Расчет испарителя и холодильной установки секции БМЗ

    Введение 

    Необходимость вывоза скоропортящихся грузов с  мелких предприятий пищевой промышленности и сельского хозяйства, а также снабжение продуктами питания, заставляет иметь в парке изотермического состава секции БМЗ.

    Данная  работа содержит разработанный проект холодильной установки рефрижераторной секции типа БМЗ. Исходными данными для проектирования являются: тип подвижного состава – БМЗ, направление движения – С-Ю, географическая широта – 44, скорость движения – 47 км/ч, вид перевозимого груза – дыни, параметры наружного и внутреннего воздуха, расчет теплообменного аппарата – испаритель.

    Рефрижераторная секция типа БМЗ предназначена для  перевозки скоропортящихся грузов, которые для сохранения качества требуют поддержания температуры в грузовом помещении от +14 до -20 °С при колебаниях температуры наружного воздуха от –50 до +40  °С.

    Секция  состоит из одного дизельного и четырёх  грузовых вагонов.

    Электроснабжение  секции осуществляется из дизельного вагона. В этом вагоне размещаются: два главных  дизель-генераторных агрегата и один вспомогательный, топливные баки и другое вспомогательное оборудование.

    Грузовой  вагон имеет индивидуальную систему  охлаждения и обогрева, основанную на подаче холодного или теплого  воздуха вентиляторами от хладоустановки или электропечей. Для этого он оборудован компрессорными холодильными установками, электрическим отоплением, принудительной вентиляцией, системой циркуляции воздуха, устройством для удаления конденсата и промывочных стоков вод, приборами для контроля за температурой воздуха и груза.

    В кузове вагона находятся два отделения: грузовое и машинное. В машинном отделении расположены две компрессорные холодильные установки, типа ВР-1М, работающие на хладоне-12, и электрощит. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    1 Расчет приведенного  коэффициента теплопередачи ограждений помещения вагона 

    Выбору  системы охлаждения и проектированию установки должен предшествовать теплотехнический расчет, включающий определение размеров теплопередающих поверхностей и коэффициентов теплопередачи элементов ограждения.

    С этой целью для заданного типа вагона (БМЗ) следует определить основные размеры кузова и выполнить общую планировку вагона. 

    1.1 Расчет площади теплопередающих  поверхностей ограждения кузова 

    Размеры грузового помещения рефрижераторного вагона БМЗ:

    длина наружная ;

    ширина  наружная ;  

    высота  наружная ;

    высота  вертикальной части стен ;

    высота  наклонной части стен ;

    толщина крыши  ;

    толщина пола ;

    толщина торцевой стены  ;

    толщина перегородки  ;

    толщина боковой стены  .

    

           

    Рисунок 1- Расчетная схема рефрижераторного вагона. Г.П. - грузовое помещение; М.О. – машинное отделение.

     

    Расчетная площадь теплопередающей поверхности  грузового помещения вагона представляет собой среднегеометрическую величину между площадями наружной и внутренней поверхностей

                                                            

.                                                             (1) 

    Определяем  внутренние размеры грузового помещения.

    Длина

                                       

                           (2)

    Ширина

                                                

                                       (3)

    Высота

                                        

                       (4)

    Высота  вертикальной части стены 

                                                        

                                       (5) 

    Площадь наружной поверхности вагона находится суммированием площадей наружных поверхностей крыши , боковых стен , торцовой стены , перегородки  и пола

                                                      

                                        (6)

                                       

                       (7)

                                                      

                                      (8)

                                                      

                                        (9)

             

(10) 

    Площадь внутренней поверхности вагона находится суммированием площадей внутренних поверхностей крыши , боковых стен , торцовой стены , перегородки  и пола

                                                

                                 (11)

                                 

              (12)

                                               

                                    (13)

                                                    

                                       (14)

           

   (15) 

    Расчетная площадь теплопередающей поверхности грузового помещения 

    

 

    Расчетные площади теплопередающей поверхности  элементов грузового помещения

    

    

    

    

 

    1.2 Расчет коэффициентов теплопередачи поверхностей ограждения кузова

       

    Основным  показателем теплотехнических качеств  кузова вагона является коэффициент теплопередачи его ограждений.

    Средний коэффициент теплопередачи кузова вагона определяется по формуле

                                                                    

,                                                       (16)

    где - коэффициент теплопередачи элемента ограждения, ;

          - среднегеометрическая площадь этого элемента, ;

           - среднегеометрическая площадь ограждений грузового помещения вагона, ;

            - количество элементов ограждений. 

    Коэффициент теплопередачи элемента ограждения, в зоне которого конструкция не изменяется, рассчитываем по формуле

                                                                 

,                                                 (17)

    где - коэффициент теплопередачи от наружного воздуха к наружной поверхности ограждения грузового помещения вагона при его охлаждении или от наружной поверхности ограждения к окружающему воздуху при отоплении вагона, ;

          - толщина отдельных однородных слоев в рассчитываемой конструкции ограждения, ;

          - коэффициент теплопроводности материала рассчитываемого слоя, ;

          - коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности ограждения грузового помещения вагона к воздуху при охлаждении или от воздуха к внутренней поверхности при отоплении вагона, .

    Значение в при естественной циркуляции воздуха принимают , а при принудительной циркуляции .

    В нашем случае принудительная вентиляция отсутствует, принимаем  .

    В практике расчетов при определении величины коэффициента теплоотдачи конвекцией на наружных поверхностях ограждений используется формула 

                                                                   

,                                                  (18) 

    где – скорость движения вагона, км/ч.

    

      

    Толщина однородных слоев ограждения определяется в соответствии с данными приведенной в литературе. 

    

 

    Рисунок 2 – Схема конструкции элементов ограждения. а) – стены, б) – крыша, в) – пол. 
 

    Таблица 1 – Характеристики элементов ограждения

 

    Вышеприведенные значения подставляем в формулу (17), учитывая влияние ″тепловых мостиков″, т.е. вертикальных стоек в стенах, потолочных дуг, балок в полу и т.п. В расчете это учитывается для заданного вагона (БМЗ) увеличением коэффициентов теплопередачи на 40% (т.к. вагон со сборной теплоизоляцией).