График зависимости оптимальных параметров вагона от длины кузова от длины кузова по осям сцепления. Обоснование принятой системы охлаждение. Особенности применяемых теплоизоляционных материалов, страница 3

В современных конструкциях рефрижераторных вагонов общее количество изоляции, уложенной в ограждения, составляет 45-56% полезного объёма грузового помещения. Поэтому сокращение её толщины увеличивает полезный объём и вместимость вагона.

                            5.  Энергетический расчёт вагона

При проектировании рефрижераторного вагона нужно учесть, с одной стороны то, что для перевозки грузов нужно обеспечивать определённую температуру, следовательно, нужна холодильная установка. С другой стороны нужно иметь для безопасности движения ходовые части, автосцепное устройство, тормозное оборудование, которые могли это обеспечить. Связывающим звеном при этом является кузов вагона, он должен обладать определённой прочностью и иметь теплоизоляционный слой.

                            5.1   Расчёт коэффициента теплопередачи

Существует несколько методов расчёта теплоизоляции охлаждаемых помещений. Наиболее часто применяется зональный метод. При зональном методе рассчитывается поверхность теплопередачи одинаковой конструкции. Коэффициент теплопередачи каждой зоны определяем по формуле:

                                                                           (5.1)

где - коэффициент теплопередачи от окружающего воздуха (не более 2,5 м/с), равен 29;  

      - толщина отдельного i-го слоя в рассчитываемой конструкции ограждения;

     - коэффициент теплопроводности материала рассчитываемого i-го слоя;   - коэффициент теплопередачи от внутренней обшивки вагона к воздуху в грузовом помещении (при естественной циркуляции воздуха принимается не более 9);

i - порядковый номер слоя в конструкции;

n – общее число слоёв ограждения.

Обшивка потолка вагона выполнена из древесноволокнистых плит толщи-

ной 4 мм, пол имеет верхний слой из высококачественной фанеры толщиной

25 мм, покрыт листами из резины, а нижний – из полиэфирного стеклопластика толщиной 4 мм, как изоляция используется пенополиуретан повышенной плотности (около 100 кг/), толщина 100 мм, а между нижним и верхним слоями устанавливаются дополнительные элементы жесткости в виде сот из прессованного картона на основе полиэфирной смолы, толщиной 16 мм.

Наружная обшивка боковых стен изготовлена из стального листа толщиной 1,5 мм. Внутренняя обшивка выполнена из анодированного алюминиевого листа толщиной 2 мм. В стенах кузова и в крыше используется  пенополиуретан, как изоляционный материал.

Значения коэффициентов теплопроводности:

    сталь =58;                пенополиуретан =0,04 ;

    фанера=0,12;            стеклопластик =0,04;

    прессованный картон =0,13;

    аллюминиевый сплав  =80

Коэффициент теплопередачи боковой стены и перегородки будут иметь одинаковые значения, так как они имеют одинаковую конструкцию.

По формуле (5.1) рассчитываем коэффициент теплопередачи :

стен:                           ;

крыши:                 ;

пола:               

Средний коэффициент теплопередачи кузова без учёта тепловых мостиков определяем:

                         (5.2)

где  - расчётные площади поверхности крыши, стен, пола, перегородок соответственно, .

Расчётная площадь теплопередающей поверхности грузового помещения вагона представляет собой среднегеометрическую величину между площадями наружной и внутренней  поверхности:

                                                                                       (5.3)

                    Рис. 5.1.   Основные геометрические размеры вагона

Основываясь на геометрических размерах, определяем наружную поверхность:

                                                           (5.4)

Определим наружную площадь пола:

                                                                                               (5.5)

                                       .

Определяем наружную площадь продольной стены:

                                                                                            (5.6)

где   - высота продольной стены, =3,086 м;

                                     .

Определяем наружную площадь торцевой стены:

                                                                        (5.7)

где  - высота торцевой стен, без учёта площади сектора, =3,086 м;

       2В - ширина кузова, 2В=3,207 м;

         - превышение середины крыши, =0,455 м;

         - коэффициент, учитывающий отношение площади сектора верхней части торцевой стены по сравнению с той площадью, если бы торцевая стена была прямоугольной, =0,7.

                                 м².

Определяем наружную площадь крыши:

                                                                                               (5.8)

где - наружная длина дуги крыши, мм;

                                                                                         (5.9)

где   - наружный радиус, =2,55 м;

        80° - угол обхвата кузова крышей;

                                           м.

Подставляем в формулу (5.8):

                                     .

Подставляя полученные значения в формулу (5.4) получим:

                                м².

Далее определяем внутреннюю поверхность вагона по формуле:

                                                            (5.10)

Определим внутреннюю площадь пола:

                                                                                            (5.11)

                                             

Определяем внутреннюю площадь продольной стены:

                                                                                           (5.12)

где   - высота продольной стены, =2,897 м;

                                     .

Определяем внутреннюю площадь торцевой стены:

                                                                 (5.13)

где  - высота торцевой стены внутри, =2,897 м;

        - ширина грузового помещения, =2,73 м;

         - превышение середины крыши, =0,19 м;

         - коэффициент, учитывающий отношение площади сектора верхней части торцевой стены по сравнению с той площадью, если бы торцевая стена была прямоугольной, =0,7.