> Техника, страница 27 > Вагоны изотермические

Вагоны изотермические

Вагоны изотермические служат для перевозки скоропортящихся грузов, требующих постоянной (преимущественно низкой) ί°, по возможности при определенной влажности воздуха. Впервые они появились в Америке в 60-х гг. прошлого столетия. Шестидесятилетним опытом работы В. и. установлены следующие условия, необходимые и достаточные для перевозки скоропортящихся грузов: а) постоянная Г м. б. достигнута лишь при вполне плотных нетеплопроводных стенках В. и.; б) груз должен грузиться уже в охлажденном состоянии, а не подвергаться охлаждению в вагоне;

в) поддержание t° охлажденного груза возможно без искусственного охлаждения. На основании этих положений уже много лет тому назад был выработан весьма устойчивый тип В. и. Стенки, пол и крыша В. и. имеют толщину от 100 до 150 миллиметров и состоят, кроме наружной и внутренней деревянных обшивок, еще из нескольких слоев изолирующего материала весьма разнообразных сортов; это — или пробковые листы разной толщины, или войлок, или особые матрасики, состоящие из льняных или хлопчатобумажных очесов, простеганных между двумя листами просмоленного картона (лино-фельт, шевелин и тому подобное.). В середине каждой боковой стенки должен быть погрузочная двустворчатая дверь, весьма плотно закрывающаяся. Для перевозки продуктов, не переносящих замерзания (фрукты, овощи, вино), вагоны часто снабжают различными приборами для отопления.

В. и. разделяются на две основн. группы:

1) без охлаждения и 2) с охлаждением. В. и. первой группы бывают в свою очередь с вентиляцией или без вентиляции. Вагоны без вентиляции применяются для перевозки фруктов, овощей,

Фигура 1. Изотермический вагон без охлаждения. молока и молочных продуктов на короткие расстояния. В Америке начинают производить перевозку молока в небольших изо-термическ. цистернах, подвозимых на автогрузовиках и погружаемых на платформы. В Англии была также недавно сделана попытка перевозки молока в изотермической цистерне. Вагоны с вентиляцией, служащие для перевозки фруктов, овощей и яиц, имеют в торцевых стенках зарешеченные отверстия для входа и выхода воздуха при следовании В. и. в пути. Такой вентиляционный В. и. с пробковой изоляцией представлен на фигуре 1.

Наиболее важное значение имеет вторая группа В. и., называемая вагонами-ледниками. Они отличаются от остальных В. и. приборами охлаждения или отопления, позволяющими поддерживать внутри вагонов постоянные температуры воздуха, требуемые данными грузами. Вагоны-ледники делятся на три категории: а) В.-ледники в собственном смысле слова с применением одного льда или льда с солью, б) В.-лед-ники, охлаждаемые льдом и солью с принудительной циркуляцией рассола или воз^ духа, и в) В.-ледники с механическим (сме

шанным) охлаждением. Функционирующие в настоящее время в СССР вагоны-ледники по конструкции разделяются на четыре типа: 1) для перевозки всех скоропортящихся грузов; 2) для перевозки грузов, не требующих вентилирования (мороженое, рыба, масло, соленые товары); 3) вагоны молочные как разновидность первых двух типов; 4) вентиляционные вагоны (бывшие фруктовые). Существует, кроме того, еще один тип вагонов как пережиток прежнего времени,—вагоны нарзанные для перевозки минеральных вод со станций минераловод-ской группы курортов.

Вагоны-ледники должны удовлетворять следующим требованиям: 1) сохранять определенную t° при определенной влажности воздуха; 2) иметь интенсивную циркуляцию воздуха для установления приблизительно одинаковой t° во всех частях вагона; 3) допускать интенсивную вентиляцию для удаления различных испарений от продуктов;

4) обладать простым по конструкции и надежным по работе устройством и, наконец, 5) отличаться дешевизною и экономичностью в эксплуатации.

Остов вагона делается деревянный (сосновый или дубовый); о б ш и в к а—преимущественно сосновая, реже еловая; половой настил делается из сосны, при палубной системе—из дуба. Для удлинения срока службы деревянные части необходимо пропитывать антисептиками (наприм. хлористым цинком). Металлические части не должны выступать ни наружу, ни внутрь во избежание притока тепла. Головки болтов надлежит утеплять, а углубления—· заделывать деревом. Обшивка стен, пола и потолка состоит из двух или трех слоев, между которыми помещается изоляционный материал. Последний должен обладать следующими свойствами: малым коэфф. теплопередачи, малым уд. в., негигроскопичностью и незагниваемостью, прочностью, и продолжительностью службы, удобством укладки и дешевизной. Наиболее употребительными материалами для изоляции являются пробка, шевелин, войлок.

В Америке в последнее время начали применять бальсовое дерево (Balsa wood), которое при одинаковом с пробкой коэфф-те теплопроводности имеет значительно меньший уд. вес (0,08 против 0,25). Типы изоляции вагонов представлены на фигуре 2, 3, 4 и 5. Фигура 2 изображает в схематическом виде пробковую изоляцию вагона для масла; фигура 3—пробков. изоляцию вагона 1925 г.; фигура 4 — шевелиновую изоляцию вагона 1925 года; фигура 5—шевелиновую изоляцию

Фигура 2.

двухосного вагона длиною 9,4 метров На этих схемах обозначают: А — дерево, В — шеве-лин, С—рубероид, Е—воздух, К—кровельное железо, L—оцинкованное железо, М—

Фигура з.

Фигура 4.

Фигура 5.

фанера, О—пробка, Р—картон. Общая толщина изоляции, включая и воздушные прослойки, в существующих изотермич. вагонах .J. колеблется в следующ. пределах: для стен и крыши 70—170 миллиметров при общей толщине стен в 100—·200 миллиметров; для пола 70—170 миллиметров при общей толщине пола в 120—200 миллиметров. Количество слоев изоляции от 4 до 8 и более. Изоляция должна быть тщательно защищена от сырости.

Внутреннее устройство В. и. составляют: льдохранилища, напольные решетки, щиты перед льдохранилищами, приспособления для выпуска талой воды или рассола, если ко льду добавляется соль, вентиляционные устройства, полки, если это нужно для расположения груза.

Важнейшей частью внутреннего оборудования являются охлаждающие устройства, которые делают или в виде открытых (решетчатых) карманов или в виде закрытых карманов (танков). Карманы располагаются или возле лобовых стенок, или под потолком, или посредине вагона. Наибольшее распространение имеют карманы, расположенные возле лобовых стенок. Для загрузки льда служат люки, по 1—2

с каждой стороны вагона. Для сбора талой воды или рассола под карманом устраивается обитый цинком или оцинкованным железом поддон, из которого талая вода или рассол по отводящей трубе с гидравлическим затвором выпускается наружу. Для лучшей циркуляции воздуха груз укладывается не непосредственно на пол, а на решетки, под к-рыми свободно циркулирует воздух. Для усиления циркуляции воздуха внутри вагона перед ледяными карманами подвешиваются щиты с просветами—вверху 300— 350 миллиметров, внизу 250 лип. Вентиляция вагонов производится: а) помощью люков в вагонах с решетчатыми карманами; б) помощью особых зарешеченных окон с задвижками в танках (тип канадских ж. д.); в) помощью специальных устройств (тип вентиляции вагона советских ж. д. постройки 1925 г.). На фигуре 6 представлен В. и. с пробковой изоляцией для перевозки всех скоропортящихся продуктов, не требующих подвешивания. Здесь А—решетчатые карманы для льда, Б—напольная решетка, В—щит, Г—люки для загрузки льда, Д—трубы для спуска талой воды, Е—вентилятор. На фигуре 7 представлен новый тип четырехосного вагона-ледника, снабжаемый как танками А, так и решетками В для льда; В—полки для груза.

К категории В. и. с принудительной циркуляцией относится вагон шведской системы «Фригатор». Его особенностью является наполненный смесью льда и соли металлич. ящик возле одной из лобовых стенок (генератор холода), из которого рассол после прохода через очиститель прогоняется насосом по трубам. Недостатки: сложная конструкция, малая надежность действия системы, необходимость тщательного ухода и квалифицированного персонала. К этому же типу относится вагон системы норвежек, инж. Беннетера, в к-ром охлаждение получается продуванием воздуха через бак возле лобовой стенки помощью вентилятора, действующего от оси вагона. Неудобства: резкое действие температур, сложность устройства и ненадежность охлаждения. Другие системы вагонов того же типа оказались практически непригодными и представляют теперь музейную редкость.

В вагонах с механич. охлаждением применяются компрессионные холодильные машины (аммиачные или углекис

лотные) двух типов: а)установка обслуживает только 1 вагон (система Силича, вагон з-да,

Гумбольда) и б) установка обслуживает ряд вагонов (поезд Линде), для чего имеется центральная станция, помещающаяся в одном вагоне, и ряд вагонов, охлаждаемых каким-либо холодильным веществом, циркулирующим по трубам. Достоинство этой системы заключается в том, что не требуется оборудовать ж. д. льдохранилищами и возможно получать низкие темп-ры, регулируя их

пожеланию. Недостатками ее являются: дороговизна, потребность в квалифицированной рабочей силе для обслуживания и возможность осложнений во время перевозки вследствие заболевания хотя бы одного вагона (поезд Линде) или прекращения действия установки (в обоих типах). Поэтому применение вагонов с механическим охлаждением большого распространения не получило. У нас эта система неприменима еще в виду больших пробегов вагонов (в среднем до 1 200 км) и значительного риска порчи груза при заболевании вагона. Равным образом многочисленные попытки конструирования В. и. с циркуляцией рассола как в России (Подберевский, Максутов, Соколовский), так и в Америке (Бон, система «АВС») успеха не имели, и нормальным (стандартным) типом признан обыкновенный вагон-ледник, который и у нас доказал свою полную пригодность и дешевизну как в строительном, так и в эксплуатонном отношениях.

Срок службы вагона-ледника составляет в общем 20 лет, ледяных баков от 8 до 10 лет, обвязки и обшивки от 3 до 12 лет, спуски, труб и сифонов от 3 до 6 лет, изоляции от 3 до 20 лет—в зависимости от рода материала и места нахождения в кузове.

Вагоны-ледники следуют на срочный возврат без обмена; срок следования в груженом и порожнем направлениях—300 км в сутки. Вагон под погрузку скоропортящегося груза должен быть затребован не менее чем за 3 дня до погрузки, причем вносится залог в установленном размере для перевозки груза со льдом и солью в зависимости от требования грузоотправителя. Не менее чем за 12 часов до погрузки вагон загружается льдом, и в дальнейшем догрузка льдом производится через каждые сутки. Вагон должен быть подан исправным, сухим. В пути ведется наблюдение за исправным состоянием В. и., правильным льдоснабжением и срочностью следования. Выполнение всех этих функций возложено на особые органы при правлениях жел. дорог со специальным кадром агентов по холодильному делу на линии (инструкторско-ревизионный аппарат на ж. д.).

Калорич. расчет В. и. Общий суточный расход холода слагается из: а) теплопередачи через стены, пол и потолок кузова, б) потери через неплотности в дверях и люках, через разрывы в изоляции, при открывании дверей и тому подобное., в) охлаждения и осушения воздуха, впускаемого в вагон для вентилирования, г) охлаждения продукта, поступающего в вагон предварительно неохлажденным. а) Суточный расход холода по теплопередаче (QJ определяется по формуле: ft=24 F К(ij — i₂) Cal, где F—наружная поверхность стен, пола и потолка в ж², К—общий коэфф. теплопередачи стен, полай потолка В. и., t₁ и ^—средние темп-ры воздуха наружного и внутри вагона, причем за берется средняя суточная темп-pa наиболее жаркого месяца для района, обслуживаемого ж.-д. линией. Коэфф. к для отдельной части кузова определяется по формуле Пекле:

где cti и коэфф. наружной и внутренней поверхностной отдачи, δ_{—толщина каждого отдельного изоляционного слоя в ж; Я,— коэфф. теплопроводности соответствующего материала; (для воздуха в движении) берется равным 2+10 Υν, где г;—скорость движения воздуха в м/ск, принимаемая равной средней технической скорости движения поезда; а ₂ (для воздуха в покое) обычно принимается равным 8. Вычислив отдельные значения для всех частей кузова (стен, пола и потолка), определяем общий коэффициент теплопередачи всего кузова по формуле: K=(k₁f₁+k₂f_i+.) : (fι+/’₂+·.·), где f_lt f₂, .—поверхности соответствующих частей кузова в ж².

б) Непроизводительные потери холода через неплотности и тому подобное. (Q₂) выражаются в

5—10% от расхода на теплопередачу. в) Расход на охлаждение и осушение воздуха (ρ,), впускаемого для вентилирования, определяется по формуле:

Qz=Т⁷[0,31 (ίχ-ί) + 0,61 (bщ-fw)] Cal, где V—объём поступившего в вагон воздуха, в ж³, ίχ—темп-pa наружного воздуха, t — темп-pa, до которой воздух охлаждается внутри вагона, w_t и w—абсол. насыщение воздуха влагой (в г на 1 ж³) при температурах ί_χ и t, fi и f—относительная влажность (в %) воздуха наружного и внутри вагона. г) Расход на охлаждение груза (Q_t) вводится в расчет в виду того, что значительный % скоропортящихся продуктов грузится без всякого предварительного охлаждения. Для однородного груза этот расход определяется по формуле:

ρ₄=Ρο (ίχ —t₂) Cal, а для разнородного:

Qt — 2 Pfii (fi ~ ^2) Cal, где P— вес груза в килограммах, с—удельная тепло^-емкость груза, ί_χ и f,—темп-ры груза в на^-чале и в конце суток. Среднее значение раз^-ницы ίχ —ί₂, то есть понижение темп-ры груза за сутки, можно принять равным 2—З^а в зависимости от рода груза и упаковки.

Общий расход холода за сутки Q=Q1 + Q 2+*?з + Qi-

Суточный расход льда в килограммах Ν=~, где Ώ— количество Cal, поглощаемых при таянии 1 килограмм льда, принимаемое в зависимости от условий таяния: 80 Cal — при употреблении одного льда в решетчатых карманах или танках, 75 Cal—для льда с солью в танках, 70 Cal—для льда с солью в решетчатых карманах. Объем суточного расхода льда при весе

1 ж³ льда в 700 килограмм выражается 7₁₌^-ж³.

Объем ледяных карманов принимается равным двухсуточному объёмному расходу льда при танках и трехсуточному расходу при решетчатых карманах.

Поверхность охлаждающих приборов в м^а определяется по формуле:

_Г Q

* ~ 24fe_X(i_x-t_B) ’

где —коэффициент теплоотдачи охлаждающих приборов: 7,5—для танков, 8,5—для решетчатых карманов, 9—для рассольных труб с вполне обеспеченной принудительной циркуляцией рассола, 12—для рассольных труб с принудительной циркуляцией рассола и воздуха внутри вагона. Для увеличения поверхности танков, в целях приведения ее в соответствие с расчетным объёмом, их проектируют состоящими из нескольких секций (обычно по четыре возле каждой лобовой стенки вагона).

Потребный для обслуживания дороги парк может быть определен для каждого отдельного пункта погрузки или для любого пункта по среднему пробегу и средней погрузке по формуле.

^ о Gmax [2L+3(Pi+flQ] ^

^P 3 а(и,+и_г)

где G_max — средняя максимальная месячная погрузка, для каждой станции погрузки или общая для дороги, определяется или путем статистики или по средней месячной погрузке с умножением на коэффициент неравномерности, равный в зависимости от работы дороги 1,6—2,2;L—средний пробег от станции погрузки до ст. назначения или средний для дороги; д—средняя нагрузка на вагон, равная для двухосного вагона 9,5 т; v₁—скорость следования в груженном направлении, которая м. б. принята в зависимости от сроков следования в 340—400 км в сутки; —скорость следования в обратном направлении, то есть 175—250 км в сутки; сс—коэффициент, учитывающий больные вагоны (1,05—1,10), и β—коэффициент, учитывающий резерв вагонов (1,05).

Лит.: Сонкин д., Холодильники на сети росс. ж. д., «Изв. Комит. по холод, делу, СПБ, 1913, 11-, Беннете р, Вагон системы инженера Бенне-тера, М., 1918; Денисов П. И., Изоляция изотермических вагонов и типы ее, «Холод, дело на путях сообщ.», М., 1923, 2; Стрельцов Μ. М., К вопросу о норм, типе изотермич. вагона, там ше; Паздзерский А. А., Американский изотермич. вагон системы «АВС», там же; Баснин А.Д. и Кожевников В. А., Снабжение Германии морской рыбой (германский вагон-ледник), там же; Соколовский С. А., Ледники, СПБ, 1909; Тихо цк ий К. П., Красовский П. И. и Дрейер О. О., Современное положение вопроса о перевозке скоропорт. грузов по ж. д. С.-А. С. Ш., ч. III, гл. 1, Вагоны-ледники, СПБ, 1913: Правила ремонта изотермических вагонов, НКПС, М., 1926; Правила по уходу за изотермич. подв. составом и обслуживание его, Хабаровск, 1924;Типывагонов-лед-никовС.-А. С.Ш.; Railway Engineering a. Maintenance Cyclopedia, Ν. Y., 1926; Car Builders Cyclopedia of American Practice, New York, 1925. П. Денисов.