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 = КЭ * F ( tн - tв ), Вт (3.2),
где КЭ - средневзвешенный по поверхности коэффициент теплопередачи кузова контейнера в реальных условиях эксплуатации с учетом увеличения его из-за старения и увлажнения теплоизоляционного материала Вт/(м2.град);
F - расчетная теплопередающая поверхность ограждений кузова, м2 (F=60м2).
tн , tв- 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 Vво - воздухообмен через неплотности кузова , м3/ч ;
Vво = Vгр * Кво (3.7),
где Vгр - объем грузового помещения контейнера, м3;
r - плотность воздуха при температуре tн , кг/м3;
iн и iв - энтальпия воздуха снаружи и внутри контейнера, кДж/кг.
Её определяют по диаграмме i-d в зависимости от температуры и влажности воздуха.
Рассчитаем Q3:
Vво = 24,65 * 0,5 = 12,325 м3
Плотность воздуха при температуре tн=21,5 составляет 1,180 кг/м3. Так как tн=21,5
, влажность=61% iн=49 кДж/кг; tв = -19
, влажность=90%,
iв = -16 кДж/кг.
Q3 = Вт.
Qтп= 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 (Крв) 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 (Крв) холодильного оборудования контейнера можно определить по формуле:
Крв = (3.8),
где Qоэнетто- полезная (нетто) холодопроизводительность установок контейнера, Вт
Q0энетто = 1*Q0э - Q4 (3.9),
где Q0э – эксплуатационная холодопроизводительность одной холодильной установки контейнера, Вт;
1 - количество холодильных установок в контейнере;
Q4 - тепловой эквивалент работы вентиляторов - циркуляторов
Q4 = Nв * nв * 1000 (3.12),
где Nв - мощность, потребляемая электродвигателем одного вентилятора-циркулятора, кВт (450 Вт);
nв - количество вентиляторов-циркуляторов в одном грузовом контейнере (2шт.).
Рассчитаем Q4: Q4= 0,45*2*1000 = 900 Вт.
(3.13),
где Vh - объем, описываемый поршнями компрессора или цилиндров низкого давления, м3/ч (для РК 1-СС Vh=30 м3/ч);
λ – коэффициент подачи компрессора (определяется по графику λ=f(Pпр/P0) – для двухступенчатой установки РК 1СС);
qv – 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 qv строится цикл работы холодильной машины в координатах «P-i».
С этой целью прежде всего определяются рабочие давления и температуры кипения (t0), всасывания (tвс), конденсации (tк) и переохлаждения (tп) хладагента.
t0 = tв - (7-10)0C;
tвс = t0 + (10-30)0C;
tк = tн + (12-15)0С;
tп = tк - 50С.
tв - средняя температура воздуха внутри контейнера (при перевозке заданного груза -19°С);
tн - средняя наружная температура воздуха (+21,5°С).
t0=-19-10=-290С.
tвс=-29+18=-110С;
tк=21,5+12=33,50С;
tп=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 tк и t0 , используя диаграмму «Р – i» для хладона - 12, определяем давление кипения (Р0) и конденсации (Рк) , а в двухступенчатых установках, кроме того, промежуточное давление (Рпр).
t0= -290С, поэтому Р0=0,12 МПа
tк = 33,50С, поэтому Рк=0,8 МПа
i1 = 549 кДж/кг;
i2 = 586 кДж/кг;
i3 = 432 кДж/кг;
i3’ = i4 = 427 кДж/кг;
V = 0,15 м3/кг
t = 59 ОС
Рпр = (3.15).
Рпр= 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 qv:
кДж/м3.
λ=f(Рпр/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 Qтпи холодопроизводительность Qоэнетто, можно определить Крвпо формуле (3.8) и затем продолжительность работы холодильных установок в сутки tр = 24 * Крв, час/сут. (3.16)
и в целом за рейс
tгр =крв *t гр.р, час/сут. (3.17)
tгр.р - продолжительность груженого рейса , ч (берём из части 1.2, 9 сут = 216ч).
Таким образом, Крв = ;
tр = 0,25 * 24 = 6 час/рейс
tгр.р= 0,25 * 216 = 54 час/рейс