Основные формулы.

Выбор теплотехнических свойств кузовов транспортных средств и охлаждающих устройств для них осуществляется на основе теплового баланса, общее теоретическое уравнение которого имеет вид:

 

Q - W = Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄ + Q₅ + Q₆ (кДж), (1)

 

где: Q – количество тепла, поглощаемого источниками холода или отдаваемого источниками тепла, кДж; W – количество тепла, производимого воздухообменниками (при их наличии), кДж; Q₁ – количество тепла, проходящего через стенки фургона, кДж; Q₂ – количество тепла, накапливающееся в теплостойком фургоне, кДж; Q₃ – количество тепла, накапливающееся в пищевых продуктах (растениях) и упаковке, кДж; Q₄ – количество тепла, накапливающееся в агрегатах кузова транспортного средства (трубах, вентиляторах, крюках и др.), кДж; Q₅ – количество тепла, отдаваемого продуктом (растением) вследствие происходящих в нем биологических процессов, кДж; Q₆ – количество тепла, затрачиваемого вследствие открытия дверей изотермического фургона при погрузке и разгрузке груза, кДж.

На практике удобнее применять другую, упрощенную формулу теплового баланса для выбора подвижного состава:

 

Q = K^.S^.(t_н + t_в)^.Т +M^.c^.Δt + W (кДж), (2)

 

где: Q – количество тепла, которое необходимо устранить или добавить, кДж; K – общий коэффициент теплопередачи стенок фургона, кДж/(м^2.ч^.oC); S – средняя площадь поверхности наружной и внутренней стенок, м²; t_н – средняя температура наружного воздуха во время транспортировки, ^оС); t_в – средняя температура воздуха внутри фургона, ^оС); Т – продолжительность перевозки, ч; М – масса груза с упаковкой, кг; с – средневзвешенная удельная теплоемкость элементов груза, кДж/кг; Δt – разность температур груза при погрузке и перед разгрузкой, ^оС; W – количество тепла, выделяемого вентиляторами (эквивалент мощности вентиляторов), кДж.

В отличие от формулы (1), в расчете по упрощенной формуле (2) не учитывается тепло, накапливающееся в изоляционном материале фургона (Q₂) и его агрегатах (Q₄) вследствие малых значений этих потерь, а другие составляющие теплового баланса (Q₁, Q₃, Q₅) определяются для средних температурных условий. Если внутри фургона нет двигателей для привода вентиляторов, можно пренебречь также количеством тепла, выделяемого вентиляторами (W). Количеством тепла, отдаваемого продуктом в ходе происходящих в нем биохимических процессов в настоящей формуле пренебрегли, поскольку предполагается, что перед транспортировкой груз прошел термическую подготовку в соответствии с требованиями правил перевозок скоропортящихся грузов. Применение упрощенной формулы (2) возможно для изотермических фургонов, имеющих надежную изоляцию.

Если средняя температура воздуха снаружи транспортного средства неизвестна, в расчете принимается наименее благоприятная (максимальная или минимальная) температура воздуха в конечном или начальном пункте транспортировки.

Общий коэффициент теплопередачи K фургона определяется по формуле

 

где: α₁ и α₂ – коэффициенты теплоотдачи, соответственно, от окружающей среды к стенкам фургона и от внутренних стенок к перевозимому грузу, кДж/(м^2.ч^.oC); δ_i – толщина слоя материалов стенки изотермического фургона, м; λ_i – коэффициент теплопроводности каждого материала стенки изотермического фургона, кДж/(м^.ч^.oC) (таблица 7.7); η_э – коэффициент эффективности конструкции изотермического кузова (для приблизительных расчетов можно принять равным 0,8).

Коэффициент α₁ зависит от скорости движения автомобиля и определяется по формуле Юргенса

 

α₁ = 6,45^.ϑ^0,775, (4)

 

где ϑ – скорость движения автомобиля, м/с.

Коэффициент α₂ зависит от скорости движения воздуха внутри фургона:

α₂ = 5,3 + 3,6^.ϑ_к, (4)

 

где ϑ_к – скорость движения воздуха в фургоне, м/с (при естественной циркуляции воздуха скорость ϑ_к не превышает 1…3 м/с, а при принудительной вентиляции составляет 0,5…0,8 м/с).

Поскольку стенка изотермического фургона состоит из 3-5 основных слоев (наружной облицовки, теплоизоляции и внутренней облицовки), отношение их толщины к коэффициенту теплопроводности (см. формулу 3) может быть определено как

 

 

Если стенки, пол и потолок фургона выполнены из различных материалов, формула (5), приобретает вид:

 

 

где S – средняя площадь поверхности фургона, м²; S_ст, S_пола, S_пот – соответственно, площади стенок, пола и потолка фургона, м².

Средняя площадь поверхности фургона с ровным полом определяется следующим образом:

 

 

где l – длина фургона, м; b – ширина фургона, м; h – высота фургона, м; δ_ст, δ_пола, δ_пот - соответственно, толщина стенок, пола и потолка фургона (определяются суммированием толщины каждого материала).

 

Таблица 7.7 – Коэффициент теплопроводности некоторых материалов

№ пп	Виды материалов	Коэффициент теплопроводности λi, Вт/м.оС
	Алюминий	201…230
	Дюралюминий
	Сталь (в т.ч. оцинкованная)
	Сталь нержавеющая	17,5
	Дерево, фанера	0,15
	ДСП, ОСП	0,2
	Картон многослойный	0,13
	Пробковые листы	0,05
	Линолеум	0,33
	Пенополиуретан	0,035
	Пенополистирол (пенопласт)	0,037…0,04
	Полиэтилен, пластик	0,3
	Резина	0,15
	Стекловата, минеральная вата	0,05

 

Расчет тепла, накапливающегося в пищевых продуктах (растениях) и их упаковке, производится с учетом того, что масса груза нетто (М) определяется как сумма массы «чистого» груза (брутто) и массы упаковки с учетом средневзвешенной теплоемкости каждой группы груза и его упаковки. В этом случае второе слагаемое в уравнении (2) приобретает вид:

 

где Δt – разность температур груза при погрузке и перед разгрузкой, ^оС; m_1j и m_2j – соответственно, масса брутто j-го вида груза и его упаковки, кг; с_1j и с_2j – удельная теплоемкость каждой группы j-го груза и его упаковки; j – вид груза.

Разность температур груза Δt определяется исходя из того, что при погрузке температура должна соответствовать средней нормативной для предполагаемого времени транспортировки (табл. 7.1), а при разгрузке она не должна выходить за рамки установленных предельных значений, приведенных в той же таблице.

Значения удельной средневзвешенной теплоемкости с некоторых грузов и материалов упаковки представлены в таблицах 7.1 и 7.3.

Если в результате расчета по формуле (2) Q = 0, то для перевозки заданного вида груза достаточно применение изотермического фургона без дополнительных устройств подогрева или охлаждения. При значении Q > 0, при заданных температурных условиях следует применять изотермические фургоны с устройствами охлаждения. В случае Q < 0 необходимо применение систем подогрева изотермического кузова.

 

Результаты работы заканчиваются письменными выводами о целесообразности применения для транспортировки изотермического фургона или других типов специализированных автотранспортных средств.