Розрахунок теплонадходжень до вагона влітку виконується для визначення продуктивності системи охолодження.

Влітку тепло до вагона надходить:

· через огородження кузова внаслідок перепаду температур повітря зовні та всередині вагона;

· внаслідок інфільтрації повітря;

· від сонячної радіації;

· роботи встановленого у вагоні устаткування;

· біологічне тепло, яке виділяють вантажі, що перевозяться;

· теплонадходження при попередньому охолодженні вантажу

Теплонадходження, кДж/год, крізь огородження кузова визначається за формулою

                           (3.1)

де t_3ОВ - температура повітря зовні вагона;

t_в - температура повітря всередині вагона;

F - загальна площа вагону;

К – середній коефіцієнт теплопередачі.

У рефрижераторних вагонах температура повітря у вантажному приміщенні визначається родом вантажу, що перевозиться. У моєму випадку перевозимо фрукти t = 2°C, а вологість 90%

Q1=279,56*0,73*(29-2)=5510,13 .

Теплонадходження від сонячної радіації крізь непрозорі огородження, кДж/год, прямо пропорційне інтенсивності сонячної радіації I, коефіцієнту теплопоглинання опроміненої поверхні А, коефіцієнту теплопередачі К_т огородження, що опромінюється, площі огородження F та обернено пропорційне коефіцієнту тепловіддачі від зовнішньої поверхні огородження зовнішньому повітрю a_зов.

Розрахунок теплонадходжень від сонячної радіації через непрозорі огородження виконується за формулою:

Q₃₌ ;                                   (3.2)

Коефіцієнт тепловбирання поверхні, що опромінюється, залежить від роду матеріалу, кольору і стану поверхні. Для металевих порівняно гладких поверхонь значення А приймають у залежності від кольору фарбування. Для автономного рефрижераторного вагону сірого кольору коефіцієнт тепловбирання поверхні дорівнює А= 0,45.

Теплова енергія сонячної радіації, що досягає земної поверхні, вноситься головним чином променями видимої та інфрачервоної області спектра. Основним поглиначем ультрафіолетових променів є озон. Пил, що міститься в атмосфері, викликає сильне поглинання променів короткохвильової частини спектра від ультрафіолетових до синіх. Інфрачервона радіація з довжинами хвиль від 0,9 до 3 мкм помітно поглинається парами води, що знаходяться в повітрі.

Спектральний склад сонячної радіації, що досягає земної поверхні, залежить від висоти сонця над обрієм. Чим вище сонце, тим меншу товщу атмосфери проходить сонячна радіація.

Інтенсивність сонячної радіації залежить також від географічної широти місцевості, пори року, години дня. Крім того, вона приймає різні значення для горизонтальних (дах) і вертикальних (стіни) поверхонь.

Повний вплив сонячної радіації складається з прямого опромінення Сонцем (пряма сонячна радіація) і опромінення з боку атмосфери, що розсіює сонячні промені (розсіяна сонячна радіація).

Інтенсивність прямої сонячної радіації, кДж/м²´год, на поверхню, перпендикулярну до напрямку променів, можна визначити за наступною формулою:

,                                         (3.3)

де 4900 – сонячна стала;

h - висота Сонця, град або рад (h = 46)

r - коефіцієнт прозорості атмосфери, що змінюється в межах від 0,7 до 0,8 (r = 0,75).

Висота Сонця h обчислюється за формулою:

sinh=sinj ´sind +cosj´ cosd´cosg,            (3.4)

де j - географічна широта (j=55⁰);

d - схилення Сонця( );

g - годинний кут ( ).

Оскільки 1 годині відповідає поворот Землі навколо осі на рад (15°), то g= t₁ рад, або g=15t₁ град, де t₁ – місцевий час в годинах, який відлічується після півдня.

Отримуємо:

Sinh=sin55*sin20+cos55*cos20*cos45=0.6585

І інтенсивність прямої сонячної радіації:

I_n=4900*(0,6585/0,6585+((1-0,75/0,75)))=3252,999

Інтенсивність прямої сонячної радіації на горизонтальних і вертикальних поверхнях плоских конструкцій огородження, до яких можуть бути віднесені дахи і стіни вагонів, виражаються відповідно формулами:

                                   (3.5)

I_дах=3252,999*0,6585=2142,09

,                          (3.6)

де a_с- це азимут Сонця ( )

x - кут, що визначає положення вертикальної поверхні відносно меридіана( x=0⁰).

sina_с=                                           (3.7)

sina_с=cos20*sin55/cos46=1,1

I_ст=3252,999*cos46°*sin(73°-0)=2485,7

Для визначення інтенсивності повної сонячної радіації необхідно скласти інтенсивності прямої і розсіяної радіації. Інтенсивність розсіяної сонячної радіації, що діє на горизонтальну поверхню, можна визначити по формулі:

           (3.8)

Інтенсивність розсіяної сонячної радіації, що діє на вертикальну поверхню, приймається рівній половині інтенсивності розсіяної сонячної радіації, що діє на горизонтальну поверхню.

                                      (3.9)

Інтенсивність повної сонячної радіації, що діє на горизонтальну поверхню:

 (3.10)

Iдах=2142,09+199,52=2341,61

Інтенсивність повної сонячної радіації, що діє на вертикальну поверхню:

 (3.11)

Iст=2485,7+99,76=2585,46

Теплонадходження сонячної радіації через непрозорі огородження.

Вважаємо, що сонячна радіація діє лише на дах та одну бокову стіну:

₌    (3.12)

Q_3дах=2341,61*0,45*0,51*80,22/218,25=197,53

₌  (3.13)

Загальні теплонадходження:

                (3.14)

Циркуляція повітря у вантажному приміщенні вагона здійснюється вентиляторами, електродвигуни яких виділяють певну кількість тепла:

,                                    (3.15)

де N – потужність, що споживається електродвигунами, кВт. Потужність електродвигунів кожного не перевищує 1¸1,5 кВт

n - кількість вентиляторів у вагоні;

y - коефіцієнт, що враховує тривалість роботи вентиляторів на добу

Величина y обчислюється за формулою , де t_p=22 год – тривалість роботи вентиляторів на протязі доби ( ).

Теплонадходження від встановленого у вагоні устаткування Q5 дорівнюють сумарній потужності постійно працюючих споживачів електроенергії.

 (кДж/год)                                         (3.10)

де N – потужність, кВт (для рефрижераторних вагонів 3 кВт).

 (кДж/год)

при розрахунку теплонадходжень у рефрижераторні вагони, крім зазначених вище факторів, необхідно враховувати також, що біологічно активні вантажі (свіжі овочі та фрукти) виділяють тепло. Кількість останнього можна обчислити за формулою:

                          (3.11)

де r_ван – густина завантаження, кг/м³. Вона залежить від особливостей вантажу та його упаковки. Для попередніх розрахунків рекомендується приймати r_ван=280 кг/м³.

j - частина упаковки в загальній масі вантажу. Вона також залежить від особливостей вантажу та його упаковки. Рекомендується приймати j=0,15.

q_ван – біологічне тепло, кДж/кг´год (Вт/кг). Для фруктів 0,079.

V_ван - об'єм вантажу, який залежить від висоти завантаження плодоовочів (V_ван=108).

Q₆=108*280*0.079*(1-0.15)=2030.6 кДж/кг

Значна частина вантажів завантажується у вантажне приміщення рефрижераторних вагонів в неохолодженому стані. Це вимагає значних витрат потужності холодильних машин на доведення вантажу для стану перевезення. Кількість тепла, яке в цьому випадку повинно відводитися від вантажу, обчислюється за формулою:

           (3.12)

де С_ван – питома теплоємність вантажу (нетто);

С_т – питома теплоємність упаковки (тари);

t - тривалість охолодження. Вона знаходиться в межах від 60 до 72 годин.