Определение продолжительности работы холодильного оборудования при перевозке замороженного творога в рефрижераторных контейнерах типа «1СС».

3.1 Расчёт теплопритоков в грузовое помещение вагона (контейнера).

В общем виде различают 7 теплопритоков:

Q₁ - теплоприток, поступающий в грузовое помещение контейнера через ограждение (стены, крышу, пол) кузова путем теплопередачи;

Q₂ - дополнительный теплоприток от воздействия солнечной радиации и наличия снеговой «шубы» на поверхности воздухоохладителя;

Q₃ - теплоприток, поступающий в контейнер с наружным воздухом вследствие инфильтрации его через неплотности кузова;

Q₄ – теплоприток от работы вентиляторов - циркуляторов;

Q₅ – теплоприток от вентилирования грузов в вагоне;

Q₆ – теплоприток от охлаждения груза и тары до температуры перевозки;

Q₇ – теплоприток от биологического тепла и дыхания плодов и овощей.

Общее количество тепла (Вт), которое должно отводиться холодильными установками контейнера, перевозящего низкотемпературные, мороженые и охлажденные грузы, может быть определено по формуле:

Q _тп = Q₁ + Q₂ + Q₃, Вт (3.1),

где Q₁ - теплоприток, поступающий в грузовое помещение контейнера через ограждение (стены, крышу, пол) кузова путем теплопередачи, Вт;

Q₁ = К_{Э *} F ( t_н - t_в ), Вт (3.2),

где К_Э - средневзвешенный по поверхности коэффициент теплопередачи кузова контейнера в реальных условиях эксплуатации с учетом увеличения его из-за старения и увлажнения теплоизоляционного материала Вт/(м^2.град);

F - расчетная теплопередающая поверхность ограждений кузова, м² (F=60м²).

t_{н ,} t_в- соответственно средняя наружная и внутренняя температуры. Средняя наружная определяется как полусумма наружных температур в пунктах погрузки и выгрузки, а средняя внутренняя, как полусумма верхней и нижней температур режима перевозки.

Рассчитаем Q₁:

(3.3)

(3.4)

;

Q₁=0,3 * 60 * (21,5-(-19)) = 729 Вт.

Рассчитаем Q₂:

Q₂ = 0,10 ÷ 0,15 _* Q₁ (3.5)

Q₂= 0,15 * 729 = 109,35 Вт

Рассчитаем Q₃:

Q₃ = (3.6),

где V_во - воздухообмен через неплотности кузова , м³/ч ;

V_во = V_{гр *} К_во (3.7),

где V_гр - объем грузового помещения контейнера, м³;

r - плотность воздуха при температуре t_н , кг/м³;

i_н и i_в - энтальпия воздуха снаружи и внутри контейнера, кДж/кг.

Её определяют по диаграмме i-d в зависимости от температуры и влажности воздуха.

Рассчитаем Q₃:

V_во = 24,65 * 0,5 = 12,325 м³

Плотность воздуха при температуре t_н=21,5 составляет 1,180 кг/м³. Так как t_н=21,5 , влажность=61% i_н=49 кДж/кг; t_в = -19 , влажность=90%,

i_в = -16 кДж/кг.

Q₃ = Вт.

Q_тп= 729 + 109,35 + 262,59 = 1100,94 Вт.

3.2. Определение продолжительности работы холодильной установки

Мощность энергохолодильного оборудования рефрижераторных контейнеров рассчитана на экстремальные условия работы. Но в процессе эксплуатации, как правило, в таких условиях установки работают редко, поэтому предлагается определить продолжительность работы холодильного оборудования в конкретных условиях перевозки.

Она может быть определена как произведение коэффициента рабочего времени холодильных установок (К_рв) в рейсе на продолжительность груженого рейса. Коэффициентом рабочего времени оборудования в общем случае называется отношение продолжительности работы оборудования в течение какого-то периода к длительности этого периода.

Коэффициент рабочего времени (К_рв) холодильного оборудования контейнера можно определить по формуле:

К_рв = (3.8),

где Q_оэ^нетто- полезная (нетто) холодопроизводительность установок контейнера, Вт

Q_0э^нетто = 1*Q_0э - Q₄ (3.9),

где Q_0э – эксплуатационная холодопроизводительность одной холодильной установки контейнера, Вт;

1 - количество холодильных установок в контейнере;

Q₄ - тепловой эквивалент работы вентиляторов - циркуляторов

Q₄ = N_{в *} n_{в *} 1000 (3.12),

где N_в - мощность, потребляемая электродвигателем одного вентилятора-циркулятора, кВт (450 Вт);

n_в - количество вентиляторов-циркуляторов в одном грузовом контейнере (2шт.).

Рассчитаем Q₄: Q₄= 0,45*2*1000 = 900 Вт.

(3.13),

где V_h - объем, описываемый поршнями компрессора или цилиндров низкого давления, м³/ч (для РК 1-СС V_h=30 м³/ч);

λ – коэффициент подачи компрессора (определяется по графику λ=f(P_пр/P₀) – для двухступенчатой установки РК 1СС);

q_v – объемная холодопроизводительность хладагента, кДж/м³;

(3.14),

где V₁-удельный объём пара хладагента на всасывание в компрессор;

₁ – коэффициент, учитывающий потери холода в трубопроводах ( ₁=0,95);

₂ – коэффициент, учитывающий снижение холодопроизводительности установок из-за износа компрессора ( ₂=0,9);

₃ – коэффициент, учитывающий снижение холодопроизводительности установок из-за наличия снеговой шубы ( ₃=1).

Для определения l и q_v строится цикл работы холодильной машины в координатах «P-i».

С этой целью прежде всего определяются рабочие давления и температуры кипения (t₀), всасывания (t_вс), конденсации (t_к) и переохлаждения (t_п) хладагента.

t_{0 =} t_в - (7-10)⁰C;

t_{вс =} t₀ + (10-30)⁰C;

t_{к =} t_н + (12-15)⁰С;

t_{п =} t_к - 5⁰С.

t_в - средняя температура воздуха внутри контейнера (при перевозке заданного груза -19°С);

t_н - средняя наружная температура воздуха (+21,5°С).

t₀=-19-10=-29⁰С.

t_вс=-29+18=-11⁰С;

t_к=21,5+12=33,5⁰С;

t_п=33,5-5=28,5⁰С.

Особенностью современных транспортных холодильных установок является наличие регуляторов давления всасывания, которые не допускают повышения давления всасывания свыше определенного во избежание перегрузки электродвигателей компрессоров и дизель-генераторов РПС. В РК 1-СС регуляторы настроены на давление всасывания, соответствующее температуре кипения. Поэтому в холодильных установках этих контейнеров t₀ ≤ -8⁰С.

Цикл работы холодильной установки в координатах «Р-i»:

По известным температурам t_к и t₀ , используя диаграмму «Р – i» для хладона - 12, определяем давление кипения (Р₀) и конденсации (Р_к) , а в двухступенчатых установках, кроме того, промежуточное давление (Р_пр).

t₀= -29⁰С, поэтому Р₀=0,12 МПа

t_к = 33,5⁰С, поэтому Р_к=0,8 МПа

i₁ = 549 кДж/кг;

i₂ = 586 кДж/кг;

i₃ = 432 кДж/кг;

i_3’ = i₄ = 427 кДж/кг;

V = 0,15 м³/кг

t = 59 ^ОС

Р_пр = (3.15).

Р_пр= МПа.

Далее, по известным рабочим температурам и давлениям строится цикл работы холодильной машины в реальных условиях в координатах«Р-i», определяются по диаграмме энтальпии в точках 1, 2, 3, 3’, 4 и удельный объем пара на всасывании в цилиндры компрессора в точке 1(V₁) и рассчитывается q_v:

кДж/м³.

λ=f(Р_пр/Р₀) = f(0,3/0,12) = f(2,5) = 0,78.

По формуле (3.13) определяем эксплуатационную холодопроизводительность одной холодильной установки контейнера:

Вт.

3.3 Расчёт коэффициента рабочего времени и продолжительности работы холодильного оборудования.

Имея теплопритоки Q_тпи холодопроизводительность Q_оэ^нетто, можно определить К_рвпо формуле (3.8) и затем продолжительность работы холодильных установок в сутки t_р = 24 _* К_рв, час/сут. (3.16)

и в целом за рейс

t_гр =к_{рв *}t _гр.р, час/сут. (3.17)

t_гр.р - продолжительность груженого рейса , ч (берём из части 1.2, 9 сут = 216ч).

Таким образом, К_рв = ;

t_р = 0,25 * 24 = 6 час/рейс

t_гр.р= 0,25 * 216 = 54 час/рейс