Холодильное оборудование БМЗ

Между наружной и внутренней обшивками стен и крыши находится теплоизоляция из мипоры, обернутой гидроизоляционной пленкой. В последнее время используется полистирол. Толщина теплоизоляции в продольных стенах 226 мм, в торцевых 294 мм и в крыше 244 мм. Пол грузового помещения состоит из деревянных брусьев, уложенных поперёк хребтовой балки на металлический настил. Между брусьями размещена теплоизоляция из мипоры или полистирола толщиной 179 мм в гидроизоляционной плёнке. Поверх брусьев вдоль вагона нашит деревянный дощатый пол толщиной 45 мм, который покрыт листовой резиной толщиной 4 мм. В полу - два отверстия с гидравлическими затворами. Расположены они по диагонали и предназначены для слива из грузового помещения промывочной воды и конденсата. Коэффициент теплопередачи ограждения кузова вагона не более 0,4 Вт/м2 °К.

На пол уложены решетки 1 (рисунок 2) из алюминиевых сплавов с резиновыми амортизаторами на опорах. Размер решеток – 1190×1179 мм, их 36 штук. Прочность решеток допускает езду по ним погрузчиков с нагрузкой на колесо до 1,2 тонны. Решетки шарнирами прикреплены к боковым стенам вагона и могут удерживаться около них в поднятом состоянии. Погрузочная дверь 2 одностворчатая, прислонного типа с дверным проемом высотой 2000 мм и шириной 2200мм.

В торце каждого грузового вагона размещено машинное отделение, в котором один над другим установлены два компрессорно-конденсаторных агрегата 7 и электрощит 9. Над воздухоохладителем 6 размещены электрические печи. Воздухоохладитель оборудован двумя вентиляторами 5 и отделён от грузового помещения щитом 4. При вентилировании вагона свежий воздух поступает в заборное отверстие 8, смешивается с тёплым (при отоплении) и холодным (при охлаждении) воздухом, а затем эта смесь направляется в грузовое помещение. Мощность электродвигателя вентилятора-циркулятора – 1 кВт (всего 4 кВт) и электропечей – 5 кВт.

Выпускается воздух через дефлектор 1, который сообщен с грузовым помещением каналом, расположенным в торцевой стене вагона. Отверстия для входа и выхода воздуха перекрыты заслонками, рукоятки приводов которых выведены наружу. На рисунке 3 показана циркуляция воздуха в грузовом помещении вагона.

Машинное отделение имеет двери для монтажа компрессорно-конденсаторного агрегата. Компрессорно-конденсаторный агрегат, воздухоохладитель и электропечи образуют холодильно-отопителъную установку ВР-1 (ВР-1м). Холодопроизводительность её при перевозке мороженого груза - 6600 Вт, а при охлаждении свежих плодов и овощей – 13700 Вт. Теплопередающая поверхность воздушного конденсатора – 90 м2, а воздухоохладителя – 175 м2. Работа холодильной установки и электропечей автоматизирована. Компрессоры холодильных установок оборудованы приборами автоматики: реле контроля смазки, реле низкого (прессостат) и высокого (маноконтроллер) давления, автоматический регулятор давления. Для разгрузки электродвигателя компрессора в момент пуска предусмотрена байпасная линия с соленоидным вентилем. Предотвращает протекание фреона с нагнетательной стороны во всасывающую полость во время пуска обратный клапан, установленный перед конденсатором. Снимают снеговую шубу с воздухоохладителя горячими парами фреона. Мощность электродвигателя компрессора – 10 кВт.

Температура контролируется дистанционно при помощи логометров, установленных в машинном отделении каждого вагона и в дизельном помещении специального вагона. В грузовом вагоне установлены четыре термометра сопротивления (датчики), из них два – на входе и выходе воздуха из воздухоохладителя, один – на боковой стене у дверного проёма и один – на гибком проводе, что позволяет помещать его в любом месте, в том числе и в грузе. В некоторых конструкциях датчик на гибком проводе отсутствует. Показания температуры снимают переносной телеметрической станцией. Имеются также приборы для дистанционного автоматического записывания температуры по двум точкам в каждом вагоне.

В специальном (служебном) вагоне (рисунок 4) находится в торце вагона аккумуляторное помещение, отделение для отдыха бригады, котельная, туалет, салон-кухня, щитовое и дизельное отделения. В последнем размещены: масляный бак 1, верстак 2, дизель-генераторы 4 и 5, ручной топливный насос 6, коробы охлаждения радиаторов 3 и 9, топливный насос 17, масляный насос 19, ящик для аккумуляторных батарей 20 и короб фильтров воздуха 21, вентиля горы 18 и др. В щитовом отделении смонтирован главный распределительный щит 16, установлены пристенный шкаф для спецодежды, переговорный аппарат для связи дежурного механика с механиками, работающими в машинных отделениях грузовых вагонов, письменный стол.

В салоне-кухне размещено необходимое бытовое оборудование для обслуживающей бригады (стол, кресла, телевизор, радиоприёмник, холодильник, плита для приготовления пищи, умывальник и др.). Котёл 12 и насос 13 отопления находятся рядом с выходной дверью 14. В дизельном отделении под крышей вагона и под вагоном находятся топливные баки 8; над салоном-кухней - бак для бытовой воды 10 и бак для технической воды 11; отделение для отдыха бригад оборудовано диваном-кроватью 15, шкафами, тумбочкой и др.

Управление работой холодильно-отопительной установки ВР-1 может осуществляться автоматически и вручную со щита управления. Управление состоит в том, чтобы включать, выключать холодильную установку грузового вагона, устанавливать температурный режим в грузовом вагоне, подключать электропитание холодильной и отопительной установки от дизель-генераторной установки.

1 – расходный топливный бак; 2 – бак для питьевой воды; 3 – бак для технической воды; 4 – топливный бак; 5 – короб охлаждения радиаторов; 6 – дизель-генератор; 7 – котел водяного отопления; 8 – насос отопления; 9 – плита; 10 – бытовой холодильник; 11 – топливный насос; 12 – короб воздушных фильтров; 13 – вентилятор машинного отделения; 14 – верстак;

I - дизельное отделение; II - аппаратное отделение; III - кухня-салон; IV - котельная; V - туалет-душевая; VI - отделение для отдыха; VII - аккумуляторная.

 

Рисунок 4 – Служебно-технический вагон

 

3 Теплотехнический расчет вагона

 

 

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

Общий теплоприток Qобщ

 

 

где Q1 – количество энергии, поступающей в вагон через ограждения кузова;

Q2 – теплоприток в результате воздействия солнечной радиации;

Q3 – количество энергии, поступающей в вагон через неплотности в кузове;

Q4 – количество энергии, поступающей в вагон с наружным воздухом в результате вентилирования грузов и пассажиров;

Q5 – теплоприток в результате работы электродвигателя вентилятора;

Q6 – теплоприток, необходимый на охлаждение, принятого к перевозке в неохлажденном виде.

 

Количество энергии, поступающей в вагон через ограждения кузова Q1, Вт

 

 

где F – площадь, через которую проходит энергия, м2;

k – коэффициент теплопередачи стенок кузова, Вт/(м2×к);

tн, tв, tм – температура наружного воздуха, внутри вагона, в машинном отделении вагона.

 

 

 

По расчету для зимних перевозок tн=-10о, tв=+12о, tм =+45о

 

 

По расчету для летних перевозок tн=30о, tв=+12о, tм =+45о

 

 

Теплоприток в результате воздействия солнечной радиации Q2, Вт

 

 

где А – коэффициент поглощения солнечных лучей материалом соответствующей поверхности, А=0,7;

F – наружная поверхность вагона, освещаемая солнцем; принимаем для грузовых вагонов F =40%;

q – среднесуточная интенсивность солнечного облучения, q = 200 Вт/(м2);

 – коэффициент теплопередачи наружной поверхности; = 30 Вт/(м2×к);

 

По расчету для зимних перевозок

 

По расчету для летних перевозок

 

 

Количество энергии, поступающей в вагон через неплотности в кузове Q3, Вт

 

,

 

где V – объем воздуха, поступающий через неплотности, V=15 м3/час;

 ρ – плотность наружного воздуха, ρ = 1,3 кг/м3;

i1, i2 – теплосодержание воздуха наружного и в грузовом помещении вагон.

По расчету для летних перевозок

 

i1=22 кДж/кг, i2= 8 кДж/кг (по диаграмме i-d (рисунок 4)).

 

 

По расчету для зимних перевозок

 

i1=-2 кДж/кг, i2= 8 кДж/кг (по диаграмме i-d (рисунок 4)).

 

 

Рисунок 4 – Определение показателей по i-d диаграмме влажного воздуха

 

Количество энергии, поступающей в вагон с наружным воздухом в результате вентилирования грузов и пассажиров Q4

 

;

 

где n – кратность вентилирования, n=4 раза/час;

VB – объем воздуха, подлежащего замене, VB=50 м3;

φ – относительная влажность воздуха, (определяется по i-d диаграмме);

f 1, f 2 – максимальная влажность воздуха, соответственно при температуре наружного и внутреннего воздуха;

r – теплота конденсации водяного пара из наружного воздуха, r=2,55 кДж/г;

1,3 – теплоемкость воздуха, кДж/м3;

3,6 – коэффициент перевода кДж в Вт.

По расчету для зимних перевозок

 

 

По расчету для летних перевозок

Теплоприток в результате работы электродвигателя вентилятора Q5

 

;

 

где N – мощность электродвигателя вентилятора, N = 1,25 кВт;

 n – число электродвигателей, n = 4;

 η –КПД электродвигателей, η=0,95;

 τ – продолжительность работы  электродвигателя, τ = 8 час/сут.

 

По расчету для зимних и летних перевозок

 

 

Теплоприток, необходимый на охлаждение, принятого к перевозке в неохлажденном виде Q6

 

,

 

где  Qгр, Qт – вес груза, составляет 80% грузоподъемности, и тары, т;

Сгр, Ст –теплоемкость груза и тары, для бананов принимаем 3,35 кДж/кг, для картона 1,1 кДж/кг;

z – продолжительность охлаждения бананов, 60 час;

qб – биологическое тепло, выделяемое бананами, 95 кДж/т.

По расчету для зимних перевозок

 

 

По расчету для зимних перевозок

 

 

По расчету для летних перевозок

 

 

По расчету для зимних перевозок

 

 

 

 

 

4 Расчет и конструкция холодильной машины вагона

 

Построим диаграмму Р, i для нашей холодильной машины. Исходные данные для летних перевозок

Рисунок 6 – Цикл холодильной машины

 

По данным диаграммы рассчитаем следующие параметры q0, qк, l, ε.

Удельная холодопроизводительность 1 кг хладагента q0 определяется по формуле:

        .                                                   (39)

 

По расчету:

 

 кДж/кг.

 

Тепло, отданное 1 кг хладагента в конденсаторе qк определяется по формуле:

             .                                                 (40)

 

По расчету:

 кДж/кг.

 

Теоретическая работа сжатия хладагента в компрессоре l определяется по формуле

         .                                                      (41)

 

По расчету:

 кДж/кг.

 

Холодильный коэффициент ε определяется по формуле:

 

     .                                                         (42)

По расчету:

 

Объем, описываемый поршнями компрессора:

 

      ,                                                       (43)

 

где Vд - действительный объем всасываемого хладагента;

        l - коэффициент подачи компрессора;

где Рк – давление хладагента при кипении

       Ро – давление хладагента при кипении

0,0425 – коэффициент для поршневых  компрессоров

 

 

Действительный объем всасываемого хладагента

 

                                                     (44)

 

где Gx – количество хладагента, циркулируемого в системе за 1 час

      - удельный объем всасываемого хладагента, принимаем 0,195 м3/кг

                                                       (45)

По расчету:

 кг/ч

 

м3/ч

 

 м3/ч

 

Индикаторная мощность компрессора

                                                         (46)

где NT – теоретическая мощность компрессора

       - коэффициент потери при всасывании и нагнетании хладагента

                                                   (47)

По расчету:

 

 

Объемная холодопроизводительность 1 м3 хладогента:

 

,                                                       (44)

 

где V1 – удельный объем всасываемого компрессором пара, кДж/кг, V1 = 0,092 кДж/кг.

По расчету:

 кДж/кг.

 

Коэффициент подачи компрессора:

 

   ,                                                 (45)

 

где λп – коэффициент подогрева;

      λс – объемный коэффициент компрессора;

     λпл – коэффициент плотности, λпл = 0,097.

 

                                                                  (46)

 

    ,                                            (47)

где  с – коэффициент вредного пространства, с = 0,04;

     m – показатель политропы расширения среды, заключенный во вредном пространстве, m = 1;