Определение теплофизических свойств груза. Определение положения общего центра тяжести грузов

Федеральное Государственное Образовательное Учреждение

Высшего Профессионального Образования

Петербургский Государственный Университет Путей Сообщения

Кафедра «Логистика и коммерческая работа»

Лабораторная работа

«Определение теплофизических свойств груза»

Выполнил

студент группы УПЛ-903

Амелин А. С.

Проверил

доцент Янковская Н. Г.

Санкт-Петербург 2011

1.     
Исходные данные

·        наименование груза: уголь;

·        объёмная масса груза: ρ = 0,85 т/м³;

·        влажность: W = 9%;

·        начальная температура груза: t_н = 1 °С;

·        конечная температура груза: t_к = - 20 °C;

·        температура замерзания груза: t_з = - 1 °С;

·        сопротивление одноосному сжатию талого груза: σ_т = 0,15 МПа;

·        продолжительность проверки: τ = 100 часов;

·        параметры кузова полувагона:

o   ширина: В_в = 2,9 м;

o   длина: L_в = 12,3 м;

o   высота: Н_б = 2,1 м;

o   грузоподъёмность: Q_гп = 69 т.

2.      Определить

·        глубину смёрзшегося слоя h_см;

·        размеры и объём талого ядра;

·        коэффициент смерзаемости груза;

·        прочность и температуру смёрзшегося слоя в i-ой точке;

·        построить графики зависимостей:

o   прочности смёрзшегося слоя от глубины: σ_i = f(H_i);

o   температуры от глубины: t_i = f(H_i).

Интервалы приращения глубины принять равными 0,25  h_см.

3.     
Расчётная часть

. Определение глубины смёрзшегося слоя:

.1 Определение коэффициента теплопроводности смёрзшегося груза:

λ_см = 0,246

.2 Определение объёмной теплоёмкости:

·        талого груза: с_т = 1842 ^Дж/_{(мᴲ ∙ °С)};

·        смёрзшегося груза: с_см = 1697 ^Дж/_{(мᴲ ∙ °С)};

·        фазовых переходов: с_ф = 335000 ^кДж/_мᴲ;

.3 Определение безопасной влажности груза:

W_б = 4,7%

.4 Определение глубины смёрзшегося слоя:

h_см=

. Определение высоты груза в вагоне:

Н_гр = Q_гп : (L_в В_в  ρ) =  = 2,28 м

3. Определение объёма груза в вагоне:

V_гр = L_в  В_в  Н_гр = 12,3  2,9  2,28 = 81,33 м³

4. Определение объёма смёрзшегося груза:

.1 Определение объёма талого ядра:

V_тя = (L_в - 2h_см) (В_в - 2h_см) (Н_гр - 2h_см) =

= (12,3 - 20,25) (2,9 - 20,25) (2,28 - 20,25) = 50,41 м³

4.2 Определение объёма смёрзшегося груза:

V_см = V_гр - V_тя = 81,33 - 50,41 = 30,92 м³

. Определение коэффициента смерзаемости груза:

φ = V_см/V_гр =  = 0,38

6. Определение температуры поверхности смёрзшегося груза (температуры в точке i = 1):

t_пов = t_i=1 = t_к + (|t_н| + |t_к|)  е^-0,04τ = -20 + (1 + 20)  е^-0,04∙100 = -19,62 °С

. Определение прочности смёрзшегося слоя на поверхности груза:

σ_i=1 = σ_т + 8,5ρ  (Wγ_i - W_б)  (|t_i=1| - |t_з|)^0,5 =

= 0,15 + 8,5  0,85  (0,09  0,85 - 0,047)  (19,62 - 1)^0,5 = 1,07 МПа

где γ_i - поправочный коэффициент, определяется из отношения глубины i-ого слоя смёрзшегося груза от или до талого ядра h_i к глубине смёрзшегося слоя h_см.

8. Расчёт таблицы:

Температура каждого i-ого слоя определяется по формуле:

t_i = t_пов + (t_з - t_пов)

Прочность каждого соответствующего i-ого слоя определяется по формуле:

σ_i = σ_т + 8,5ρ  (Wγ_i - W_б)  (|t_i| - |t_з|)^0,5

Таблица 1

На основе таблицы строится график зависимости прочности и температура каждого слоя от глубины соответствующего слоя от поверхности.

4.   Вывод

Наибольшая температура наблюдается на границах и внутри талого ядра, так как на него оказывается наименьшее воздействие низких температур окружающей среды.

Так как при смерзании сыпучий груз образует монолит, то наименьшая прочность наблюдается как раз на границах и внутри талого ядра.

Наибольшая прочность груза наблюдается на дне вагона, так как в результате действия силы тяжести влага перемещается вниз, поэтому на дне вагона суммарная влажность выше, чем на поверхности груза, то есть образуется больше льда, который и связывает между собой мелкие частицы угля.

Федеральное Государственное Образовательное Учреждение

Высшего Профессионального Образования

Петербургский Государственный Университет Путей Сообщения

Кафедра «Логистика и коммерческая работа»

Лабораторная работа

«Определение положения общего центра тяжести грузов»

Выполнил

студент группы УПЛ-903

Амелин А. С.

Проверил

доцент Янковская Н. Г.

Санкт-Петербург 2011

1.     
Исходные данные

·        таблица параметров грузов и их размещения:

·        схема размещения грузов:

·    параметры платформы:

o  ширина: В_пл = 2770 мм;

o   длина: L_пл = 13000 мм;

o   высота от уровня головки рельса:

§ пола: Н_п = 1310 мм;

§  центра тяжести платформы: h^в_цт = 800 мм;

o  тара: Q_т = 22 т;

o   площадь наветренной поверхности: s_в = 13 м²;

2.      Определить

·        расположение общего центра тяжести всех грузов по длине, ширине и высоте (от уровня пола) платформы;

·        смещение общего центра тяжести всех грузов относительно продольной и поперечной осей платформы и сравнить их с допустимыми значениями;

·        расположение общего центра тяжести вагона с грузом по высоте относительно уровня головки рельса;

·        площадь наветренной поверхности и сравнить её с нормативным значением.

3.      Расчётная часть

температура тяжесть устойчивость груз

1. Нахождение общего центра тяжести по длине:

.1 Определение расстояний от края до центра тяжести каждого груза по длине:

l₁ = l'₁ + L₁/2 = 0 +  = 3000 мм;

l₂ = l'₁ + L₁ + l'₂ + L₂/2 = 0 + 6000 + 0 +  = 7000 мм;

l₃ = l'₁ + L₁ + l'₂ + L₂ + l'₃ + L₃/2 = 0 + 6000 + 0 + 2000 + 400 +  = 9900 мм.

1.2 Определение общего центра тяжести по длине:

l₀ =  = 6286,4 мм

2. Нахождение общего центра тяжести по ширине:

.1 Определение расстояний от края до центра тяжести по ширине:

b₁ = b'₁ + B₁/2 = 400 +  = 1400 мм;

b₂ = b'₂ + B₂/2 = 200 +  = 950 мм;

b₃ = b'₃ + B₃/2 = 300 +  = 1300 мм.

2.2 Определение общего центра тяжести по ширине:

b₀ =  = 1245,4 мм

3. Нахождение общего центра тяжести по высоте:

h₀ =  = 936,4 мм

4. Нахождение смещения общего центра тяжести по длине и ширине вагона:

.1 По длине платформы:

l_см = -l₀ + L_пл/2 = -6286,4 +  = 1213,6 мм

.2 По ширине платформы:

b_см = -b₀ + B_пл/2 = -1245,4 +  = 139,6 мм

5. Определение допускаемости смещения общего центра тяжести и сравнение её с нормативными значениями:

.1 По длине:

l^доп_см = 1808 мм

l^доп_см > l_см

1808 > 1213,6 мм

Груз устойчив по смещению общего центра тяжести по длине. Перевозка груза допустима.

.2 По ширине:

b^доп_см = 264,15 мм

b^доп_см > b_см

264,15 > 139,6 мм

Груз устойчив по смещению общего центра тяжести по ширине. Перевозка груза допустима.

.3 По высоте центра тяжести платформы с грузом от уровня головки рельса:

Н₀ = = 1764,2 мм

Н₀ < 2300 мм

,2 < 2300 мм

Груз устойчив по высоте центра тяжести от уровня головки рельса. Перевозка груза допустима.

5.4 По площади наветренной поверхности:

s₀ = s_в + (Н⁽¹⁾_гр - Н_б)  L⁽¹⁾_гр + (Н⁽²⁾_гр - Н_б)  L⁽²⁾_гр + (Н⁽³⁾_гр - Н_б)  L⁽³⁾_гр =

= 13 +  = 30,8 м²

s₀ < 50 м²

,8 < 50 м²

Груз устойчив по площади наветренной поверхности. Перевозка груза допустима.