Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Изотермические вагоны и контейнеры

Читайте также:
  1. III. Предоставление транспортных средств и контейнеров, предъявление и прием груза для перевозки, погрузка грузов в транспортные средства и контейнеры
  2. IV. Порядок разработки и определения технологических норм погрузки грузов в вагоны и выгрузки грузов из вагонов
  3. Автономные рефрижераторные вагоны
  4. Аналитический расчёт мощности теплопоступлений в изотермические вагоны и контейнеры для проектных целей
  5. Аналитический расчёт мощности теплопоступлений в рефрижераторные вагоны и контейнеры для условий эксплуатации в однородной климатической зоне
  6. в вагоны и выгрузки грузов из вагонов
  7. ВАГОНЫ ДАЛЬНЕГО И МЕЖОБЛАСТНОГО СООБЩЕНИЯ

5.1 Классификация и общая характеристика
изотермических вагонов

Одним из условий доставки скоропортящихся грузов является поддержание заданной температуры в грузовом помещении транспортного средства. Изотермическими транспортными средствами называют вагоны, цистерны, контейнеры и др., имеющие теплоизоляцию ограждающих конструкций (стен, крыши, пола, потолка) из теплоизоляционных материалов с низким коэффициентом теплопроводности.

Относительное постоянство температуры в грузовом помещении транспортного модуля достигается пассивными (теплоизоляцией ограждающих поверхностей) и активными (выработкой естественного или машинного холода) средствами. Использование лишь пассивных средств характерно для вагонов-термосов и контейнеров-термосов. Для перевозки скоропортящихся грузов, требующих жёсткого соблюдения температурных условий, используют активные средства – рефрижераторные вагоны и рефрижераторные контейнеры.

Изотермические вагоны классифицируют по ряду признаков.

По назначению их разделяют согласно рисунку 5.1 на универсальные вагоны, предназначенные для перевозки широкой номенклатуры скоропортящихся грузов и на специальные, созданные для перевозки отдельных видов продукции.

Универсальные и специальные изотермические вагоны по способу охлаждения делят на вагоны с машинным охлаждением (рефрижераторные); вагоны, охлаждаемые готовыми хладагентами (водным льдом, льдосоляными смесями, сухим льдом, жидким азотом) и вагоны-термосы, не имеющие приборов охлаждения и отопления. В перспективе возможно применение вагонов, охлаждаемых термоэлектрическими батареями.

Поколичеству вагонов в одной единице рефрижераторного подвижного состава (РПС) выделяют рефрижераторные секции (пяти- и трёхвагонные) и автономные рефрижераторные вагоны со служебным помещением (АРВ-Э).

Рисунок 5.1 – Классификация изотермических вагонов:

РПС – рефрижераторный подвижной состав; ВТЭО – вагоны с термоэлектрическим
охлаждением; ГХА – вагоны, охлаждаемые готовыми хладагентами; Т – вагоны-термосы;
5-с-БМЗ – пятивагонные рефрижераторные секции постройки Брянского машиностроительного завода; 5-с-Дессау – то же, завода Дессау; АРВ-Э – автономные рефрижераторные вагоны
со служебным помещением; ВОЖА – вагоны, охлаждаемые жидким азотом; ВОСЛ – то же, сухим льдом; УВ-Т – универсальные вагоны-термосы; ИВ-Т-19 м – изотермические вагоны-термосы длиной кузова 19 м; ИВ-Т-21 м – то же, 21 м; 5-с-ВИН – пятивагонная рефрижераторная секция для виноматериалов; 3-с-ЖР – трёхвагонная рефрижераторная секция для живой рыбы; АРВ‑ВИН – автономный рефрижераторный вагон для вина; ВИН – вагон для вина, охлаждаемый водным льдом; ЖРВ – вагон для живой рыбы; ВЦ‑ВИН – вагон-цистерна для вина; ЦТ- МОЛ – цистерна- термос для молока; ЦТ-МВ – цистерна-термос для минеральной воды

 

Изотермические вагоны строят четырёхосными габарита 1-Т по ГОСТ 9238-83, со сварным цельнометаллическим кузовом длиной 21 м, с однотипными унифицированными узлами, деталями и оборудованием. Вагоны с дизель-электростанцией и служебным помещением могут иметь меньшую длину.

В качестве системы энергоснабжения рефрижераторных вагонов применяют дизель-генераторные установки (центральные или индивидуальные). Грузовые помещения рефрижераторных вагонов оборудованы устройствами холодо- и теплоснабжения, системами принудительной вентиляции и циркуляции воздуха, приборами контроля состояния воздуха и груза. В качестве изоляционных материалов ограждающих конструкций грузовых помещений применяют мипору, полистирол, пенополиуретан и другие теплоизоляционные материалы. В пятивагонных рефрижераторных секциях все элементы холодильно-отопительных установок получают энергию от центральной дизель-электростанции.

В настоящее время для перевозки скоропортящихся грузов по железным дорогам Российской Федерации используются:

ZB -5 постройки завода Дессау (Германия);

– 5-вагонные рефрижераторные секции типа РС-4 постройки Брянского машиностроительного завода;

– автономные рефрижераторные вагоны постройки завода Дессау со служебным помещением (АРВ-Э);

– универсальные и изотермические вагоны-термосы;

– живорыбные одиночные вагоны и рефрижераторные секции;

– цистерны-термосы для вина и молока;

– вагоны-цистерны для вина;

– крытые вагоны;

– рефрижераторные и универсальные контейнеры.

Перечисленные типы транспортных средств могут принадлежать организациям железнодорожного транспорта, юридическим или физическим лицам на правах собственности или аренды, либо находиться в хозяйственном ведении юридических или физических лиц.

Техническая характеристика изотермических вагонов основных типов (для использования в учебном процессе) приведена в приложении М.

 

5.2 Требования к изотермическим вагонам
и теплоизоляционным материалам

 

К изотермическим вагонам предъявляют общие требования:

– возможность поддержания в грузовом помещении в любое время года оптимальной для перевозимого груза постоянной по объёму грузового помещения вагона температуры воздуха с равномерностью в пределах ±1,5 °С от заданной;

– высокие теплофизические характеристики ограждающих конструкций;

– обеспечение необходимой циркуляции и вентиляции воздуха в грузовом помещении рефрижераторных вагонов;

– исключение инфильтрации воздуха через неплотности ограждений;

– возможность полной автоматизации работы оборудования и контроля температур в рефрижераторных вагонах;

– надёжность оборудования и простота его обслуживания;

– возможность движения в составе пассажирских поездов со скоростью до 120 км/ч;

– эффективное использование в процессе эксплуатации.

Проектируемые рефрижераторные вагоны должны обеспечивать:

– скорость следования до 140 км/ч;

– температуру воздуха в грузовом помещении от минус 20 до 14 °С при температуре наружного воздуха от 36 до минус 45 °С;

– охлаждение плодов и овощей в процессе перевозки от 30 до 4 °С не более чем за 60 ч;

– воздухообмен через неплотности ограждений не более 0,3 объёма грузового помещения за 1 ч.

Жёсткие требования предъявляются и к теплоизоляционным материалам ограждающих конструкций изотермических вагонов. Высококачественные теплоизоляционные материалы должны обладать:

– низкой теплопроводностью (l < 0,05 Вт/(м×К));

– малой плотностью (r < 250 кг/м3);

– слабой гигроскопичностью (при поглощении влаги возрастает теплопроводность) и паропроницаемостью;

– морозо- и огнестойкостью;

– устойчивостью против загнивания и распада;

– отсутствием запахов;

– дешевизной и др.

Одним из лучших теплоизоляторов является воздух, он отвечает всем перечисленным требованиям (l = 0,023 Вт/(м×К), r = 1,29 кг/м3). Прослойка неподвижного воздуха встречается во многих конструкциях, например, при двойном остеклении окон вагонов. Теплоизоляционные материалы стремятся делать пористыми, что понижает их плотность и теплопроводность.

По строению теплоизоляционные материалы делятся на жёсткие (плиты, щиты), гибкие (маты, листы, шнуры, жгуты), рыхлые (шарики, зёрна), волокнистые (вата), порошковые.

Теплоизоляционные материалы имеют, в основном, неорганическое происхождение:

– пенобетон (l = 0,082 Вт/(м×К), r = 280 кг/м3) – застывшая смесь цементного молока и мыльной пены;

– минеральная вата (l = 0,056 Вт/(м×К), r = 150 кг/м3) – волокнистый материал, получаемый из силикатных расплавов;

– стекловолокно (l = 0,05 Вт/(м×К), r = 100 кг/м3) – получают из того же материала, сто и стекло;

– пенополистирол (l = 0,05 Вт/(м×К), r = 25 кг/м3) – продукт спекания гранул бисерного полистирола;

– пенополивинилхлорид (l = 0,035 Вт/(м×К), r = 70 кг/м3);

– пенополиуретан (l = 0,025 Вт/(м×К), r = 20 кг/м3), и др.

Из органических теплоизоляционных материалов на хладотранспорте широко применяется мипора (l = 0,05 Вт/(м×К), r = 15 кг/м3) – отвердевшая вспененная масса мочевиноформальдегидной смолы.

Теплоизоляционные ограждения изотермических вагонов обычно выполняют слоистыми. Важной их характеристикой является коэффициент теплопередачи k. Его значение тем больше, чем интенсивнее теплота проникает через ограждение и отводится от внутренних и наружных поверхностей. Характерное для рефрижераторных вагонов и термосов значение k = 0,27…0,35 Вт/(м2×К). Для известных конструктивных параметров и режимных условий оно определяется по законам теплопереноса. Если же при проектировании нового вагона задаться желаемым значением k, то можно найти соответствующую толщину тепловой изоляции dиз из соотношения для суммы термических сопротивлений на пути потока теплоты:

 

.

 

Характерные значения коэффициентов теплоотдачи к поверхностям ограждения вагона (наружной и внутренней): aн = 30, aв = 10 Вт/(м2×К).

Толщина теплоизоляции определяется в результате технико-экономических оптимизационных расчётов. Её увеличение сокращает тепловые потери и снижает потребность в производстве холода, но при этом уменьшается полезный объём грузового помещения.

Соглашением «О международных перевозках скоропортящихся пищевых продуктов и о специальных транспортных средствах, предназначенных для этих перевозок (СПС)» изотермические транспортные средства по коэффициенту теплопередачи ограждающих конструкций делятся на две категории:

– обычные с коэффициентом теплопередачи, не превышающем 0,7 Вт/(м2×К);

– с усиленной теплоизоляцией – с коэффициентом теплопередачи, не превышающим 0,4 Вт/(м2×К).

5.3 Пятивагонная рефрижераторная секция
постройки завода Дессау (ZB‑5)

 

Секции (рисунок 5.2) поставлялись с 1970 до 1993 г. Они состоят из четырёх грузовых вагонов с кузовом длиной 21 м общим объёмом грузовых помещений 400 м3 и центрального вагона с дизель-электростанцией и служебным помещением с кузовом длиной 17 м (рисунок 5.3).

 

 

Рисунок 5.2 – Пятивагонная рефрижераторная секция постройки
завода Дессау (ZВ-5) выпуска 1971 г.

 

Каждый из четырёх грузовых вагонов грузоподъёмностью от 42,5 до 50 т (в зависимости от года выпуска) имеет два машинных отделения и две холодильные машины (одна в каждом отделении) с двухступенчатым циклом. Одна половина центрального вагона предназначена для размещения двух основных и одной вспомогательной дизель-генераторных установок. В другой половине вагона имеются штурманское отделение с пультом управления работой холодильно-отопительного оборудования и бытовые салоны для обслуживающей бригады, показанные на рисунках 5.4 – 5.6.

 

Рисунок 5.3 – Структурная схема пятивагонной рефрижераторной секции
постройки завода Дессау (ZB-5):

 

МО – машинное отделение; ГП – грузовое помещение; ОБ – помещение для обслуживающей бригады; ДО – дизельное отделение

 

Основной дизель Вспомогательный дизель

 

Рисунок 5.4 – Дизельное отделение служебного вагона секции ZB-5

Рабочее место в штурманском отделении Телетермометрическая станция
Пульт управления работой холодильных машин и электропечей Пульт управления работой дизелей

 

Рисунок 5.5 – Штурманское отделение служебного вагона секции ZB-5

 

Фрагмент кухни Спальный салон
Санитарный узел Бытовой салон

 

Рисунок 5.6 – Салоны для обслуживающей бригады секции ZB-5

 

Кузов вагонов имеет облегчённую сварную конструкцию. Наружная обшивка выполнена из стального листа толщиной 1,5 мм с частыми продольными гофрами, усиленная стойками из профильной стали. Внутренняя обшивка стен состоит из стальных оцинкованных листов толщиной 2 мм с вертикальными гофрами. Потолок выполнен из твёрдоволокнистых плит, а пол – из деревянных брусьев, уложенных вдоль вагона, промежутки между которыми заполнены теплоизоляцией. На брусья поперёк вагона уложены доски толщиной 45–50 мм, соединённые в шпунт. Пол покрыт листами биологически нейтральной резины, склеенной между собой и приклеенной к доскам настила.

Грузовые вагоны секции универсальные, предназначены для перевозки любых скоропортящихся и пищевых продуктов при температуре воздуха внутри грузового помещения от минус 21 до 16 °С. В грузовых вагонах секции ZB-5 в качестве теплоизоляционного материала применён полистирол. Его толщина изменяется от 150 до 250 мм. Средний коэффициент теплопередачи ограждений грузового помещения нового вагона при неработающих вентиляторах-циркуляторах составляет 0,32 Вт/(м2×К).

Металлические напольные решётки выдерживают нагрузку от колеса погрузчика 1200 кг при расстоянии между колёсами 750 мм.

В грузовых вагонах секциивоздуховодом служит так называемый ложный потолок, обеспечивающий равномерное распределение холодного или подогретого воздуха (рисунки 5.7 и 5.8, справа). В рабочем положении секции воздуховода фиксируются на балке, расположенной над потолком вдоль продольной оси вагона, с уклоном к продольным стенам.

Воздух нагнетается двумя парами вентиляторов-циркуляторов холодильно-отопительных агрегатов. При этом вагоны постройки до 1975 г. имеют продольно-поперечную верхнюю систему воздухораспределения с использованием щелей между секциями ложного потолка.

 

 

Рисунок 5.7 – Внутренний вид грузового вагона секции ZB-5

Выпуск секций до 1975 г Выпуск секций после 1975 г

 

Рисунок 5.8 – Организация воздухораспределения в грузовом помещении вагона пятивагонной рефрижераторной секции ZB-5:

1 – секции ложного потолка; 2 – дефлектор вентиляционной системы; – вентилятор-циркулятор; 5 – воздуховод над ложным потолком; 5 – груз, 6 – напольные решётки

 

Вагоны постройки после 1975 г. имеют продольно-поперечную пристенную подачу воздуха, показанную на рисунке 5.8, слева, за счёт отсутствия щелей между секциями в ложном потолке. Воздух, равномерно распределяясь над ложным потолком вдоль вагона, направляется через продольные щели в вертикальные каналы между гофрами на боковых стенах вагона и штабелем груза. Холодный воздух опускается под напольные решётки, попадает внутрь штабеля (если штабель воздухопроницаемый) и, отепляясь, фильтруется через него в своём естественном направлении снизу вверх. Такая система воздухораспределения наиболее эффективна.

Для принудительной смены воздуха в грузовом помещении вагона установлены наружный забор, соединительная труба, дефлекторы с заслонками и жалюзи.

Дверь грузового вагона – одностворчатая, закреплённая на шарнирах, высота двери 2000 мм, ширина 2200 мм. Внешний вид и устройство двери грузового вагона показаны на рисунках 5.9 и 5.10.

Рисунок 5.9 – Дверь грузового вагона рефрижераторной секции ZB-5:

1 – кулачок запорный; 2 – затворный механизм; 3 – защёлка рычага; 5 – рычаг перемещения
двери; 5 – шпиндель запорный; 6 – рычаг-штурвал для освобождения и защемления рычагов; 7 – упор рычага;

 

Открывают дверь рычагом-штурвалом 5. Его поворачивают влево до тех пор, пока шпиндель 5 не дойдёт до упора. В процессе поворота кулачки 1 освобождают дверь. После этого рычагами 5 выводят дверь из проёма на расстояние, достаточное для смещения её вправо, и при этом упор 7 рычага 5 вошёл в защёлку 3 и закрепил тягу в данном положении.
  Рисунок 5.10 – Процесс открытия двери вагона

5.4 Пятивагонная рефрижераторная секция постройки
Брянского машиностроительного завода (БМЗ)

 

Пятивагонная рефрижераторная секция БМЗ выпускается с 1959 г., имеет четыре универсальных грузовых вагона грузоподъёмностью по 42…48 т (в зависимости от года выпуска) и один служебный (рисунки 5.11 и 5.12). С 1963 по 1978 г. выпускались секции типа РС-1, с 1979 по 1985 г. – РС-4, с 1986 г. – РС-5.

Вагон с дизель-электростанцией и служебным помещением имеет дизельное отделение с двумя дизелями мощностью по 75 кВт каждый, кабину управления (щитовое отделение), салон-кухню, котельное помещение, туалет-душевую, отделение для отдыха бригады и аккумуляторное отделение.

 

 

Рисунок 5.11 – Общий вид 5-вагонной рефрижераторной секции БМЗ

 

Рисунок 5.12 – Структурная схема пятивагонной рефрижераторной
секции БМЗ:

ГП – грузовое помещение; МО – машинное отделение; ОБ – помещение для обслуживающей бригады; ДО – дизельное отделение; ХМ-1 и ХМ-2 – холодильно-отопительные машины 1 и 2

В каждом грузовом вагоне секции имеется одно машинное отделение, в котором размещены две одноступенчатые хладоновые холодильные машины (одна над другой), которые обеспечивают температуру воздуха внутри грузового помещения от минус 21 до 16 °С.

Вагоны имеют раму облегчённой сварной конструкции с хребтовой балкой. Кузов вагонов представляет собой сварную конструкцию с несущими гофрированными стенами, подкреплёнными элементами из гнутых профилей. Наружная обшивка стен и крыши выполнена из низколегированной листовой стали толщиной 2 мм. Обшивка стен внутри состоит из листов алюминия марки АМГ-6 толщиной 2 мм с наварными вертикальными гофрами. Обшивка потолка выполнена из сверхтвёрдых древесноволокнистых плит толщиной 4 мм.

Пол грузовых вагонов состоит из брусьев, уложенных на металлический настил рамы поперёк вагона, пакетов теплоизоляционных плит, размещённых между брусьями, и настила из досок толщиной 45 мм. На настил наклеены листы биологически нейтральной резины толщиной 4 мм, которая сохраняет свои качества при температуре от минус 45 до 50 °С. В полу имеются отверстия, расположенные по диагонали, которые оборудованы гидравлическими затворами для удаления промывочной воды и конденсата.

В качестве теплоизоляционного материала для стен, пола и крыши вагона используется полистирол марки ПСБ толщиной до 230 мм. Теплоизоляция грузовых вагонов постройки до 1965 г. была выполнена из плит мипоры, обёрнутых гидроизоляционной плёнкой ПК-4, толщиной от 185 до 290 мм. Средний коэффициент теплопередачи кузова нового вагона при неработающих вентиляторах воздухоохладителя секции РС-1 не должен был превышать 0,32 Вт/(м2×К), а секции РС-4 – 0,30 Вт/(м2×К).

На полу вагона (рисунок 5.13) имеются 36 напольных решёток из сплава алюминия размером 1190´1179 мм с резиновыми амортизаторами на опорах. Решётки прикреплены к продольным стенам вагона шарнирами. В поднятом состоянии их удерживают специальные захваты.

Грузовые вагоны имеют одностороннюю продольно-поперечную верхнюю систему воздухораспределения. Согласно рисунку 5.14 холодный воздух от холодильных машин или тёплый воздух от электропечей подаётся в грузовое помещение через щели в коробе-воздуховоде, расположенном под потолком вдоль продольной оси вагона, двумя вентиляторами-циркуляторами. Сечение короба уменьшается в направлении от холодильно-отопительных агрегатов, чтобы обеспечить равномерное распределение воздуха по всей длине грузового помещения. Воздух выходит из короба воздуховода снизу через горизонтальные щели, омывает груз сверху вниз, проходит через неплотности штабеля и вокруг него под напольные решётки, затем поднимается между циркуляционным щитом и стенкой машинного отделения и возвращается к холодильно-отопительной установке.

 

Грузовое помещение Напольные решётки

 

Рис. 5.13 – Внутренний вид грузового помещения вагона
рефрижераторной секции постройки БМЗ

 

Недостатком такой системы воздухораспределения является слабое проникновение охлаждающего воздуха внутрь штабеля, несмотря на большую мощность вентиляторов-циркуляторов. В результате интенсивно охлаждаются наружные слои груза, и возникает возможность их переохлаждения, что опасно, например, для плодоовощей.

Вентилирование грузового помещения осуществляется так же, как в вагонах рефрижераторных секций постройки завода Дессау. Однако выброс воздуха из грузового помещения вагонов нового поколения осуществляется не через дефлектор, установленный на крыше, а через отверстие в перегородке между грузовым помещением и машинным отделением, расположенное под воздухоохладителем.

Рис. 5.14 – Компоновка оборудования и организация распределения
воздуха в грузовом помещении вагона пятивагонной
рефрижераторной секции БМЗ:

1 – дефлектор вентиляционной системы; 2 – груз; 3 – воздуховод над ложным потолком;
4 – вентилятор-циркулятор верхнего холодильно-отопительного агрегата; 5 ‑‑ испаритель
холодильной машины верхнего агрегата; 6 – электропечь верхнего агрегата; 7 – холодильно-отопительные агрегаты; 8 – конденсатор верхнего агрегата; 9 ‑‑ вентилятор машинного
отделения; 10 – вентиляционная труба с заслонкой; 11 ‑‑ машинное отделение;
12 – циркуляционный щит; 13 – напольные решётки; 15 – теплоизоляция кузова вагона

 

Дверь вагона, показанная на рисунке 5.15, прислонного типа с резиновым уплотнением шириной 2700 мм, высотой 2200 мм. Она оснащена запорным механизмом, состоящим из правого 5 и левого 1 затворов, прикреплённых в трёх точках к каркасу и к винтовым стяжкам 6, на которых установлены рукоятка и храповик со скобой. Рукоятка закрывается крышкой 9 с кожухом 10 и затвором 8 со штырём× 7, а крышка запорно-пломбиро­вочным устройством. Для открывания двери приподнимают кожух 10, оттягивают и поворачивают фиксатор храповика на 90 градусов и рычагом, совершая возвратно-поступательные движения (вверх-вниз), выводят дверь из проёма, а затем перемещают на тележках 5 по рельсу 3 до упора 11.

 

Рисунок 5.15 – Дверь грузового помещения вагона рефрижераторной
секции постройки БМЗ:

1 – левый затвор двери 2 – верхнее запорно-пломбировочное устройство; 3 – рельс для движения двери; 5 – правый затвор двери; 5 – каток двери; 6 – винтовая стяжка; 7 – штырь; 8 – стяжка; 9 – крышка нижнего запорно-пломбировочного устройства; 10 – кожух; 11 – упор рельсовый

 


Дата добавления: 2015-08-18; просмотров: 819 | Нарушение авторских прав


Читайте в этой же книге: Вагоны-ледники | Универсальный вагон-термос | Изотермические вагоны-термосы | Молочная цистерна-термос | Назначение и классификация изотермических контейнеров | Устройство рефрижераторных контейнеров |
<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Сложноподчинённое предложение| Автономные рефрижераторные вагоны

mybiblioteka.su - 2015-2024 год. (0.022 сек.)