Оценка тепловых ограждений кузова изотермического подвижного состава

В работе рассматриваются теплопередачи через ограбления кузова изотермических вагонов при использовании различных материалов. Если увеличивать толщину изоляции ограждения, то придется уменьшать внутренней объёма кузова.

Ключевые слова: Йулрефтранс, коэффициент теплопередачи, коэффициент теплопроводности, коэффициент теплоотдачи, изотермический подвижной состав.

Расположение и специфика климата Республики Узбекистан — засушливость, высокая солнечная температура, континентальный климат, способствует массовому производству плодоовощной продукции, а также высокому урожаю фруктов, ягод и овощей, что удовлетворяет не только внутренние потребности, но и поставку на рынки стран СНГ. Для экспорта фруктов и овощей необходимо достаточно большое количество транспортных средств, оснащенных необходимо теплоизоляцией и холодильно-отопительными установками.

Эффективное функционирование и развитие рефрижераторного железнодорожного транспорта в Республике Узбекистан играет особую роль в создании и развитии национальной экономики. АО «Йулрефтранс» является единственной рефрижераторной базой в Республике Узбекистан, которая должна обеспечивать перевозки скоропортящихся грузов.

АО «Йулрефтранс» в балансе инвентарного парка, которого на начало 2021 г. имеются 1293 рефрижераторных вагонов, 3 автономных рефрижераторных вагонов (АРВ), 107 вагон-термосов и 169 вагон-термосов переоборудованных из крытых вагонов. Парк вагонов достаточно изношен и нуждается в ремонте и модернизации. Грузовые вагоны могут быт модернизован под вагоны-термосы с усилением ограждения кузова.

В конструкции теплового ограждения кузова существенную роль играет теплотехнические свойства теплоизоляционного материала. В эксплуатируемых рефрижераторных вагонах и контейнерах толщина стен, крыши и пола доходит до 250 мм, что приводит к увеличению массы и уменьшению внутренних размеров и полезного объема кузова. Причиной этого является несовершенство технических решений по устройству конструкций ограждения кузова и термоизоляционных материалов. В процессе эксплуатации изоляция ограждения кузова стареет, изнашивается из-за воздействия вибрации, перепадов температуры и влажности. Ухудшение качества изоляции ограждений приводит к перерасходу топлива и увеличению финансовых расходов. Увеличивается объем ремонтных работ при плановых видах ремонтах. Характеристики элементов ограждения кузова приведены в таблице 1.

Таблица 1

Материалы и толщины слоев δ ограждения различных типов изотермического подвижного состава

Для теплоизоляции изотермических вагонов используются разные материалы которых представлены в таблице 2.

Таблица 2

Для расчета коэффициентов теплопередачи ограждающих конструкций в строительстве и в вагоностроении нашел применение приближенный метод элементарных сечений, более простой по сравнению с другими методами [1]. Расчет коэффициента теплопередачи по методу элементарных сечений производится в два приема. Первый предусматривает разделение конструкции параллельными тепловому потоку нетеплопроводными плоскостями на части, состоящие из одного или нескольких однородных слоев, перпендикулярных направлению теплового потока. Примеры разграничения конструкции на части, состоящие из однородных слоев, представлены на рис. 1.

Рис. 1. Устройство теплоизоляции изотермического вагона: а) — пола; б) — стены; в) — крыши; 1 — поперечная балка вагона; 2 — металлический гофрированный лист; 3 — теплоизоляция; 4 — деревянная поперечная балка; 5 — верхний настил пола; 6 — оцинкованный лист; 7 — вертикальная стойка стены; 8 — наружная стальная обшивка; 9 — обшивка потолка; 10 — деревянная потолочная дуга; 11 — стальная потолочная дуга; 12 — стальная обшивка крыши; 13 — стальная внутренняя обшивка с вертикальными гофрами

Для определения приведенного коэффициента теплопередачи ограждения кузова вагона сначала вычисляются фактические коэффициенты теплопередачи отдельных элементов ограждения (крыши, пола, окон, стен) по формуле.

где — коэффициент теплоотдачи на наружной поверхности ограждения кузова вагона, ;

где — коэффициент, учитывающий лучистый теплообмен (для летних условий a = 9, ; — скорость движения вагона, км/ч; L _{1 —} длина огражденной части кузова вагона, м.

– вблизи пола = 6 ;

– вблизи стен = 10 ;

– вблизи крыш = 9 .

Кузов вагона внутри имеет продольные и поперечные элементы жесткости, выполненные из стали. В местах их размещения создаются тепловые мосты, увеличивающие коэффициенты теплопередачи элементов ограждения. Во время эксплуатации вагона возможно появление зазоров между слоями ограждения кузова. Эти факторы следует учесть путем увеличения значений коэффициентов

Вт/(м ² ∙К)

Приведенный коэффициент теплоотдачи ограждения вагона находится с учетом площадей ограждения и значений.

В соответствии [2] значение не должно превышать для рефрижераторных вагонов 0,36 . Результате расчетов приведены в таблице 3.

Таблица 3

Результаты расчетов показывают, что теплопередачи ограждения изотермических вагонов относительно высока при использовании материалов и их толщина, приведенных в таблице 1 и 2. Следовательно, для уменьшения коэффициента теплопередачи К и толщины ограждения кузова, необходимо использовать более эффективные материал, обладающее низкой теплопроводностью.

Литература:

1. ГОСТ 12406–79 Вагоны пассажирские магистральных железных дорог колеи 1520 мм. Технические условия.
2. Абдуллаев, Б. А. Анализ и перспективы развития перевозок скоропортящихся грузов в Республике Узбекистан / Ш. С. Файзибаев, Б. А. Абдуллаев // Вестник транспорта Поволжья. — 2019, — № 3 (75). — С. 63–69.
3. Вершинский C. B. Динамика вагона/ C. B. Вершинский, В. Н. Данилов, В. Д. Хусидов. — М.: Транспорт, 1991. — 360 с.
4. «Quyuv-mexanika zavodi» ShK da ishlab chiqarilayotgan yuk vagonlarining turli radiusdagi egri uchastkalarda harakatlanayotganda ag‘darilishga qarshi barqarorligini tahlil qilish / Х. А. Рахматов, С. Б. Намозов, Ф. Ф. Музаффаров [и др.] // Молодой ученый. — 2022. — № 6 (401). — С. 297–301.