МІНІСТЕРСТВОТРАНСПОРТУ ТА ЗВ’ЯЗКУ УКРАЇНИ
КИЇВСЬКИЙУНІВЕРСИТЕТ ЕКОНОМІКИ І ТЕХНОЛОГІЙ ТРАНСПОРТУ
КАФЕДРА«ВАГОНИ»
ВАГОНВАНТАЖНИЙ РЕФРИЖЕРАТОРНОЇ СЕКЦІЇ
Курсоваробота з дисципліни “Енергохолодильні системи вагонів
та їхтехнічне обслуговування ”
Пояснювальназаписка
ЕХСР −048.04.00.00.00.ПЗ
Керівник: ст. викладач
В.М. Іщенко
“”2006р.
Розробив: студент
А.А. Стецько
Група 4 — В — 2
“”2006р.
2006
ЗМІСТ
Вступ
1 Визначенняплощі теплопередавальних поверхонь огорожі кузова вагона
2 Розрахунокзведеного коефіцієнта теплопередачі огорожі кузова вагона
3 Теплотехнічнийрозрахунок вагона та визначення холодопродуктивності холодильної машини
4 Описприйнятої холодильної машини та системи охолодження
5 Побудовав Id-діаграмі процесів обробки повітря в системі охолодження
6 Побудовав lg р-і діаграмі циклу холодильної машини та його розрахунок
7 Визначенняоб'ємних коефіцієнтів поршневого компресора
8 Розрахунок основнихпараметрів поршневого компресора (діаметра циліндра та хода поршня)
9 Визначений енергетичних коефіцієнтів тапотужності, що споживається компресором
10 Розрахунок трубопроводів
11 Індивідуальне завдання (розрахунок таконструювання
конденсатора)
12 Основні вимоги охорони праці табезпеки при експлуатації холодильних установок
Висновок
Література
ВСТУП
Холодильнатехніка широко застосовується на залізничному транспорті. Транспортніхолодильні системи використовуються в рефрижераторних вагонах для перевезенняшвидкопсувних вантажів. Так більшість сільськогосподарської харчової продукціїі практично вся продукція рибної промисловості відносяться до групи швидкопсувних,які потребують спеціальних умов зберігання та перевезення. Ці умови, оптимальнідля кожного виду продукту, і забезпечують збереження вантажу під час зберіганняі транспортування. Дуже давно для зберігання та перевезення швидкопсувнихпродуктів використовувався холод. Тай зараз основним засобом консервуванняпродуктів є низькі температури. Звичайно швидкопсувні продукти в залежності відвиду зберігають при температурах від -30°С до +14°С.
Забезпечити повнезберігання якості та кількості вантажу можливо лише за умови правильноїорганізації технологічних операцій, підготовки швидкопсувних вантажів дозалізничного перевезення.
Процес підготовкивантажів до перевезення найчастіше включає наступні три технологічні операції:підготовку продуктів за якістю; перевірку стану тари; термічну підготовкупродуктів для перевезення. Підготовка продуктів за якістю дозволяє забезпечитизберігання їх смакових та поживних властивостей не тільки в кінці процесутранспортування, але й після довготривалого зберігання до реалізації. В цьомувипадку скорочується потреба в рухомому складі для перевезення недоброякісноїпродукції.
Для холодильноїтехніки залізничного транспорту характерні надійна робота в умовах руху урізних кліматичних зонах, мала маса та габарити, високий рівень автоматизаціїроботи та малі експлуатаційні витрати.
Розрахункиприводяться відповідно до [5].
1 ВИЗНАЧЕННЯ ПЛОЩІ ТЕПЛОПЕРЕДАВАЛЬНИХ ПОВЕРХОНЬ ОГОРОЖІКУЗОВА ВАГОНА
Площатеплопередавальних поверхонь огорожі кузова вагона визначається згідно згеометричними розмірами та плануванням вагона.
/>
Рисунок1.1 — Поперечний переріз вагона
Кут/>α, що обмежусдугу даху, визначається конструктивними параметрами за формулою:
/>,/> (1.1)
деВ -зовнішня ширина вагона, м;
R — радіусдаху у середній частині, м;
r- радіусдаху у бічних стін, м.
/>.
Площатеплопередавальних поверхонь підлоги вантажного рефрижераторного вагонавизначається, не враховуючи площу підлоги машинних відділень.
/>
Рисунок1.2 – Планування вантажного вагона рефрижераторної секції
/>, (1.2)
деL1 — довжина кузова вагона, не враховуючи довжину машиннихвідділень, м.
/> м2.
Площатеплопередавальних поверхонь бічних стін рефрижераторного вагона визначаєтьсяза формулою:
/>, (1.3)
деН -висота бічної стіни зовні, м.
/> м2.
Площатеплопередавальних поверхонь даху знаходиться за формулою:
/>, (1.4)
/> м2.
Плошатеплопередавальних поверхонь торцевих стін знаходиться за фор-мулою:
/>, (1.5)
/> м2.
Сумарнаплоща теплопередавальних поверхонь огорожі кузова вагона:
/>, (1.6)
/> м2.
2 РОЗРАХУНОК ЗВЕДЕНОГО КОЕФІЦІЄНТА ТЕПЛОПЕРЕДАЧІ ОГОРОЖІКУЗОВА ВАГОНА
Основнимпоказником теплотехнічної якості кузова вагона є коефіцієнт теплопередачі.
Розрахунковийзведений коєфіціент теплопередачі огорожі кузова вагона складає, Вт/м2·К:
/>. (2.1)
Зведенийкоєфіціент теплопередачі огорожі кузова вагона, Вт/м2·К:
/>, (2.2)
деKі — коефіцієнт теплопередачі і-гоелементаогорожі кузова вагона, Вт/м2·К;
Fi — площа i-го елемента огорожі кузова вагона, м2.
Коєфіціенттеплоогорожі елемента кузова вагона, Вт/м2·К:
/> , (2.3)
де а3 — коефіцієнт тепловіддачі від зовнішнього повітря до зовнішньої поверхні … стінки,Вт/м2·К;
δі — товщина і-гошару стінки, м;
λі — коефіцієнттеплопровідності і-го шару стінки, Вт/м2·К;
аВ — коефіцієнт теплопровідності від внутрішньої поверхні стінкидо повітря в середині приміщеннявагона, Вт/м2·К.
Коефіцієнттепловіддачі від зовнішнього повітря до зовнішньої поверхні стінки вагоназнаходиться за формулою, Вт/м2·К:
/>, (2.4)
деν- швидкість поїзда, м/с;
L –довжина кузова вагона, м.
Коефіцієнттепловіддачі від внутрішньої поверхні стінки до повітря в середині приміщеннярефрижераторного вагона належить прийняти:
дляпідлоги – а3= 6,0 Вт/м2·К;
для решти огорож– аВ=7,0 Вт/м2·К.
Розрахуноктеплопровідності підлоги
/>
Рисунок2.1 – Переріз підлоги
Таблиця 2.1
Матеріал шару підлоги і йогохарактеристика№ позиції Матеріал Товщина δ, мм
Коєфіціент теплопровідності λ, Вт/м2·К 1 Резина 0,004 0,174 2 Дошка 0,045 0,233 3 Полістирол 0,140 0,047 4 Сталевий лист 0,003 58,150
/> Вт/м2·К,
/> Вт/м2·К.
Розрахуноктеплопровідності стіни
/>
Рисунок 2.2 –Переріз стіни
Таблиця 2.2
Матеріал шарустіни і його характеристика№ позиції Матеріал Товщина δ, мм
Коєфіціент теплопровідності λ, Вт/м2·К 1 Сталь 0,0015 58,150 2 Полістирол 0,200 0,047 3 Алюміній 0,002 104,670
/> Вт/м2·К,
/> Вт/м2·К.
Розрахуноктеплопровідності даху
/>
Рисунок 2.3 –Переріз даху
Таблиця 2.3
Матеріал шарудаху і його характеристика№ позиції Матеріал Товщина δ, мм
Коєфіціент теплопровідності λ, Вт/м2·К 1 Сталь 0,0025 58,150 2 Полістирол 0,200 0,047 3 Пресований картон 0,004 0,070
/> Вт/м2·К,
/> Вт/м2·К.
Задопомогою формули (2.2) знайдемо зведений коєфіціент теплопередачі огорожікузова вагона:
/> Вт/м2·К.
Задопомогою формули (2.1) знайдемо розрахунковий зведений коєфіціенттеплопередачі огорожі кузова вагона:
/> Вт/м2·К.
3 ТЕПЛОТЕХНІЧНИЙ РОЗРАХУНОК ВАГОНА ТА ВИЗНАЧЕННЯХОЛОДОПРОДУКТИВНОСТІ ХОЛОДИЛЬНОЇ МАШИНИ
Теплотехнічний розрахунок вагона дозволяєвизначити кількість тепла, яке надходить до приміщення вагона у літній період.
Сумарнірозрахункові теплонадходження в вантажний рефрижераторний вагон при перевезенніохолодженого вантажу, Вт:
/>, (3.1)
деQ1 — теплонадходження крізь огорожу кузова вагона, Вт;
Q2 – теплонадходження за рахунок сонячної радіації, Вт.
Сумарнакількісь тепла, яка надходить до вантажного приміщення рефриже-раторноговагона, визначає холодопродуктивність холодильної машини рефри-жераторноговагона:
/>. (3.2)
Теплонадходженнякрізь огорожу кузова вагона, Вт:
/>, (3.3)
деt3 — температуразовнішнього повітря, °С;
tB — температура в середині вагона, °С.
Температурав середині рефрижераторного вагона дорівнює середній темпе-ратурішвидкопсувного вантажу, шо перевозиться:
- охолоджений при 0...-3 °С.
/>Вт.
Теплонадходжтіня від сонячної радіації
Розрізняютьтеплонадходження від прямої сонячної радіації та теплонад-ходження відрозсіяної радіації.
Інтенсивністьпрямої сонячної радіації на площадку перпендикулярну сонячним променям, кДж/м2·год:
/>, (3.4)
деР -коефіцієнт прозорості атмосфери, (Р = 0,7...0,8);
h — кут стояння сонця.
/>, (3.5)
деδ — кут нахилу сонця, (δ = 20°);
φ -широтамісцевості, град;
γ-часовийкут, град(γ =30°).
/>.
/> кДж/м2·год.
Інтенсивністьпрямої радіації на дах, кДж/м2·год:
/> (3.6)
/> кДж/м2·год.
Інтенсивністьпрямої радіації на вертикальну стінку:
/>, (3.7)
деαс– азимут сонця, град, />;
/>— кут між меридіаном та напрямком рухупоїзда, град (північ – південь
/>= 00).
/>,
/> кДж/м2· год.
Інтенсивністьрозсіяної радіації на дах, кДж/м2· год:
/>, (3.8)
/> кДж/м2·год.
Інтенсивністьрозсіяної радіації на вертикальну стінку, кДж/м2· год:
/>, (3.9)
/> кДж/м2·год.
Сумарнаінтенсивність радіації, кДж/м2· год:
/>, (3.10)
/>, (3.11)
/> кДж/м2· год,
/> кДж/м2· год.
Умовнееквівалентне підвищення температури зовнішнього повітря за рахунок сонячної радіації, град:
/>, (3.12)
деρ — коефіцієнт поглинання променевої енергії, (ρ =0,6...0,8);
/> - відносне значення освітленнясонцем поверхонь, />.
/>,
/>,
/>.
Теплонадходженняза рахунок сонячної радіації складає, Вт:
/>, (3.13)
/> Вт,
/> Вт.
4. ОПИС ПРИЙНЯТОЇ ХОЛОДИЛЬНОЇ МАШИНИ ТА СИСТЕМИ ОХОЛОДЖЕННЯ
Парова компресійна холодильна установка
Вантажнийвагон рефрижераторної секції має паро-компресійну холодильну установку, якафреонова, автоматизована, одноступеневого стиснення, з безпосередньою системоюохолодження та повітряним способом охолодження. Холодильна установка маємоноблочну конструкцію і складається з компресорно-конденсаторного агрегата іповітроохолоджувача (випарника). Компресорно-конденсаторний агрегат розміщенийв машинному відділенні, повітроохолод-жувач в вантажному приміщені вагона.
Доскладу холодильної установки входять (рис. 4.1): компресор-поршневий, фреоновийз повітряним охолодженням, конденсатор повітряний; ребристо-змієвиковийпримусової циркуляції повітря від вентилятора; ресивер лінійний, має двазапірні вентилі на вході і виході. Механічний фільтр сітчатий, фільтр осушувачціолітовий. Соленоїдний вентиль рідинної лінії подає чи закінчує подачу рідкогофреона на дроселювання в залежності від режиму роботи холодильної установки.Терморегуляційний вентиль дроселює рідкий фреон в повітроохолоджувач взалежності від температури перегріва пари фреона на виході зповітроохолоджувача. Регулятор тиску всмоктування регулює тиск всмоктуванняпара фреона в компресор. Пресостат захисту по високому тиску випробуваннявимикає компресор при високому тиску нагнітання. Термостат вимикання компресорапри низькій температурі картера вмикає підігрівач масляної ванни і вмикаєкомпресор при підвищенні температури картера. Термостат закінчення відтайкивідключає процес відтайки снігової шуби з випарника при температурі парівфреона на виході з випарника +14°С. Пресостат управління конденсатора відключаєі включає вентилятори компресора.
Робота холодильної машини в режимі холод
Ввипарнику (повітроохолоджувачі) кипить рідкий фреон при низькому тиску кипінняі низькій температурі відводячи теплоти від повітря, яке циркулює у приміщеннівантажного вагона.
Утвореніпри кипінні пари фреону відсмоктуються компресором із повітроохолоджувача черезрегулятор тиску всмоктування. В компресорі пари фреону стискуються до тискуконденсата і нагнітаються в конденсатор. В конденсаторі пари фреонуохолоджуються і конденсуються при тиску і температурі конденсації, віддаючитеплоту повітрю, яке продувається через конденсатор вентиляторами. Рідкий фреоніз конденсатора потрапляє в ресивер (де накопичується), а із ресивера черезмеханічний фільтр, фільтр-осушувач, відкритий соленоїдний вентиль рідинноїлінії до терморегулювального вентиля.
Терморегулювальнийвентиль дроселює рідкий фреон в повітроохолоджувач в залежності від температурипарів фреона на виході із повітроохолоджувача. В повітроохолоджувачі рідкийфреон знову кипить, відводячи теплоту від охолоджуваного вантажу в вагоні.
Робота холодильної машини в режимі відтайки снігової шуби
Сніговашуба з повітроохолоджувача відтаює гарячими парами фреону.
Привідтайці не працюють вентилятори конденсатора і повітроохолоджувача, закритийсоленоїдний вентиль рідинної лінії і відкритий соленоїдний вентиль лініївідтайки.
Прироботі компресора пари фреону відсмоктуються із повітроохолоджувача черезрегулятор тиску всмоктування. Компресор стискує пари фреону до високого тиску ітемператури, і гарячі пари фреону через відкритий вентиль лінії відтайкипоступають в повітроохолоджувач.
Процесвідтайки продовжується до тих пір, доки температура пари фреону на виході ізповітроохолоджувача не досягне +14°С, при досягненні цієї температури спрацьовуєтермостат закінчення відтайки, і переключає машину в режим холод, при цьомувмикаються вентилятори повітроохолоджувача і конденсатора, відкриваєтьсясоленоїдний вентиль рідинної лінії і закривається соленоїдний вентиль лініївідтайки, компресор продовжує працювати.
5 ПОБУДОВА В Id-ДІАГРАМІ ПРОЦЕСІВ ОБРОБКИ ПОВІТРЯ ВСИСТЕМІ ОХОЛОДЖЕННЯ
Прирозгляданні процесів зміни параметрів повітря у вантажному приміщенійрефрижераторного вагона вважають, що процес повністю встановився, тобто вантажне виділяє вологи і відносна вологість повітря на виході з повітроохолоджувачазнаходиться в межах φ = 85...95%.
/>
Рисунок5.1 – Система охолодження рефрижераторного вагона:
tB — середня температура повітря у вантажному приміщенні вагона.°С;
tC — температура повітря на виході з вантажного приміщення вагона,°С;
td — температура повітря на вході повітроохолоджувача, °С;
to — температура кипіння рідкого холодоагенту в повітроохолоджувачі, °С;
tf — температура повітря на виході повітроохолоджувача, °С;
tа — температура повітря на вході до вантажного приміщення вагона.°С;
L — сумарні витрати повітря через вагон;
Lінф — кількість інфільтраційного повітря.
/>
Рисунок5.2-Процеси обробки повітря в системі охолодження в Id-діаграмі
Лінія(а-с) — підігрів повітря у вантажному приміщенні вагона за рахунокохолодження вантажу;
лінія(с-d) — переміщення повітря з вантажного приміщення вагону зінфільтраційним повітрям перед повітроохолоджувачем;
лінія(d-f) — охолодження повітря у повітроохолоджувачі;
лінія(f-а) — переміщення повітря на виході з повітроохолоджувача зінфільтраційним повітрям.
Підчас руху у вантажне приміщення вагона потрапляє інфільтраційне повітря черезрізноманітні отвори.
Прирозрахунках умовно вважають, що інфільтраційне повітря надходить до вантажногоприміщення двома шляхами: безпосередньо перед повітроохолоджувачем і одразупісля повітроохолоджувача.
Температурнийрежим у вантажному приміщенні вагона при перевезенні вантажу задається нижньоюта верхньою межею.
/>. (5.1)
/>, (5.2)
де/> — перепадтемператур повітря на вході та виході з вантажного приміщення вагона (/>=4...6 С).
/>°С,
/>°С.
Параметриповітря на вході до вантажного приміщення вагона в Id-діаграмі відповідаютьточці а, яка знаходиться на перетині ізотерми ta = соnst талінії відносної вологосіі φ = соnst = 85...95%.
Увантажному приміщенні вагона повітря підігрівається при постійному вологовмістіda= соnst до температури tс. Точка с,що відповідає параметрам повітря на виході з вантажного приміщення вагона,знаходиться на перетині лінії постійного вологовмісту da= соnstта ізотерми tс.
ПоId-діаграмі визначаємо ентальпії повітря на вході ( Ia, кДж/кг)та на виході (Iс,кДж/кг) з вантажногоприміщення вагона.
Визначаємосумарні витрати повітря через вагон, кг/год:
/>, (5.3)
деQсум — сумарна кількість тепла, яка надходить до вантажного приміщеннярефрижераторного вагона, Вт.
/> кг/год.
Визначаємокількість інфільтраційного повітря, кг/год:
/>, (5.4)
деVінф — об'єм інфільтраційного повітря, Vінф=40 м3/год;
ρ3 — густина зовнішнього повітря, кг/м3.
/>, (5.5)
деРб — тиск зовнішнього повітря, Рб= 105Па;
R — газова стала повітря, R = 287 Дж/кг·К;
Т3 — абсолютна температура зовнішнього повітря, (T3= 273 + t3) K.
/> кг/м3,
/>кг/год.
ІІовітряз параметрами на вході до вантажного приміщення, точка а, є результатом переміщення порції повітря, що пройшлочерез повітроохолоджувач та половини інфільтраційного повітря.
Точка з, що відповідає на діаграмі параметрамзовнішнього повітря, знаходиться на перетині ізотерми t3 = соnst талінії відносної вологості φ3 = соnst.
З'єднаємовідрізки точки з та а. На продовженні прямої з-а буде знаходитисьточка Т, параметрами повітря на виході з повітроохолоджувача дозмішування і інфільтраційним повітрям.
Відрізока- f в мм на діаграмі дорівнює:
/> (5.6)
деаз — довжина відрізка на діаграмі, мм.
/>/>мм.
Передповітроохолоджувачем також відбувається змішування повітря, яке надходить звантажного приміщення з інфільтраційним повітрям.
Доповітроохолоджувача повітря надходить більш теплим, ніж виходить з вантажногоприміщення.
Точкаd, з параметрами змішування повітря, яке надходить з вантажногоприміщення з інфільтраційним повітрям на діаграмі знаходиться на лінії с-з.
Положенняточки d визначається відрізком с-d в мм, якезнаходиться з відношення:
/> , (5.7)
десз — довжина відрізка на діаграмі, мм.
/> мм.
З'єднуємоточки d та f прямою. Пряма d-f відображає процесохолодження повітря в повітроохолоджувачі.
Визначаємокорисну холодопродуктивність холодильної установки рефрижераторного вагона, Вт:
/>, (5.8)
деId — ентальпія повітря на вході повітроохолоджувача, кДж/кг;
If — ентальпіяповітря на виході з повітроохолоджувача, кДж/кг.
/>Вт.
Потужністьвентилятора-циркулятора, Вт:
/>, (5.9)
деН — гідравлічний опір системи охолоджений та повітропроводів, Н= 1500...2500Па;
ηвент — ККД вентилятора, ηвент = 0,6...0.65;
ρС — середня густина повітря, /> кг/м3,
/> кг/м3,
/> Вт.
Теплонадходженняу вантажне приміщення вагона від роботи вентилятора складає, Вт:
/>, (5.10)
/> Вт.
Максимальнахолодопродуктивність холодильної установки рефрижераторного вагона, щоспоживається, Вт:
/>, (5.11)
/> Вт.
Урефрижераторному вагоні холодильна установка має дві самостійні холо-дильнімашини. Кожна виробляє 75% максимальної холодопродуктивності, що споживається.
Холодопродуктивністьоднієї холодильної машини, Вт:
/>, (5.12)
/> Вт.
Температуракипіння рідкого холодоагенту у випарнику холодильної машини повинна бути нижчоюза температуру повітря на вході у вантажне приміщення рефрижераторного вагонана 8… 10 °С.
/>/>, (5.13)
/>°С.
6 ПОБУДОВА В lg р-і ДІАГРАМІ ЦИКЛУ ХОЛОДИЛЬНОЇ МАШИНИ ТА ЙОГО РОЗРАХУНОК
Дляпобудови холодильного циклу визначаємо температурний режим циклу.
Потемпературі зовнішнього повітря t3 визначаємо температуруконденсації холодоагенту tк у повітряному конденсаторі.Температура конденсації tк вище температури зовнішньогоповітря t3на 8...12°С.
/>, (6.1)
/>°С.
Зазначеннями температури конденсації tк = consі і температурикипіння t0 = const по lg р-і діаграмі визначаємо тискконденсації Рк = соnst тиску кипіння Р0 =соnst.
Зазнайденим значенням тиску конденсації Рк = соnst і тискукипіння Р0 = соnst холодоагенту робимо перевірку на кількістьступеней стиску холодоагенту в холодильній машині.
ПриРк/ Р0≥9 переходять до двоступінчастогостиску.
Рк/ Р0=1/0,18=5,56.
Дляпобудови характерних точок циклу холодильної машини в lg р-і діаграмівизначаємо:
- температурувсмоктування tвспари холодоагенту в компресор з урахуваннямперегріву;
- температурапереохолодженняtпрідкого холодоагенту перед дроселю-ванням.
Температуравсмоктування пари холодоагенту в компресор tвс на 15...30°Свище, температури кипіння t0холодоагенту у випарнику.
/>, (6.2)
/>°С.
Температурапереохолодження рідкого холодоагенту перед дроселюванням tп на3...6 °С нижче температури конденсації tк:
/>, (6.3)
/>°С.
Потемпературному режимі (t0, tвс, tк, tп)будуємо цикл холодильної машини в lg р-і діаграмі дляхолодоагенту і визначаємо значення параметрів холодоагенту в характерних точкахциклу.
/>
Рисунок6.1 — Цикл холодильної машини в lg р-і діаграмі
Лінія(4-1) — ізотермічний і ізобарний процес кипіння холодоагенту у випарнику:
лінія(1-1') — ізобарний перегрів пари холодоагенту на всмоктуванні в компресор;
лінія(1'-2) — адіабатний процес стиску холодоагенту в компресорі;
лінія(2-2') — ізобарний процес охолодження перегрітої пари до сухої насиченої пари вконденсаторі;
лінія(2'-3) — ізотермічний і ізобарний процеси конденсації холодоагенту в
конденсаторі;
лінія(3-3') — ізобарний процес переохолодження рідкого холодоагенту переддроселюванням;
лінія(3'-4) — ізоентальпний процес дроселювання рідкого холодоагенту.
Визначаємопараметри холодоагенту у характерних точках циклу та їх значення записуємо втаблицю 6.1.
Таблиця 6.1
Параметрихолодоагенту у характерних точках циклупараметри
t0 ,°С
Р, МПа
I, кДж/кг
V, м3/кг точка циклу
1
1'
2
2'
3
3'
4
-13
10
69
40
40
35
-13
0,18
0,18
1,0
1,0
1,0
1,0
0,18
392
410
450
420
259
250
250
0,11
0,13
0.024
-
-
-
-
Таблиця 6.2
Розрахунокциклу холодильної машиниПараметр, що визначається Формула Розрахунок
1 Питома масова холодопродуктивність холодоагенту, кДж/кг
/> 392-250=142
2 Масоний видаток холодоагенту, кг/год
/> 3,6·3207,76/142=81,32
3 Питома робота компресора,кДж/кг
/> 450-410=40
4 Теоретична потужність компресора, Вт
/> 81,32·40/3,6=903,56
5 Питоме теплове навантаження на конденсатор, кДж/кг
/> 450-259=191
6 Теплове навантаження на конденсатор, Вт
/> 81,32·191/3,6=4314,48
7 Об'ємний видаток холодоагенту через компресор, м3/год
/> 81,32·0,11=8,95
8 Об'ємний видаток холодоагенту через конденсатор, м3/год
/> 81,32·0,024=1,95
/> /> /> /> /> />
7 ВИЗНАЧЕННЯ ОБ'ЄМНИХ КОЕФІЦІЄНТІВ ПОРШНЕВОГО КОМПРЕСОРА
Продуктивністькомпресора залежить від коефіцієнта подачі λ, який ви-значаєоб'ємні втрати дійсного компресора.
Коефіцієнтподачі компресора визначається добутком робочих коефіцієнтів:
/>, (7.1)
деλс — об'ємний коефіцієнт;
λдр— коефіцієнт дроселювання;
λп— коефіцієнт підігріву;
λщ— коефіцієнт щільності.
Об'ємнийкоефіцієнт визначається за формулою:
/>, (7.2)
деС — відносна величина шкідливого простору компресора, С =0,04...0,06;
m — показникполітропи (для хладонових компресорів, т= 1).
/>.
Коефіцієнтдроселювання визначається за формулою:
/>, (7.3)
деΔР0 — депресії (зміни тиску) при всмоктуванні вкомпресор, ΔР0 = 0.04 МПа;
ΔРк — депресії на нагнітанні компресора, ΔРк = 0,08МПа.
/>.
Коефіцієнтпідігріву визначається за формулою:
/>, (7.4)
деТ0, Тк — температура кипіння та конденсаціїхолодоагенту, К
/>°С, (7.5)
/>°С, (7.6)
/> К,
/> К,
/>.
Коефіцієнтщільності визначається з умови λщ = 0,96...0.98.
λ=0,77·0,76·0,83·0,97=0,47.
8 РОЗРАХУНОК ОСНОВНИХ ПАРАМЕТРІВ ПОРШНЕВОГО КОМПРЕСОРА(ДІАМЕТРА ЦИЛІНДРАТА ХОДА ПОРШНЯ)
Дійснапродуктивність компресора визначається за формулою, м3/год:
/>, (8.1)
де/> - масовий видатокхолодоагенту, кг/год;
/> - питомий об'єм пари холодоагентупри всмоктуванні в компресор, м3/кг.
/> м3/год.
Діаметрциліндра компресора визначаєтся за формулою, м:
/>, (8.2)
деλ — коефіцієнт подачі компресора;
D — діаметрциліндра, м;
S — хідпоршня, м;
Z — кількістьциліндрів компресора (Z =2, 4, 8);
п — частотаобертання вала компресора, об/хв. (n = 1000… 1500 об/хв).
/> - відношення ходу поршня додіаметра, (/> = 0.7...0.9 — для компресоріврухомою складу);
/> м.
Визначаємохід поршня, м:
/>, (8.3)
/> м.
Зазнайденими значеннями діаметра циліндра D та ходу поршня S визначаємодійсну продуктивність компресора за формулою. м3/год:
/>, (8.4)
/> м3/год.
Дійснапродуктивність компресора V повинна дорівнювати або бути більшою хоподопродуктивностікомпресора V1' .
9ВИЗНАЧЕНИЙ ЕНЕРГЕТИЧНИХ КОЕФІЦІЄНТІВ ТА ПОТУЖНОСТІ, ЩОСПОЖИВАЄТЬСЯ КОМПРЕСОРОМ
Енергетичнікоефіцієнти компресора дозволяють визначити енергетичні втрати дійсногокомпресора.
Індикаторнапотужність компресора, Вт
/>, (9.1)
деNT — теоретична потужність компресора. Вт;
ηi — індикаторний ККД.
/>, (9.2)
деλп — коефіцієнт підігріву;
b — емпіричний коефіцієнт (b= 0,0025);
t0 — температура кипіння рідкого холодоагенту у випарнику.
/>,
/> Вт.
Ефективнапотужність компресора:
/>, (9.3)
деηм — механічний ККД (ηм =0,90...0,93).
/>Вт.
ЕфективнийККД компресора:
/>, (9.4)
/>.
Потужністьна валу двигуна компресора, Вт:
/>, (9.5)
деηп — загальний ККД передачі дорівнює 0,96...0,99.
/>Вт.
10 РОЗРАХУНОК ТРУБОПРОВОДІВ
Трубопроводидля холодильних машин підбирають по внутрішньому діаметру.
Діаметрвсмоктувальною трубопроводу компресора визначається за формулою, м:
/>,(10.1)
деVвс — об'ємний видаток пари холодоагенту при всмоктуванні вкомпресор, м3/с;
Wвс — швидкість руху пари холодоагенту у всмоктувальномутрубопроводі
(Wвс= 12 м/c).
/>, (10.2)
де/> — масовий видатокхолодоагенту, кг/год;
/>— питомий об'єм пари холодоагенту привсмоктуванні в компресор, м3/кг.
/> м3/с,
/>м.
Діаметрнагнітального трубопроводу компресора визначається за формулою, м:
/>, (10.3)
деVнаг — об'ємний видаток пари холодоагенту при нагнітаннікомпресор, м3/с;
Wнаг — швидкість руху пари холодоагенту при нагнітанні компресора,Wвс=5 м/c.
/>, (10.4)
де/> — масовий видатокхолодоагенту, кг/год;
/>— питомий об'єм пари холодоагенту принагнітанні з компресора, м3/кг.
/> м3/с,
/>м.
11 ІНДИВІДУАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ (РОЗРАХУНОК ТА КОНСТРУЮВАННЯКОНДЕНСАТОРА)
Метарозрахунку конденсатора – визначення площі теплопередавальної поверхні та витратохолодженого повітря.
Площутеплопередавальної поверхні визначаємо з рівняння теплопередачі:
/>, (11.1)
деQк — теплове навантаження на конденсатор, Вт;
К — коефіцієнттеплопередачі, Вт/м2 К;
Fк — площатеплопередавальної поверхні конденсатора,м2;
Δtср — середня логарифмічна річниця температур.
/>, (11.2)
Коефіцієнттеплопередачі для конденсаторів з повітряним охолодженням складає 30...45 Вт/м2·К.
/>
Рисунок11.1 — Графіктемпературного режиму роботи конденсатора
tк — температура конденсації, tк=40°С;
t1 — температура повітря на вході в конденсатор (дорівнюєтемпературі
зовнішньогоповітря), t1=29°С;
t2 — температура повітря на виході з конденсатора, tк=33°С.
(t2>t1 на 3...4°С)
/>. (11.3)
/>. (11.4)
/>. (11.5)
/>°С,
/>°С,
/>°С,
/>м2.
Витратиповітря через конденсатор, м3/с:
/>, (11.6)
деСп — теплоємність повітря, Дж/кг·К, (Сп= 1003 Дж/кг·К);
ρп — щільність повітря, кг/м3 ;
Δtп — нагрів повітря у конденсаторі.
/>. (11.7)
/>, (11.8)
деРб — тиск атмосферного повітря, Рб= 1·105Па;
Rп — газова стала повітря, Rп = 287 Дж/кг ·К;
Тср — середня різниця температур повітря на вході та виході зконденсатора, К.
/>, (11.9)
/>, (11.10)
/>. (11.11)
/> К,
/>К,
/> К,
/> кг/м3,
/>°С,
/> м3/с.
12 ОСНОВНІ ВИМОГИ ОХОРОНИ ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКИ ПРИ ЕКСПЛУАТАЦІЇХОЛОДИЛЬНИХ УСТАНОВОК
В процесіобслуговування, виконання ремонту і при випробуваннях холодильної установкирефрижераторного рухомого складу доводиться мати справу з агрегатами іапаратами, які мають частини, що рухаються, і працюють під великим тиском івисокою електричною напругою.
Крім тогодоводиться працювати на залізничних коліях в умовах транспорту, що рухається.
В цих умовах всіпрацівники зобов'язані знати і дотримувати правила техніки безпеки.
На залізничномутранспорті основним документом організуючим безпечну роботу, є Правилатехнічної експлуатації (ПТЕ), Інструкція по сигналізації на залізницях, правилаі інструкції по техніці безпеки при виконанні окремих робіт.
Окрім правилтехніки безпеки, всі працюючі повинні добре знати пристрій і умови експлуатаціїтого устаткування, з яким їм доводиться працювати, а так само уміти надаватипершу допомогу при нещасних випадках.
Особам, незнайомим з устаткуванням і інструкціями по його експлуатації, забороняєтьсяпроводити будь-які перемикання на панелях, вмонтовувати і демонтуватиустаткування.
До обслуговуванняхолодильного устаткування допускаються особи, які досягли 18 років, спеціальнонавчені правилам техніки безпеки і знаючі інструкцію по обслуговуванню даноїхолодильної установки.
Передвиконанням регламентних і ремонтних робіт інструктаж механіків, обслуговуючих іремонтуючих холодильні компресори і установки, за правилами техніки безпекипроводить начальник секції.
Привиконанні робіт слід користуватися тільки справним, передбаченим для даноготипу устаткування інструментом. Не можна виконувати які-небудь ремонтні роботина компресорі, що знаходиться під напругою. При операціях, пов'язаних знебезпекою пораження електричним струмом, застосовують захисні засоби (гумовікилимки, інструмент з ізольованими ручками), а на пристроях, звідки може бутиподаватися напруга, вішають таблички.
Розкриватикомпресори, апарати і трубопроводи дозволяється тільки в захисних окулярах іполі зниження тиску фреону до атмосферного. При огляді внутрішніх порожнинкомпресора використовують переносні лампи на напругу не більше 36 В іакумуляторні ліхтарі. Користуватися для освітлення відкритим полум'ямзабороняється.
Заправкуабо поповнення системи холодильної установки проводять так, щоб фреон подававсяна сторону низького тиску. Відгвинчувати колпачкову гайку на штуцері вентилябалона дозволяється тільки в захисних окулярах.
Зберігатибалони, у тому числі і порожні, слідує тільки у встановлених місцях.
Недозволяється експлуатувати холодильну установку за відсутності пломб наприладах, а так само по закінченню термінів огляду приладів, манометрів,компресорів і апаратів.
Манометриперевіряють і калібрують не рідше одного разу на рік.
Недозволяється проводити ремонт і підтягати болти на працюючому устаткуванні і натрубопроводах, що знаходяться під тиском.
Обмороженучерез попадання рідкого фреону ділянку шкірного покриву треба розтирати ватяноюкулькою до почервоніння, шкіри після чого протерти і накласти пов'язку з бинта.
Приутворенні пухирів шкіру розтирати не можна. Якщо фреон потрапив в очі, потрібнопромити їх струменем води кімнатної температури під невеликим тиском і закапатив очі стерильне вазелінове масло.
Палитипри обслуговуванні холодильного устаткування забороняється.
ВИСНОВОК
В курсовій роботівиконані необхідні розрахунки та графічна частина по розробці холодильноїсистеми вагона.
Холодильна машинапарова компресійна, одноступеневого стиснення, працює на холодоагенті R134а,система охолодження безпосередня.
Таблиця
Розрахунковіпараметри курсової роботиПараметри Значення
1 Сумарна площа теплопередавальних поверхонь огорожі кузова вагона, м2 242,62
2 Зведений коефіцієнт теплопередачі огорожі кузова вагона, Вт/м2·К 0,27 3 Сумарні теплонадходження в вагон, Вт 2275,72 4 Робоча холодопродуктивність холодильної машини, Вт 3207,76
5 Температура кипіння рідкого холодоагенту, 0С -13
6 Температура конденсації холодоагенту, 0С 40 7 Теплове навантаження на конденсатор, Вт 4314,48 8 Параметри поршневого компресора: 8.1 Кількість ступіней стиснення 1 8.2 Коефіцієнт подачі в робочих умовах 0,47 8.3 Діаметр циліндра, м 0,053 8.4 Хід поршня, м 0,0477 8.5 Кількість циліндрів 4 8.6 Частота обертання вала компресора, об/хв 1000 8.7 Ефективна потужність компресора, Вт 1239 8.8 Потужність електродвигуна компресора, Вт 1423,26
9 Площа теплопередавальної поверхні конденсатора, м2 13,93
ЛІТЕРАТУРА
1 Демьянков Н.В.Холодильные машины и установки. – М.: Транспорт, 1976.
2 Пастарнак С.Ф., Зуев Ю.Ф.Холодильные машины и установки. – М.: Транспорт, 1982.
3 Бакрадзе Ю.М., АкимовБ.С., Фаерштейн Ю.О. Ремонт рефрижераторних вагонов. – М.: Транспорт, 1983.
4 Екимовский И.П.Эксплуатация и техническое обслуживание рефрижераторного подвижного состава. –М.: Транспорт, 1983.
5 Енергохолодильні системивагонів та їх ТО: Метод. вказ. для студ. вищ. навч. закл. залізн. трансп./В.М. Іщенко. – К.: КУЕТТ, 2005.-45 с.:іл.