Основы холодильной техники

   h – высота солнца, град;

   P – коэффициент прозрачности атмосферы (P=0,7 0,8).

   Высота  солнца определяется

   

  ,                                      (8)

   где j- географическая широта, град;

             - местное время (ч), отсчитываемое от полудня;

   d - отклонение солнца, зависящее от времени года, град. Принимаем для 22 мая и 22 июля 20⁰ С.

             -часовой угол, град;

   Интенсивность прямой солнечной радиации на горизонтальную поверхность (крышу вагона):

   

                                                            (9)

   Интенсивность прямой солнечной радиации на вертикальную поверхность определяется по формуле 

                                                                                     (10)

   где:    x -  угол между положением вертикальной поверхности и меридианом;

   a_с - азимут солнца, т.е. угол между южным направлением и горизонтальной    поверхностью солнечного луча.

   Величина  азимута солнца определяется по формуле

   

    ,                                                            (11)

   В расчёте принимаем абсолютную величину.  Интенсивность рассеянной солнечной  радиации на горизонтальную и вертикальную поверхности принимается в размере 10% от интенсивности прямой радиации на соответствующие поверхности. Следует иметь ввиду, что интенсивность прямой и рассеянной солнечной радиации имеет положительные значения на всём протяжении светлого времени суток, то есть при .

   Результаты промежуточных и окончательных расчётов солнечной радиации на различные элементы ограждения кузова вагона сводятся в таблицы 3, 4, 5, 6.

   2.1.3 Определяем величину суммарной  наружной суммарной температуры.

   Величина  суммарной наружной температуры  на каждый час суток определяется по формуле

   

,                                                         (12)

   где:     t_н  - расчётная наружная температура на каждый час суток;

   I - интенсивность солнечной радиации на рассматриваемую поверхность на каждый час суток;

   a_н - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности кузова, определяемая по формуле (4);

    - коэффициент поглощения солнечных  лучей, принимаем равным 0,95.

   2.1.4 Определяем часовые теплопритоки  в помещении изотермического вагона через каждый участок ограждения.

   Часовые теплопритоки определяются по формуле

   

                                                          (13)

   

   где    k_i - коэффициент теплопередачи кузова вагона для рассчитываемого участка;

   F_i - площадь наружной поверхности рассчитываемого участка ограждения кузова вагона, м² ;

   t_сумi- суммарная наружная температура на каждый час суток для рассчитываемого участка;

   t_в - температура внутри вагона, ^оС; t_в=-6⁰ С.

   Общие теплопритоки через ограждения кузова вагона определяется  как сумма средних часовых теплопритоков через все участки ограждения.

   Результаты  расчета теплопритоков через  ограждения вагонов сводятся в таблицу 7, 8.

   2.2 Определение теплопритока в кузов  изотермического вагона вследствие воздухообмена между грузовым помещением и окружающей средой через неплотности.

     Теплоприток в кузов вагона  через неплотности определяется  по формуле

   

                                              (14)

   где     0,083 – коэффициент, учитывающий воздухообмен и перевод кДж/ч в Вт;

   V - полный объём грузового помещения, м³, принимаем V=97,485 м³;

   ρ_н - плотность наружного воздуха, кг/м³, ρ_н = 1,122 кг/м³;

   h_н - энтальпия наружного воздуха, кДж/кг, h_н= 111,69 кДж/кг;

   h_в - энтальпия воздуха грузового помещения, кДж/кг,  h_в= 29,53 кДж/кг.

   

   2.5 Теплоприток от оборудования, работающего  в грузовом вагоне

   Теплоприток от оборудования, работающего в грузовом вагоне, определяется по формуле:                                                                (17)

     где    N – мощность оборудования, работающего в охлаждаемом помещении, кВт;

    - продолжительность работы оборудования  в течении суток, принимаем  ;

    - часть мощности, расходуемая  внутри охлаждающего помещения,  принимаем  .

   

   С учетом найденных теплопритоков, найдем тепловую нагрузку на холодильное оборудование

   

   3. Расчет холодопроизводительности  холодильной машины.

   Определение холодопроизводительности холодильной  машины для секций с машинным охлаждением  производим по формуле:

   

                                              (18)

   где   Q_т – расчётная величина теплопритоков в вагон, Вт;

   k₁ - коэффициент, учитывающий неполную загрузку компрессора в течение суток. k₁₌ 24/ , где – суммарное время работы холодильной машины в сутки . Принимаем = 20 ч , тогда k₁ = 24/20 = 1.2.

   k₂ - коэффициент запаса по холодопроизводительности. Принимаем k₂=1,25;

   Z - число холодильных машин, принимаем Z = 2.

     Q_op = 1.2*1.25*4194,29/2 = 3145,7175 Вт 

   4 Тепловой расчет  холодильной машины.

   

   Для выполнения расчёта необходимо изучить  термодинамические, физические и химические свойства хладагентов и область их применения, выбрать холодильный агент для проектирования холодильной машины, а так же выбрать схему холодильной машины в соответствии с условиями нормальной эксплуатации.  

   4.1 Характеристика и выбор хладагента

   Холодильный агент (хладагент) – это рабочее вещество холодильной машины, совершающее в ней обратный круговой процесс. В этом процессе тепло от охлаждаемой среды передается более теплой окружающей среде (воздуху, воде).

   К термодинамическим свойствам хладагентов  относятся: температура кипения при атмосферном давлении (0,10133 МПа), давление в испарителе и конденсаторе, объемная холодопроизводительности, теплота парообразования, температура замерзания и др.

   Выбор хладагента в каждом конкретном случае зависит от назначения и конструктивных особенностей машины, а также от условий ее работы и обслуживания. Применяемые в холодильной технике рабочие вещества имеют различную токсичность. Их опасность для человека обычно оценивается предельно допустимой концентрацией (ПДК) в воздухе (мг/м³). ПДК ряда хладагентов приведены ниже.

   Таблица 9 – Предельно допустимые концентрации хладагентов

 

   При аварийных ситуациях в реальных производственных условиях ПДК кратковременно превышается в 4 – 10 раз.

   

   Термодинамические свойства хладагентов и относительные  размеры компрессоров (при одинаковой объемной холодопроизводительности) указаны в табл. 10.

   Таблица 10 – Термодинамические свойства хладагентов 

 

   4.2 Характеристика холодильной установки

   Холодильная установка обеспечивает стандартную  холодопроизводительность 5,5 кВт и состоит из двух основных узлов: испарителя – воздухоохладителя с вентиляторами и компрессорно-конденсаторного агрегата. Испаритель выходит в грузовое помещение вагона, а компрессорно-конденсаторный агрегат находится за его пределами в машинном отделении. Между обоими узлами имеется перегородка из полиэфирной смолы с пенополистирольной изоляцией. Перед испарителем закреплены электронагревательные элементы.