В статье рассмотрены перспективы и сфера использования утепленных универсальных контейнеров в качестве средства перевозки скоропортящихся грузов. Выбрана соответствующая методика определения возможности их транспортировки.
Ключевые слова: логистика, скоропортящиеся грузы, универсальные утепленные контейнеры.
В связи с введенными с февраля 2022 санкциями Запада против России произошли глобальные изменения в логистике международных перевозок скоропортящихся грузов (СПГ). До санкций основной грузопоток импортных СПГ поступал из Европы, США, Южной Америки через порты Санкт-Петербурга и Беларусь. С 2022 г. происходит переориентация импорта с Западного на Восточное направление из Китая, Вьетнама, Индонезии и других стран Юго-Восточной Азии через Владивостокский транспортный узел, «Шёлковый путь» и т. п.
В то же время в стране ощущается дефицит изотермических транспортных средств — рефрижераторных контейнеров и вагонов, контейнеров-термосов и вагонов-термосов. В связи с этим бизнес ищет возможность обеспечить сохранность качества перевозимых импортных скоропортящихся грузов с использованием других, более дешёвых транспортных средств. Один из таких способов — использование утеплённых универсальных контейнеров.
Технология утепления универсальных контейнеров для перевозки термосопригодных скоропортящихся грузов предусматривает установку временной теплоизоляции из плит пенополистирола ПСБ-С толщиной 50 мм, укладываемых в один, два или три слоя, с прослойкой из полиэтиленовой пленки толщиной 80 мк для лучшей гидроизоляции. Теплоизоляция со стороны грузового помещения не имеет защиты от механических повреждений и увлажнения. После окончательной укладки теплоизоляции и максимального уплотнения стыков между листами пенопласта все стыки необходимо обработать монтажной пенополиуретановой пеной.
К термосопригодным относятся термически подготовленные скоропортящиеся грузы, не выделяющие биологического тепла дыхания, имеющие предельный срок хранения более 10 суток. Их номенклатура включает консервы, соки, сыры, яйца, пиво, вина, колбасы, рыбу вяленую, холодного и горячего копчения и соленую, шоколад и т. д.
В утепленных универсальных контейнерах так же, как и в вагонах-термосах и в ИВ-термосах, можно перевозить на определенный срок термосопригодные грузы, т. е. термически подготовленные скоропортящиеся грузы, не выделяющие биологического тепла дыхания, имеющие предельный срок хранения более 10 суток. Продолжительность перевозки предварительно отепленных термосопригодных грузов в зимний период определяется запасом аккумулированного в грузе тепла, теплотехническими качествами универсальных утепленных контейнеров и климатическими условиями перевозки.
Методика расчета предельных сроков перевозки грузов в вагонах-термосах разработана кандидатами технических наук Дюбко А. П. и Крутовой (Васюковой) Е. А. В основном она может использоваться и для утепленных универсальных контейнеров, но с определенными корректировками, которые вызваны не только отличиями в конструктивных и теплотехнических параметрах транспортных средств, но и различиями в технологии перевозок скоропортящихся грузов в контейнерах и вагонах [1].
Процесс охлаждения груза в контейнере в зимний и переходный периоды года делится на два этапа. Первый этап включает в себя охлаждение груза за период погрузки, второй — понижение температуры груза при перевозке.
Математическая модель тепломассообмена воздуха и груза в процессе погрузки очень сложна и основывается во многом на эмпирических коэффициентах. Из практики перевозок скоропортящихся грузов в изотермическом подвижном составе известно, что за время погрузки вагона в течение 2–4 часов среднеобъёмная температура груза может понижаться на 0,5–4,0
Дифференциальное уравнение теплового баланса при перевозке предварительно отепленного груза в утепленном универсальном контейнере в зимний или переходный период (на втором этапе) будет иметь следующий вид [2]:
где — коэффициент, учитывающий теплопотери из грузового помещения контейнера от воздухообмена через неплотности ограждения;
k — средневзвешенный по поверхности коэффициент теплопередачи стен, крыши и пола контейнера в эксплуатации с учетом «тепловых мостиков» и ухудшения теплоизоляционных качеств контейнера в процессе эксплуатации, Вт/(м 2 град);
F — суммарная теплопередающая поверхность стен, крыши и пола контейнера, как среднегеометрическая из наружной и внутренней поверхности, м 2 ;
t н и t в — температура наружного воздуха и внутри утепленного контейнера, о С;
с гр и с т — удельная теплоёмкость груза и тары соответственно, кДж/(кг . град);
G гр и G т — масса груза и тары в контейнере, кг;
W куз — теплоусвоение кузова (каркаса с теплоизоляцией) контейнера кДж/град;
W в — теплоусвоение воздуха внутри контейнера, кДж/град.
Поскольку теплоусвоение кузова утепленного контейнера и тем более воздуха внутри контейнера во много раз меньше, чем теплоусвоение груза и тары, то в расчётах можно не учитывать W куз и W в .
Тогда после разделения переменных и интегрирования уравнения теплового баланса предельная продолжительность перевозки груза ( пред ) определится по формуле:
где t о и t пред — температура воздуха внутри контейнера после окончания погрузки и в конце перевозки при достижении предельно-допустимой температуры груза по условиям перевозки.
Вышеизложенная методика хорошо отражает динамику тепломассообменных процессов в том случае, когда наружная температура на маршруте перевозки термосопригодного груза приблизительно постоянна или изменяется в незначительных пределах. При перевозках термосопригодных грузов из Китая, Индии, Вьетнама и других стран Юго-Восточной Азии в Россию через Владивосток картина совершенно иная. При перевозке из Хошимина в Москву через Владивосток в зимний период среднемесячная температура января колеблется от +25
Суть предлагаемой методики заключается в следующем. Весь маршрут перевозки разбиваем на несколько этапов продолжительностью от 1 до 3-х суток, в течение которых наружная температура колеблется в незначительных пределах, что дает нам право принимать её как среднюю с незначительной погрешностью. Для каждого этапа на основе уравнения теплового баланса определяем, на сколько градусов понизится (изменится) температура груза на этапе и какую температуру будет иметь груз в конце этого этапа, а следовательно, и в начале следующего этапа [3]. Последовательно решая уравнение теплового баланса по этапам, мы получаем кривую изменения (понижения) температуры груза на всем маршруте перевозки по этапам в зависимости от продолжительности перевозки на каждом этапе и наружной температуры в зимний или переходный период (рис. 1).
Уравнение теплового баланса для универсального утепленного контейнера выглядит следующим образом [3]:
Откуда:
Здесь
t в — температура воздуха внутри контейнера (её принимаем равной температуре груза в начале этапа), о С;
t н — средняя наружная температура на этапе перевозки, о С;
V во — величина воздухообмена через неплотности ограждения утепленного универсального контейнера, м 3 /ч;
ρ — плотность наружного воздуха, кг/м 3 ;
i в и i н — энтальпии воздуха внутри и снаружи контейнера, кДж/кг. Они определяются по диаграмме i — d для воздуха в зависимости от температуры и относительной влажности воздуха;
τ эт — продолжительность этапа, ч;
∆ t гр — на сколько градусов понизилась температура груза за этап, о С.
Рис. 1. Вариант кривой зависимости температуры груза от температуры наружного воздуха при перевозке пива в феврале в 20-футовом утепленном контейнере из Шанхая (Китай) в Москву (Россия).
Литература:
- Дюбко, А. П. Теплообмен при перевозке скоропортящихся грузов в вагонах-термосах / А. П. Дюбко, Е. А. Крутова // Вестник Всесоюзного научно-исследовательского института железнодорожного транспорта. — 1984. — № 5. — С. 50–54.
- Дюбко, А. П. Исследования по определению сфер применения вагонов-термосов / А. П. Дюбко, Е. А. Крутова. // «Совершенствование технологии работы грузовых станций»: сборник науных трудов / под ред. А. Д. Малова. — Москва: Транспорт, 1984. — С. 65–70.
- Панферов, В. Н. Оптимизация толщины теплоизоляции и выбор системы охлаждения изотермических вагонов: специальность 05.00.00 «Технические науки»: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Панферов Владимир Николаевич; Моск. ин-т инженеров ж.-д. транспорта. — Москва, 1971. — 206 c.
