Теплотехнічний розрахунок ізотермічних фургонів

Теплотехнічний розрахунок при проектуванні ізотермічних фургонів виконується для оцінки теплоізоляційних якостей кузова фургона, визначення необхідних холодовиробничості холодильної установки і потужності приладів опалення.

Вихідними даними для розрахунку є розміри вантажного приміщення; потрібний коефіцієнт теплопередачі; максимальне і мінімальне значення температури зовнішнього повітря і повітря у вантажному приміщенні; необхідна кратність обміну повітря у вантажному приміщенні; прийняті системи охолодження й опалення; швидкість охолодження вантажів і інші показники технологічного режиму перевезення швидкопсувних вантажів.

Кузов ізотермічного фургона представляє просторову конструкцію з численними елементами складної геометричної форми в багатошарових частинах кузова, що утрудняє теплотехнічні розрахунки.

Найбільше повно сутність фізичних процесів, що відбуваються у вантажному приміщенні кузова, відбиває квазістаціонарний метод теплотехнічного розрахунку. Попередні розрахунки звичайно виробляються для стаціонарного теплового режиму у вантажному приміщенні. Для розрахунку теплоізоляції охолоджуваних переміщень при стаціонарному тепловому режимі найбільше часто застосовується зональний метод.

При зональному методі поверхня огородження вантажного приміщення (стіни, дах, підлога і т.д.) поділяються на зони, які характеризуються однаковим конструктивним рішенням. Коефіцієнт теплопередачі (Вт/(м²)) у кожній зоні розраховується по формулі

, (1.1)

де — коефіцієнт теплопередачі від навколишнього повітря до зовнішньої поверхні огородження вантажного приміщення при охолодженні або від зовнішньої поверхні до навколишнього повітря при опаленні кузова, Вт/(м²·К);

– товщина і-ro однорідного шару розглянутої конструкції огородження, м;

– коефіцієнт теплопровідності і-го шару огородження, Вт/(м К)

– коефіцієнт теплопередачі від внутрішньої стінки огородження до повітря усередині кузова при охолодженні або від повітря до внутрішньої стінки при опаленні, Вт/(м²·К);

– число шарів огородження в розглянутій зоні ((приймається згідно статистичних даних (3-7)).

Коефіцієнт для фургонів, що мають гладкі і рівні поверхні, визначається по емпіричній залежності

, (1.2)

– швидкість руху повітря (автомобіля), м/с.

Коефіцієнт залежить від швидкості повітряного потоку усередині кузова і визначається по формулі = 5,3+3,6 , де швидкість повітря складає 0,1...0,3 м/с при природній циркуляції і 0,5...0,8 м/с при примусовій вентиляції.

Середній коефіцієнт теплопередачі для кузова фургона

, (1.3)

де – розрахункова площа тепло передаючої поверхні кузова фургона, м²;

– число розглянутих зон огородження.

Розрахункова площа тепло передаючої поверхні в -й зоні

, (1.4)

де та – площа відповідно зовнішньої і внутрішньої поверхні в розглянутій зоні огородження.

Кузов фургона має подовжні і поперечні елементи твердості. У місцях їх розміщення створюються нескрізні «теплові містки», через які відбувається передача теплоти. Наявність теплових містків враховується збільшенням середнього коефіцієнта теплопередачі на 10...30 % (менші значення відносяться до огороджень типу "сендвіч"), тобто дійсний коефіцієнт теплопередачі .

Під час експлуатації фургонів коефіцієнт теплопередачі збільшується на 3...5 % у рік через зволоження, усадки і старіння теплоізоляції, ослаблення ущільнень кузова і т.п. Отже, розрахунковий коефіцієнт теплопередачі

, (1.5)

де – термін експлуатації фургона до капітального ремонту, років.

Значення розрахункових коефіцієнтів теплопередачі для ізотермічних, холодильних і опалювальних кузовів транспортних засобів з нормальною або посиленою теплоізоляцією стандартизовані. Так, для рефрижератора з посиленою теплоізоляцією класу FR-C з температурою усередині кузова від +12 до — 20°С при температурі навколишнього повітря 30°С коефіцієнт теплопередачі повинний бути не більш 0,33 Вт/(м² К).

Для визначення холодовиробничості () холодильної установки, достатньої для підтримки заданих температурних умов усередині вантажного приміщення фургона, робиться розрахунок теплопритоків у найбільш важких умовах перевезень.

Тепловий потік (Вт), що відводиться холодильною установкою рефрижератора, що перевозить низькотемпературні вантажі, визначається по формулі:

, (1.6)

Теплоприток у вантажне приміщення фургона через його огородження за рахунок розходження температур зовнішнього і внутрішнього повітря

(1.7)

Розрахункова температура зовнішнього повітря приймається найбільш високої з усіх температур, що спостерігалися в кліматичних зонах, де будуть експлуатуватися ізотермічні фургони (рефрижератори). Температура повітря у вантажному приміщенні вибирається виходячи з технологічних вимог до перевезень швидкопсувних вантажів або класу рефрижератора.

Теплоприток із зовнішнім повітрям через нещільності, що маються в огородженні вантажного приміщення,

, (1.8)

де – швидкість повітрообміну через нещільності кузова, ;

– щільність повітря при температурі , кг/м³;

– ентальпія відповідно зовнішнього повітря і повітря у вантажному приміщенні, Дж/кг.

Додатковий тепло приток від впливу сонячної радіації,

, (1.9)

де – розрахункова площа поверхні фургона, підданої сонячної радіації, рівна сумарній площі поверхонь даху, однієї бічної і торцевої стін, м²;

– різниця температур поверхні фургона, підданої сонячної радіації, і зовнішнього повітря, °С: ;

– коефіцієнт проникання сонячної радіації через огородження кузова;

– середня інтенсивність сонячної радіації, Вт/м²;

– коефіцієнт поглинання сонячної радіації поверхнею фургона, що залежить від матеріалу, кольори і стану поверхні;

– тривалість сонячного опромінення протягом доби, год.

Теплоприток від електродвигунів вентиляторів,

(1.10)

де – потужність, споживана електродвигуном вентиляторів;

– ККД електродвигунів;

– тривалість роботи вентиляторів протягом доби, год.

Теплоприток , що утвориться при відтаванні «снігової шуби» випарника, приймається рівним 200 Вт.

Необхідна холодовиробничість холодильної установки (Вт) на I режимі роботи (доставка низькотемпературних вантажів),

, (1.11)

де – тривалість ефективної роботи холодильної установки протягом доби, год.

При розрахунках приймаємо =36°С, =-20°С, = 0,008... 0,12 =1,27 ; = ; = ; =640 ; =0,7...0,8; = 16 год; = 0,85...0,95; ; = 0,75...1,0.

Під час перевезення неохолоджуваних плодів і овочів (II режим) загальний тепловий потік,

, (1.12)

Перші п'ять доданків розраховуються по формулах, приведеним для режиму I, з обліком відповідних вихідних даних.

Під час перевезення плодів і овочів широко застосовується їхнє охолодження в шляху проходження. Швидкість акумуляції теплоти у вантажах і тарі

, (1.13)

де і – маса відповідно вантажу і тари (приймається, що маса тари складає приблизно 15 % від маси вантажу), кг;

, – питома теплоємність відповідно вантажу і тари, кДж/(кг·К): = 2,7кДж/(кг·К):

– початкова температура вантажу, °С;

– кінцева температура вантажу, °С;

– тривалість охолодження вантажу (залежить від температури зовнішнього повітря і потужності холодильної установки (вказується в завданні на проектування), с.

Під час перевезення плодів і овочів у незамороженому виді в них не припиняються процеси життєдіяльності, що супроводжуються виділенням біологічної теплоти,

, (1.14)

де – кількість біологічної теплоти, виділюваної плодами й овочами, Вт/кг;

– маса плодів і овочів, перевезених у фургоні, кг.

Дата добавления: 2015-11-16