении вагона -18 ? -20^°С; относительная влажность воздуха 30 - 80 %; относительная влажность в грузовом помещении не ниже 80 %;

- 2-й режим - перевозка неохлаждённой плодоовощной продукции с охлаждением в пути следования; температура наружного воздуха +25 ? +40°С; температура в грузовом помещении вагона +4 °С; относительная влажность воздуха 30 - 80 %; относительная влажность воздуха в грузовом помещении вагона не ниже 80 %;

- 3-й режим - перевозка грузов в зимнее время с отоплением; температура наружного воздуха -20 ? -40^°С; температура в грузовом помещении вагона +12 ? +14^°С; относительная влажность воздуха 80 %; относительная влажность воздуха в грузовом помещении вагона не ниже 80 %.

4.1 Определение теплопритоков для 1-го режима перевозки СПГ

Общее количество тепла (Вт), отводимое через поверхность приборов охлаждения или холодопроизводительность установки при перевозке мороженых грузов составляет:

Q^I_общ=?Q_i; (Вт) (4.1)

где Q₁ - теплоприток в грузовое помещение вагона от наружного воздуха и воздуха машинного отделения через ограждения кузова;

Q₂ - теплоприток от воздействия солнечной радиации;

Q₃ - теплоприток через не плотности в дверях, в люках, в проходах трубопроводов;

Q₄ - теплоприток от действия электродвигателей вентиляторов;

Q₅ - теплоприток от таяния “снеговой шубы”.

Определяем теплоприток в грузовое помещение вагона от наружного воздуха и воздуха машинного отделения по следующей формуле:

Q₁=k_н*F_н*(t_н-t_в)+k_м*F_м*(t_м-t_в); (Вт) (4.2)

где, k_н - коэффициент теплопередачи наружного ограждения кузова, принимаем 0,45 Вт/м²*°С;

k_м - коэффициент теплопередачи машинного ограждения кузова, принимаем 0,45 Вт/м²*°С;

F_н - площадь наружного ограждения, принимаем для АРВ - 234 м², для 5-ваг. ИПС - 245,1 м²;

F_м - площадь перегородок машинного отделения, принимаем для АРВ - 19 м², для 5-ваг. ИПС - 8,5 м²;

t_н - температура наружного воздуха, принимаем +35 °С;

t_м - температура в машинном отделении вагона, принимаем +43 °С;

t_в - температура в вагоне, принимаем -18 °С.

На основании формулы 4.2 определяем теплоприток в грузовое помещение вагона для АРВ и 5-ваг. ИПС.

Для АРВ: Q₁=0,45*234*(35-(-18))+0,45*19*(43-(-18))=6102,45 (Вт)

Для 5-ваг. ИПС: Q₁=0,45*245,1*(35-(-18))+0,45*8,5*(43-(-18))=6078,9 (Вт)

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)/?_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;

? - 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*?/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;

? - 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*?_с+p_в*?_в (4.6)

где, ?_с - доля сухого воздуха, принимаем 0,5;

?_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*?_э*(?_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;

?_э - коэффициент полезного действия, принимаем 0,8;

?_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;

?_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;

?_в,?_н - относительная влажность воздуха в вагон, принимаем ?_в - 0,5; ?_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 ?_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*?_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

Для АРВ: Q_II=27826,42 *10/100=2782,6+27826,42=30609 (Вт);

Для 5-ваг. ИПС: Q_II=28701,29*10/100=2870,1+28701,29=31571,4 (Вт).

При перевозке грузов с отоплением теплоприток примет вид

Для АРВ: Q_III=3067,71*10/100=306,8+3067,71=3374,5 (Вт);

Для 5-ваг. ИПС: Q_III=3241,3*10/100=324,1+3241,3=3565,4 (Вт).

Собственная мощность нагревательных электропечей составит

Для АРВ: N_э=3,83*10/100=0,383+3,83=4,21 (кВт);

Для 5-ваг. ИПС: N_э=4,05*10/100=0,405+4,05=4,46 (кВт).

После увеличения теплопритоков собственная мощность нагревателей электропечей составила: для АРВ - 4,21 (кВт); для 5-ваг. ИПС - 4,46 (кВт).

5. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ЭНЕРГОХОЛОДИЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Холодильные установки рефрижераторных вагонов в целом и их отдельные узлы должны удовлетворять следующим требованиям:

обеспечивать заданную скорость охлаждения плодоовощей, погруженных в неохлаждённом виде, и поддержание в грузовом помещении вагона необходимой для любого перевозимого груза температуры в различных климатических условиях;

обладать высокой степенью автоматизации и надёжностью в эксплуатации в связи с невозможностью во многих случаях доступа к холодильному оборудованию в гружёном рейсе и ремонта его в дорожной обстановке;

иметь малые габариты и массу, конструкцию, технологичную в изготовлении, ремонте и обслуживании;

выдерживать высокие ускорения и вибрации, сохраняя работоспособность после соударения вагонов со скоростью до 3 м/с;

иметь невысокую стоимость изготовления, не требовать частого проведения профилактических осмотров и ремонтов для сокращения трудоёмкости обслуживания;

быть долговечными и экономичными в эксплуатации;

сохранять работоспособность при температуре наружного воздуха 40?45 °С;

обеспечивать поддержание одной холодильной установкой температуры в вагоне - 10 °С при расчётных условиях.

Компрессор - основной и наиболее сложный элемент паровой компрессионной холодильной машины, получившей наибольшее применение на хладотранспорте. Компрессор предназначен для отсасывания паров холодильного агента из испарителя с целью поддержания в нём низкого давления кипения, сжатия их и нагнетания в конденсатор. Основные типы компрессоров: ротационные с катящимся или вращающимся ротором, винтовые, турбокомпрессоры и поршневые.

Поршневые компрессоры получили наибольшее применение и на хладотранспорте. В 5-вагонной секции БМЗ установлены хладоновые восьмицилиндровые компрессоры 2ФУУБС-18. В условном обозначении марки компрессора цифра 2 определяет модификацию, Ф - фреоновый (хладоновый), УУ - веерообразное расположение цилиндров, БС - бессальниковый, 18 - стандартная холодопроизводительность. Блок-картер представляет собой отливкой сложной конфигурации из серого чугуна, объединяющую четыре блока цилиндров (по два в каждом блоке), картер и корпус встроенного электродвигателя. В картере имеются две опоры для коренных роликовых подшипников коленчатого вала. На консоли вала закреплён ротор короткозамкнутого асинхронного трёхфазного электродвигателя мощностью 10 кВт. Зазор между ротором и статором составляет 0,6?1,0 мм. На боковых стенках картера имеются люки, через которые обеспечивается доступ к шатунным болтам, нижним головкам шатунов, масляному фильтру и противовесам. Эти люки закрываются крышками со смотровыми стёклами для контроля уровня масла в поддоне масляной ванны. Пробка закрывает отверстие для слива масла. Масляный шестерённо-реверсивный насос с приводом от коленчатого вала смонтирован в полости передней крышки. Масло из масляной ванны через фильтр засасывается насосом и через сверления в коленчатом валу подаётся для смазки нижних разъёмных головок шатунов, имеющих тонкостенные сменные вкладыши. Смазка сменных цилиндровых гильз, поршней и поршневых пальцев осуществляется разбрызгиванием. Поршень непроходной, алюминиевый, с двумя компрессионными и одним малосъёмным кольцами.

Охлаждение компрессора воздушное, а электродвигателя - всасываемым через вентиль паром хладагента, который сначала проходит через корпус электродвигателя и уже затем поступает во всасывающую полость цилиндрового блока.

К теплообменным аппаратам относятся конденсаторы, испарители, воздухоохладители и другое.

В конденсаторах тепло от хладагента отводится наружным воздухом или водой. Воздушные конденсаторы применяются во всех холодильных установках рефрижераторного подвижного состава. Они представляют собой змеевиковые или трубчатые системы с коллекторами. Оребрённая наружная поверхность омывается воздухом.

Конденсатор холодильной установки АРВ и 5-вагонных секций ZB-5 состоит из трёх секций, закреплённых на раме. Крайние секции имеют по четыре ряда вертикальных оребрённых алюминиевых труб наружным диаметром 15 мм, в средней секции - три ряда. Трубы каждого вертикального ряда секций последовательно соединены в змеевики гнутыми калачами. Пары хладагента из компрессора нагнетаются через трубу в газовый коллектор, откуда распределяются по рядам труб. Проходя по трубам, хладагент охлаждается наружным воздухом, подаваемым двумя вентиляторами, расположенными на торцовой стороне конденсатора, конденсируется и стекает вниз к жидкостному коллектору, откуда через патрубок жидкий хладагент отводится в ресивер. Рабочее давление в конденсаторе допускается до 1,6 МПа.

Конденсатор холодильной установки ВР-1М 5-вагонной секции БМЗ выполнен из медных труб с латунными рёбрами, а секции ZA-5 - из стальных труб со стальными рёбрами. Для обдува конденсатора используется один осевой вентилятор.

Испарители бывают двух типов: для охлаждения жидкости (рассола, воды и др.) и воздуха. В стационарных холодильных установках применяются испарители различных конструкций, в транспортных установках - кожухотрубные для охлаждения рассола (в поездах и 12-вагонных секциях) и воздухоохладители (в 5-вагонных секциях и АРВ).

Кожухотрубные испарители по конструкции подобны горизонтальным кожухотрубным конденсаторам. Жидкий хладагент поступает через регулирующий вентиль в пространство между кожухом и трубами снизу. Здесь он кипит, охлаждая рассол, принудительно циркулирующий в трубах с помощью рассольного насоса. Образующиеся пары хладагента отсасываются компрессором через вентиль в верхней части кожуха.

Воздухоохладители 5-вагонных секций и АРВ размещены непосредственно в грузовых помещениях вагонов и являются по сути своей испарителями для непосредственного охлаждения воздуха с принудительной циркуляцией его от вентиляторов-циркуляторов. Внутри оребрённых труб кипит жидкий хладон-12, охлаждая воздух грузового помещения. По своей конструкции они аналогичны воздушным конденсаторам этих вагонов, однако расстояние между рёбрами значительно больше, поскольку на трубах и рёбрах образуется иней из влаги, выпадающей на поверхности аппарата при охлаждении воздуха. Иней снижает коэффициент теплопередачи воздухоохладителя, уменьшает сечение для прохода охлаждаемого воздуха и увеличивает сопротивление его движению, поэтому необходима периодическая оттайка снеговой “шубы”.Оттайка осуществляется или горячими парами хладона-12, направляемыми из компрессора не в конденсатор, а в испаритель в обход регулирующего вентиля, или электропечами в секциях ZA-5 первого выпуска. В 5-вагонных секциях БМЗ воздухоохладители двух холодильных установок совмещены, а в секциях ZA-5 установлены параллельно. В АРВ и секциях ZB-5 воздухоохладители расположены отдельно друг от друга по торцам грузового помещения вагона.

К вспомогательным аппаратам относятся ресиверы, маслоотделители, маслосборники, промежуточные сосуды, отделители жидкости, переохладители, теплообменники и другое. Они обеспечивают длительную и безопасную работу установки, облегчают регулирование рабочего процесса и повышают безопасность и экономичность работы.

Приборы автоматики холодильных установок выполняют пять функций (управление, регулирование, защита, сигнализация и контроль).

Приборы управления (программные реле, реле времени) обеспечивают автоматический пуск, включение или отключение установки или её отдельных узлов в заданной последовательности.

Приборы регулирования автоматически поддерживают в определённых пределах основные параметры (температуру, давление, уровень жидкости и другое). К ним относятся термостаты, терморегулирующие вентили, реле уровня, поплавковые регуляторы, регуляторы давления всасывания и другое.

Приборы автоматической защиты (реле давления, реле температуры и другое) отключают всю холодильную установку или отдельные её элементы при наступлении опасных режимов работы.

Автоматическая сигнализация включает световые или звуковые сигналы (лампы, звонки, сирены) при достижении заданного значения контролируемой величины или при приближении к опасному режиму работы установки.

Приборы автоматического контроля (самописцы, счётчики моточасов и др.) осуществляют измерение и запись определённых параметров работы холодильной установки (температуру в вагонах, время работы оборудования и другое).

5.1 Расчёт и выбор компрессора

После расчёта потребной холодопроизводительности на II режиме её переводим в стандартную и по большей величине выбираем компрессор. Стандартная холодопроизводительность определяется по формуле

;(Вт) (5.1)

где, Q_раб - холодопроизводительность при рабочих условиях, Вт;

q_vст - объёмная холодопроизводительность агента при стандартных условиях, принимаем 1335,6;

q_vраб - объёмная холодопроизводительность агента при рабочих условиях, принимаем 1140,9;

?_ст - коэффициент подачи холодильного агента при стандартных условиях, принимаем 0,72;

?_раб - коэффициент подачи холодильного агента при рабочих условиях, принимаем 0,592.

Значение данных параметров зависит от температуры условий работы холодильной машины, т. е. от температуры кипения хладагента, конденсации, а также отношения давления конденсации и кипения.

Для рабочих условий эти температуры зависят от температуры в рабочем помещении вагона, температуры наружного воздуха, наличия теплообменника и вида охлаждения испарителя.

Таким образом, на основании формулы 5.1 определяем стандартную холодопроизводительность

Для АРВ: (Вт);

Для 5-ваг. ИПС: (Вт).