Быстрый поиск

Курсовая работа: Вагон вантажний рефрижераторної секції

- відносне значення освітлення сонцем поверхонь, .

Теплонадходження за рахунок сонячної радіації складає, Вт:

, (3.13)

Вт,

Вт.

4. ОПИС ПРИЙНЯТОЇ ХОЛОДИЛЬНОЇ МАШИНИ ТА СИСТЕМИ ОХОЛОДЖЕННЯ

Парова компресійна холодильна установка

Вантажний вагон рефрижераторної секції має паро-компресійну холодильну установку, яка фреонова, автоматизована, одноступеневого стиснення, з безпосередньою системою охолодження та повітряним способом охолодження. Холодильна установка ма моноблочну конструкцію і складається з компресорно-конденсаторного агрегата повітроохолоджувача (випарника). Компресорно-конденсаторний агрегат розміщений в машинному відділенні, повітроохолод-жувач в вантажному приміщені вагона.

До складу холодильної установки входять (рис. 4.1): компресор-поршневий, фреоновий з повітряним охолодженням, конденсатор повітряний; ребристо-змієвиковий примусової циркуляції повітря від вентилятора; ресивер лінійний, має два запірні вентилі на вході і виході. Механічний фільтр сітчатий, фільтр осушувач ціолітовий. Соленоїдний вентиль рідинної лінії подає чи закінчує подачу рідкого фреона на дроселювання в залежності від режиму роботи холодильної установки. Терморегуляційний вентиль дроселює рідкий фреон в повітроохолоджувач в залежності від температури перегріва пари фреона на виході з повітроохолоджувача. Регулятор тиску всмоктування регулює тиск всмоктування пара фреона в компресор. Пресостат захисту по високому тиску випробування вимикає компресор при високому тиску нагнітання. Термостат вимикання компресора при низькій температурі картера вмикає підігрівач масляної ванни і вмика компресор при підвищенні температури картера. Термостат закінчення відтайки відключає процес відтайки снігової шуби з випарника при температурі парів фреона на виході з випарника +14°С. Пресостат управління конденсатора відключа включає вентилятори компресора.

Робота холодильної машини в режимі холод

В випарнику (повітроохолоджувачі) кипить рідкий фреон при низькому тиску кипіння низькій температурі відводячи теплоти від повітря, яке циркулює у приміщенн вантажного вагона.

Утворен при кипінні пари фреону відсмоктуються компресором із повітроохолоджувача через регулятор тиску всмоктування. В компресорі пари фреону стискуються до тиску конденсата і нагнітаються в конденсатор. В конденсаторі пари фреону охолоджуються і конденсуються при тиску і температурі конденсації, віддаючи теплоту повітрю, яке продувається через конденсатор вентиляторами. Рідкий фреон з конденсатора потрапляє в ресивер (де накопичується), а із ресивера через механічний фільтр, фільтр-осушувач, відкритий соленоїдний вентиль рідинно лінії до терморегулювального вентиля.

Терморегулювальний вентиль дроселює рідкий фреон в повітроохолоджувач в залежності від температури парів фреона на виході із повітроохолоджувача. В повітроохолоджувачі рідкий фреон знову кипить, відводячи теплоту від охолоджуваного вантажу в вагоні.

Робота холодильної машини в режимі відтайки снігової шуби

Снігова шуба з повітроохолоджувача відтаює гарячими парами фреону.

При відтайці не працюють вентилятори конденсатора і повітроохолоджувача, закритий соленоїдний вентиль рідинної лінії і відкритий соленоїдний вентиль лін відтайки.

При роботі компресора пари фреону відсмоктуються із повітроохолоджувача через регулятор тиску всмоктування. Компресор стискує пари фреону до високого тиску температури, і гарячі пари фреону через відкритий вентиль лінії відтайки поступають в повітроохолоджувач.

Процес відтайки продовжується до тих пір, доки температура пари фреону на виході із повітроохолоджувача не досягне +14°С, при досягненні цієї температури спрацьову термостат закінчення відтайки, і переключає машину в режим холод, при цьому вмикаються вентилятори повітроохолоджувача і конденсатора, відкривається соленоїдний вентиль рідинної лінії і закривається соленоїдний вентиль лін відтайки, компресор продовжує працювати.

5 ПОБУДОВА В Id-ДІАГРАМІ ПРОЦЕСІВ ОБРОБКИ ПОВІТРЯ В СИСТЕМІ ОХОЛОДЖЕННЯ

При розгляданні процесів зміни параметрів повітря у вантажному приміщеній рефрижераторного вагона вважають, що процес повністю встановився, тобто вантаж не виділяє вологи і відносна вологість повітря на виході з повітроохолоджувача знаходиться в межах φ = 85...95%.

Рисунок 5.1 – Система охолодження рефрижераторного вагона:

tB - середня температура повітря у вантажному приміщенні вагона. °С;

tC - температура повітря на виході з вантажного приміщення вагона, °С;

td - температура повітря на вході повітроохолоджувача, °С;

to - температура кипіння рідкого холодоагенту в повітроохолоджувачі, °С;

tf - температура повітря на виході повітроохолоджувача, °С;

tа - температура повітря на вході до вантажного приміщення вагона. °С;

L - сумарні витрати повітря через вагон;

Lінф - кількість інфільтраційного повітря.

Рисунок 5.2 - Процеси обробки повітря в системі охолодження в Id-діаграмі

Лінія (а-с) - підігрів повітря у вантажному приміщенні вагона за рахунок охолодження вантажу;

лінія (с-d) - переміщення повітря з вантажного приміщення вагону з нфільтраційним повітрям перед повітроохолоджувачем;

лінія (d-f) - охолодження повітря у повітроохолоджувачі;

лінія (f-а) - переміщення повітря на виході з повітроохолоджувача з нфільтраційним повітрям.

Під час руху у вантажне приміщення вагона потрапляє інфільтраційне повітря через різноманітні отвори.

При розрахунках умовно вважають, що інфільтраційне повітря надходить до вантажного приміщення двома шляхами: безпосередньо перед повітроохолоджувачем і одразу після повітроохолоджувача.

Температурний режим у вантажному приміщенні вагона при перевезенні вантажу задається нижньою та верхньою межею.

. (5.1)

, (5.2)

де - перепад температур повітря на вході та виході з вантажного приміщення вагона (=4...6 С).

°С,

°С.

Параметри повітря на вході до вантажного приміщення вагона в Id-діаграмі відповідають точці а, яка знаходиться на перетині ізотерми ta = соnst та лінії відносної вологосіі φ = соnst = 85...95%.

У вантажному приміщенні вагона повітря підігрівається при постійному вологовміст da = соnst до температури tс. Точка с, що відповідає параметрам повітря на виході з вантажного приміщення вагона, знаходиться на перетині лінії постійного вологовмісту da = соnst та ізотерми tс.

По Id-діаграмі визначаємо ентальпії повітря на вході ( Ia, кДж/кг) та на виході (Iс, кДж/кг) з вантажного приміщення вагона.

Визначаємо сумарні витрати повітря через вагон, кг/год:

, (5.3)

де Qсум - сумарна кількість тепла, яка надходить до вантажного приміщення рефрижераторного вагона, Вт.

кг/год.

Визначаємо кількість інфільтраційного повітря, кг/год:

, (5.4)

де Vінф - об'єм інфільтраційного повітря, Vінф = 40 м3/год;

ρ3 - густина зовнішнього повітря, кг/м3.

, (5.5)

де Рб - тиск зовнішнього повітря, Рб= 105 Па;

R - газова стала повітря, R = 287 Дж/кг·К;

Т3 - абсолютна температура зовнішнього повітря, (T3 = 273 + t3) K.

кг/м3,

кг/год.

ІІовітря з параметрами на вході до вантажного приміщення, точка а, є результатом переміщення порції повітря, що пройшло через повітроохолоджувач та половини інфільтраційного повітря.

Точка з , що відповідає на діаграмі параметрам зовнішнього повітря, знаходиться на перетині ізотерми t3 = соnst та лінії відносної вологості φ3 = соnst.

З'єднаємо відрізки точки з та а. На продовженні прямої з-а буде знаходитись точка Т, параметрами повітря на виході з повітроохолоджувача до змішування і інфільтраційним повітрям.

Відрізок а- f в мм на діаграмі дорівнює:

(5.6)

де аз - довжина відрізка на діаграмі, мм.

мм.

Перед повітроохолоджувачем також відбувається змішування повітря, яке надходить з вантажного приміщення з інфільтраційним повітрям.

До повітроохолоджувача повітря надходить більш теплим, ніж виходить з вантажного приміщення.

Точка d, з параметрами змішування повітря, яке надходить з вантажного приміщення з інфільтраційним повітрям на діаграмі знаходиться на лінії с-з.

Положення точки d визначається відрізком с- d в мм, яке знаходиться з відношення:

, (5.7)

де сз - довжина відрізка на діаграмі, мм.

мм.

З'єднуємо точки d та f прямою. Пряма d-f відображає процес охолодження повітря в повітроохолоджувачі.

Визначаємо корисну холодопродуктивність холодильної установки рефрижераторного вагона, Вт:

, (5.8)

де Id - ентальпія повітря на вході повітроохолоджувача, кДж/кг;

If - ентальпія повітря на виході з повітроохолоджувача, кДж/кг.

Вт.

Потужність вентилятора-циркулятора, Вт:

, (5.9)

де Н - гідравлічний опір системи охолоджений та повітропроводів, Н= 1500...2500 Па;

ηвент - ККД вентилятора, ηвент = 0,6...0.65;

ρС - середня густина повітря, кг/м3,

кг/м3,

Вт.

Теплонадходження у вантажне приміщення вагона від роботи вентилятора складає, Вт:

, (5.10)

Вт.

Максимальна холодопродуктивність холодильної установки рефрижераторного вагона, що споживається, Вт:

, (5.11)

Вт.

У рефрижераторному вагоні холодильна установка має дві самостійні холо-дильн машини. Кожна виробляє 75% максимальної холодопродуктивності, що споживається.

Холодопродуктивність однієї холодильної машини, Вт:

, (5.12)

Вт.

Температура кипіння рідкого холодоагенту у випарнику холодильної машини повинна бути нижчою за температуру повітря на вході у вантажне приміщення рефрижераторного вагона на 8... 10 °С.

, (5.13)

°С.

6 ПОБУДОВА В lg р-і ДІАГРАМІ ЦИКЛУ ХОЛОДИЛЬНОЇ МАШИНИ ТА ЙОГО РОЗРАХУНОК

Для побудови холодильного циклу визначаємо температурний режим циклу.

По температурі зовнішнього повітря t3 визначаємо температуру конденсації холодоагенту tк у повітряному конденсаторі. Температура конденсації tк вище температури зовнішнього повітря t3 на 8...12°С.

, (6.1)

°С.

За значеннями температури конденсації tк = consі і температури кипіння t0 = const по lg р-і діаграмі визначаємо тиск конденсації Рк = соnst тиску кипіння Р0 = соnst.

За знайденим значенням тиску конденсації Рк = соnst і тиску кипіння Р0 = соnst холодоагенту робимо перевірку на кількість ступеней стиску холодоагенту в холодильній машині.

При Рк/ Р0≥9 переходять до двоступінчастого стиску.

Рк/ Р0=1/0,18=5,56.

Для побудови характерних точок циклу холодильної машини в lg р-і діаграм визначаємо:

- температуру всмоктування tвс пари холодоагенту в компресор з урахуванням перегріву;

- температура переохолодження tп рідкого холодоагенту перед дроселю-ванням.

Температура всмоктування пари холодоагенту в компресор tвс на 15...30°С вище, температури кипіння t0 холодоагенту у випарнику.

, (6.2)

°С.

Температура переохолодження рідкого холодоагенту перед дроселюванням tп на 3...6 °С нижче температури конденсації tк:

, (6.3)

°С.

По температурному режимі (t0 , tвс , tк , tп ) будуємо цикл холодильної машини в lg р-і діаграмі для холодоагенту і визначаємо значення параметрів холодоагенту в характерних точках циклу.