Đề tài Nghiên cứu, thiết kế toa xe ướp lạnh chở thực phẩm, hoa quả cho đường sắt Việt Nam

L ỜI NÓI ĐẦU: Trong những năm gần đây ngành Đường sắt đã không ngừng nâng cấp, cải thiện về chất lượng phương tiện vận tải, chất lượng phục vụ nhằm nâng cao thị phần vận chuyển trong và nước để đáp ứng được nhu cầu của xã hội. Từ trước đến nay việc vận chuyển rau quả tươi trong nước vẫn do các xe ôtô có buồng lạnh vận chuyển song khi khối lượng vận chuyển lớn và quãng đường vận chuyển dài thì việc vận chuyển bằng ôtô lạnh không đạt hiệu quả cao. Đứng trước nhu cầu của xã hội và nhằm đa dạng hoá loại hình vận chuyển và hình thức vận chuyển thì Ngành đường sắt không thể bỏ qua loại hàng có tính chất bảo quản đặc biệt này, cho nên việc nghiên cứu, thiết kế toa xe ướp lạnh là rất thiết thực. Vì vậy chúng em đã được bộ môn Đầu máy - Toa xe giao làm đề tài: “ Nghiên cứu, thiết kế toa xe ướp lạnh chở thực phẩm, hoa quả cho đường sắt Việt Nam”. Với sự giúp đỡ tận tình của cô Vũ Thị Hoài Thu và các thầy cô giáo trong bộ môn , các bạn cùng lớp, cùng sự nỗ lực. Chúng em đã hoàn thành tốt đồ án mình. Nội dung đề tài gồm các phần chính sau: Chương I: Giới thiệu chung. Chương II: Thiêt kế tổng thể toa xe ướp lạnh chở thực phẩm và hoa quả. Chương III: Tính toán cách nhiệt và chọn điều hoà không khí. Chương IV: Tính toán kiểm nghiệm kết cấu. CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG GIỚI THIỆU HÀNG HOÁ DỄ HƯ HỎNG VÀ CÁCH BẢO QUẢN Rau quả là những thức ăn thiết yếu và gần gũi với con người. Khi mức sống được nâng cao thì tỉ phần rau quả trong khẩu phần ăn cũng được tăng lên. Rau quả cung cấp cho con người nhiều vitamin và khoáng chất, ngoài ra rau quả còn cung cấp cho con người nhiều chất xơ, có tác dụng giảm các độc tố phát sinh trong quá trình tiêu hoá thức ăn. Do vậy, trong chế độ dinh dưỡng của con người rau quả không thể thiếu và ngày càng trở nên quan trọng. Ở nước ta bên cạnh lượng rau quả lớn được tiêu dùng trong nước, rau quả và các sản phẩm của rau quả còn là nguồn hàng hoá xuất khẩu quan trọng. Đặt biệt từ những năm 1999 với chương trình phát triển cây ăn quả của Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn, nhiều nông trường, trang trại chuyên canh rau quả ra đời góp phần làm phong phú, dồi dào thêm nguồn nguyên liệu rau quả trong cả nước. Như khi tới thời vụ hàng tấn dứa, hàng tấn dưa hấu, xoài, vải ... bị hư hỏng hoặc phải bán tháo với giá rẻ vì không thể vận chuyển đi xa hay xuất khẩu được, làm ảnh hưởng đến hiệu quả kinh tế. Qua đó ta thấy việc áp dụng các phương pháp bảo quản rau quả tươi ở Việt Nam vẫn chưa được áp dụng rộng rãi, đúng phương pháp và có hiệu quả. Đó cũng là điểm yếu của các mặt hàng rau quả tươi của Việt Nam trong thị trường xuất khẩu.Vì thế để phân phối, lưu thông rộng rãi rau quả tươi, tăng chất lượng rau quả trên thị trường trong và ngoài nước thì việc áp dụng các phương pháp bảo quản tiên tiến trong qúa trình vận chuyển là vấn đề cần phải chú trọng. Khái niệm về hàng hoá dễ hư hỏng Tất cả các loại hàng hoá không cho phép để lâu trong môi trường bình thường mà phải dùng cách giữ gìn riêng biệt để đảm bảo phẩm chất của chúng đều gọi là hàng hoá dễ hư hỏng bao gồm các loại: thịt, cá, trứng, sữa, hoa quả, rau đậu… Nguyªn lý gi÷ g×n thùc phÈm vµ ®iÒu kiÖn thÝch hîp nhÊt. Quá trình thực phẩm hư hỏng bao gồm hai loại : biến đổi về sinh vật và biến đổi về hoá học. Biến đổi về hoá học chủ yếu là quá trình oxy hoá do vỏ ngoài bị xây sát gây ra, quá trình này thường xảy ra một cách cục bộ và chậm chạp. Biến đổi về sinh vật là nguyên nhân chính làm thực phẩm hư hỏng, do quy trình nảy nở và phát triển của vi sinh vật ở trong thực phẩm, quá trình này diễn ra hết sức mau lẹ, các chất hữu cơ trong thực phẩm bị phân hoá rất nhanh chóng. Bởi vậy, muốn ngăn ngừa thực phẩm khỏi bị hư hỏng thì phải tìm cách giảm bớt sức sống của vi sinh vật. Do nóng, độ ẩm và tình trạng vệ sinh của môi trường xung quanh có ảnh hưởng rất lớn tới đời sống của vi sinh vật. Cho nên biến đổi môi trường xung quanh ( Chỉ cần khống chế một số yếu tố nào đó) là có thể cản trở được sinh sản và phát triển của vi sinh vật, và do đó giữ cho thực phẩm khỏi bị hư hỏng. Nhân tố của môi trường xung quanh bao gồm nhân tố về hoá học và vật lý. Trong các nhân tố về vật lý có độ nóng , độ ẩm, độ sáng …Thay đổi độ nóng của môi trường ngoài thường là ướp lạnh - đây là cách giữ gìn thực phẩm tốt nhất , được dùng nhiều nhất cho đến ngày nay. Như ở nhiệt độ -5o C nhiều loại vi trùng và nhiều loại nấm mốc sẽ sinh nở và phát triển chậm. Khi nhiệt độ xuống thấp tới -10o÷ -15oC, thì vi trùng hoàn toàn ngừng lớn, vì ở nhiệt độ này nước trong thực phẩm đã hoàn toàn kết tinh, vi sinh vật không thể thể lấy các chất dinh dưỡng nữa. Do đó để thực phẩm giữ được nguyên vẹn phẩm chất từ lúc sản xuất tới khi tiêu dùng thì phải luôn luôn giữ thực phẩm ở nhiệt độ thấp. Ướp lạnh không những cản trở quá trình thực phẩm hư hỏng, mà còn giữ gìn được cả mầu, mùi vị, và sinh tố của thực phẩm. Tuỳ theo nhiệt độ ướp lạnh cao hay thấp mà ta chia ra làm giữ lạnh và giữ đông. Giữ lạnh là giữ cho nhiệt độ thực phẩm ở khoảng 4o ÷ 0o C ; còn giữ đông là giữ cho thực phẩm ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ kết đông của nó, lúc này phần lớn nước trong thực phẩm đã kết tinh. Nói chung, thực phẩm giữ đông để lâu hơn thực phẩm giữ lạnh. Tuỳ từng loại thực phẩm khác nhau mà nhiệt độ ướp lạnh thích hợp nhất khác nhau. Ngoài nhiệt độ ra, độ ẩm cũng ảnh hưởng tới phẩm chất thực phẩm; độ ẩm lớn giúp vi sinh vật nảy nở, độ ẩm thấp sẽ làm thực phẩm co ngót và nứt vỡ. Mỗi một loại thực phẩm có độ ẩm thích hợp của riêng mình, phần đông ở trong khoảng 85~95%( xem bảng 1). Bảng 1 giới thiệu nhiệt độ ướp lạnh và độ ẩm thích hợp nhất của một số thực phẩm và thời gian giữ được lâu tương ứng. Bảng 1: Thùc phÈm  NhiÖt ®é ­íp l¹nh  §é Èm t­¬ng ®èi  Thêi gian gi÷ ®­îc l©u nhÊt ( ngµy )   ThÞt lîn gi÷ l¹nh  +1 ÷ -1  80 ÷ 85  10 ÷ 20   ThÞt gia cÇm gi÷ l¹nh  +1 ÷ 0  85  5 ÷ 12   ThÞt lîn gi÷ ®«ng  -9 ÷-18  95 ÷ 100  90 ÷ 360   ThÞt gia cÇm gi÷ ®«ng  -10 ÷ -20  85 ÷ 100  240 ÷ 360   C¸ ®«ng  -9 ÷ -18  95 ÷ 98  120 ÷ 180   T¸o , lª  -0,5 ÷ 0  88 ÷ 92  15 ÷ 30   Nho  -1 ÷ 0  85 ÷ 90  60 ÷ 180   §µo , mËn  -0,5 ÷ 0  88 ÷ 92  15 ÷ 30   D­a hÊu , d­a bë  +3  85 ÷ 90  30 ÷ 90   Rau xanh  -18  95 ÷ 98  180 ÷ 270   C¶i b¾p , xóp l¬  -0,5 ÷ 0  85 ÷ 90  30 ÷ 240   Khoai t©y  +2 ÷ +3  80 ÷ 85  180 ÷ 270   Qu¸ tr×nh ®«ng kÕt cña thùc phÈm. Quá trình làm cho thực phẩm nguội lạnh tới lúc phần lớn nước chứa trong đã kết tinh gọi là quá trình thực phẩm kết đông. Trong dung dịch của thực phẩm có chứa các loại muối nên nhiệt độ kết đông của thực phẩm nói chung thấp hơn 0o C. Khi thực phẩm kết đông tinh thể nước không ngừng tách ra khỏi dung dịch của thực phẩm, nồng độ muối trong dung dịch còn lại tăng lên dần, và điểm băng ngày càng thấp xuống. Khi nhiệt độ xuống dưới điểm kết tinh, toàn bộ nước trong thực phẩm mới kết tinh hết; đối với phẩn lớn thực phẩm nhiệt độ khoảng -60oC. Tuỳ theo quá trình xảy ra nhanh hay chậm mà chia kết đông ra làm hai loại: kết đông nhanh và kết đông chậm. Trong cả hai trường hợp có thể chia quá trình kết đông làm 3 bước: Bước thứ nhất: từ nhiệt độ ban đầu, thực phẩm dần nguội đến nhiệt độ bắt đầu kết đông. Bước thứ hai: thực phẩm liên tục kết đông ở một nhiệt độ nhất định nào đó. Bước thứ ba: từ nhiệt độ kết đông thực phẩm nguội dần tới nhiệt độ giữ lạnh. Có thể thấy trong cả 3 bước này kết đông nhanh xảy ra trong khoảng thời gian ngắn hơn nhiều so với kết đông chậm. Khi kết đông nhanh, dung dịch thực phẩm kết thành những tinh thể nhỏ mịn và sắp xếp đều trong tổ chức thực phẩm, không phá huỷ tổ chức tế bào của thực phẩm. Như vậy, lúc giải đông, dung dịch lại thấm sâu và đều vào tổ chức thực phẩm, hầu như khôi phục hoàn toàn lại mùi vị và phẩm chất dinh dưỡng của thực phẩm. Còn khi kết đông chậm tinh thể dung dịch thô to, phá huỷ tổ chức tế bào; do vậy khi giải đông chỉ một phần dung dịch được ngấm vào tổ chức thực phẩm, một phần tách ra khỏi thực phẩm. Rõ ràng kết đông nhanh tốt hơn nhiều so với kết đông chậm. Các số liệu về không khí bên ngoài Những thông số về khí tượng như nhiệt độ, không khí , độ ẩm tương đối của không khí , bức xạ mặt trời, gió và hướng gió, lượng mưa là những thông số quan trọng để tính toán, thiết kế hệ thống lạnh. Chúng là các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến tổn thất nhiệt của toa xe lạnh. Dòng nhiệt tổn thất này là giá trị cơ bản để tính toán thiết kế năng suất lạnh của hệ thống lạnh. Độ ẩm không khí là thông số để tính toán chiều dầy lớp cách ẩm cho vách cách nhiệt, tránh cho vách cách nhiệt không bị đọng ẩm khuyếch tán từ không khí bên ngoài vào; ngoài ra còn dùng để tính kiểm tra đọng sương vách ngoài. Gió và tốc độ gió có ảnh hưởng đến dòng nhiệt tổn thất do sự tăng cường trao đổi nhiệt đối lưu bên ngoài giữa không khí và vách. Gió và mưa là cơ sở để thiết kế bao che, tránh cho cơ cấu cách nhiệt không bị thấm ẩm, làm mật khả năng cách nhiệt, làm giảm tuổi thọ cũng như hiệu quả cách nhiệt của vách. Khí hậu Việt Nam chia ra làm hai miền chủ yếu: Miền Bắc, từ đèo Hải Vân trở ra, có hai mùa hè và đông rõ rệt. Mùa hè nóng và ẩm, nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất trên 30oC. Nhiệt độ tối cao ghi nhận được trong bóng râm lên tới hơn 40oC. Mùa đông giá rét, ở các vùng Tây Bắc có khi có băng giá , trên núi có thể có tuyết. Ở các vùng trung du và đồng bằng, thời tiết có dịu hơn do gần biển ngưng nhiệt độ trung bình tháng lạnh nhất trong năm cũng từ 10oC đến 15oC, nhiệt độ tối thấp ghi nhận được từ 3oC đến 5oC. Miền Nam, từ đèo Hải Vân trở vào có thể chia làm hai mùa, mùa khô và mùa mưa. Nhiệt độ trong năm tương đối ổn định, độ chênh nhiệt độ giữa các mùa không qua cao từ 6o đến 7o. Ở toàn bộ Miền Nam hầu như không có cảm giác mùa đông. Để tính toán thiết kế hệ thống lẽ ra phải sử dụng nhiệt độ cao nhất đã quan sát được ở các địa phương, để đạt được độ an toàn tuyệt đối nhưng công suất máy lớn, vốn đầu tư ban đầu cao. Để giảm vốn đầu tư người ta chọn nhiệt độ bên ngoài để tính là nhiệt độ trung bình. Nếu muốn an toàn tuyệt đối cho hệ thống thì tăng nhiệt độ tính toán lên 10%. Bảng 2 thống kê độ ẩm và nhiệt độ trung bình của các địa phương trong cả nước dùng để tính toán thiết kế hệ thông lạnh cho toa xe. Bảng 2: TT  Địa phương  Nhiệt độ (oC)  Độ ẩm ( %)     Trung bình cả năm  Mùa hè  Mùa đông  Mùa hè  Mùa đông   1 2 3 4 5 6 7 8 9 10  Lai Châu Điện Biên Lào Cai Sa Pa Sơn La Mộc châu Sông Mã Hà Giang Tuyên Quang Cao Bằng  23,1 22,0 22,8 15,3 21,0 18,5 22,4 22,6 23,0 21,5  37,7 36,9 37,8 28,2 35,6 31,8 36,8 37,6 37,1 37,2  9,0 5,9 7,7 4,1 4,0 4,9 5,9 7,2 6,7 6,1  80 82 81 88 76 81 78 81 84 79  80 82 85 86 78 85 80 86 83 78   11 12 13 14 15 16 17 18 19 20  Lạng Sơn Thái Nguyên Bắc Cạn Bắc Giang Hòn Gai Móng Cái Vĩnh Yên Yên Bái Việt Trì Tam Đảo  21,3 23,0 22,0 23,3 22,9 22,5 23,6 22,7 23,3 18,0  35,7 37,2 37,2 37,6 36,2 35,2 37,4 37,2 37,5 30,8  6,1 8,0 6,2 8,3 9,2 6,6 8,0 7,4 8,4 5,0  82 82 84 83 82 86 81 87 83 89  76 78 82 77 77 79 78 88 82 86   21 22 23 24 25 26 27 28 29 30  Hà Nội Hải Dương Hưng Yên Phủ Lý Hải Phòng Thái Bình Sơn Tây Hòa Bình Nam Định Ninh Bình  23,4 23,5 23,3 23,0 23,5 23,2 23,2 23,2 23,5 23,5  37,2 36,6 37,4 36,7 37,0 37,2 37,6 38,6 37,4 37,0  8,4 8,4 8,7 9,3 9,6 9,6 8,5 7,2 9,0 9,9  83 83 85 86 83 82 84 83 82 81  80 80 82 83 76 84 82 83 84 83   31 32 33 34 35 36 37 38 39 40  Nho Quan Thanh Hóa Yên Định Hồi Xuân Vinh Tương Dương Hà Tĩnh Đồng Hới Quảng Trị Huế  23,4 23,6 23,5 23,1 23,9 23,7 23,9 24,4 25,0 25,2  38,1 37,5 37,1 38,4 38,0 39,5 37,5 38,2 37,1 37,3  7,7 10,1 9,1 8,5 9,7 8,8 11,3 12,1 13,3 13,1  81 82 83 86 74 81 75 72 74 73  82 84 83 85 89 82 90 88 90 90   41 42 43 44 45 46 47 48 49 50  Đà nẵng Quảng ngãi Quy nhơn Playcu Buôn ma thuột Tuy hòa Nha trang Liên khương Bảo lộc Phan thiết  25,6 25,8 26,7 21,7 23,4 26,5 26,5 21,0 21,3 26,6  37,7 37,8 37,9 32,2 36,0 37,0 36,6 31,9 31,6 34,9  14,9 16,0 17,8 14,5 12,3 18,2 17,7 10,0 8,8 17,2  77 81 74 76 82 73 79 76 83 82  86 89 82 76 80 84 78 74 81 76   51 52 53 54 55 56 57 58 59 60  Phước long Lộc ninh Vũng tàu Hiệp hòa Mỹ tho Vĩnh long Sóc trăng Cần thơ Côn sơn Rạch giá  26,2 26,0 25,8 27,7 27,9 26,6 26,8 26,7 27,1 27,3  36,6 36,2 35,1 36,6 36,8 34,7 35,9 37,3 32,9 35,4  15,6 14,5 18,4 15,9 17,9 18,9 19,0 17,4 21,2 18,1  69 75 85 77 74 76 77 78 81 79  69 72 82 76 78 78 80 82 78 78   61 62 63 64  Phú quốc Cà mau Hoàng sa TP Hồ Chí Minh  27,0 26,5 26,8 27,0  35,0 35,7 35,6 37,3  18,9 18,3 18,4 17,4  81 81 83 74  77 83 82 74   GIỚI THIỆU VỀ CÁC LOẠI TOA XE ƯỚP LẠNH Từ trước những năm giải phóng, ở nước ta đã sử dụng toa xe ướp lạnh để chuyên chở các loại thực phẩm đặc biệt là thịt, cá…với các loại toa xe ướp lạnh do Trung Quốc, Liên Xô viện trợ là các loại toa xe ướp lạnh bằng nước đá hoặc muối. Sau này giải phóng, do các toa xe đã bị hư hỏng nghiêm trọng và do tình hình xã hội lúc bấy giờ nên các toa xe ướp lạnh đã không được sửa chữa hay nhập mới nữa và đến nay thì không còn chiếc nào nữa. Toa xe ướp lạnh bằng lồng nước đá đặt hai đầu Trước kia loại toa xe ướp lạnh này được dùng nhiều ở Liên Xô và một số nước Đông Âu. Như hình 1.1 chỉ rõ : dựa sát hai thành đầu toa xe có đặt đứng hai lồng nước đá hình khối chữ nhật. Song vì một số khuyết điểm nên hiện nay đã ngừng sản xuất.
Hình 1.1: Toa xe ướp lạnh lồng nước đá đặt hai đầu. Khuyết điểm chính của toa xe có lồng nước đá đặt ở hai đầu là: Nhiệt độ trong toa xe không đều, nhiệt độ vùng dưới lồng nước đá thấp, mà vùng trên (nhất là chỗ gần cửa) nhiệt độ quá cao. Nhiệt độ chênh lệch lớn nhất tới 10oC. Nhiệt độ từ lúc cấp nước đá lần trước đến lúc cấp nước đá lần sau trong toa xe là không đều. Vì có lồng nước đá mà không gian xếp hàng hoá giảm bớt (khoảng 20%). Khi nước đá tiêu hao 30 ( 40% là phải cấp thêm nước đá, do vậy tăng thêm lần cấp nước đá và thời gian dừng xe. Toa xe ­íp l¹nh hòm nước đá đặt trên mui Ở Liên Xô, từ tháng 6 năm 1954 trở đi chỉ sản xuất loại toa xe ướp lạnh này. Từ quan điểm vật lý mà xét, sự lưu thông không khí trong loại toa xe này hợp lý nhất, như hình 1.2 chỉ rõ lưu thông không khí như vậy, không những độ nóng không khí các điểm trong xe đều nhau, mà độ nóng trong khoảng thời gian giữa hai lần cấp nước đá sát nhau cũng chênh lệch nhau nhỏ.
Hình 1.2: Sự lưu thông không khí của toa xe lồng nước đá đặt trên mui Thùng xe và cửa của loại toa xe ướp lạnh này đều là kết cấu thép, giống như loại lồng nước đặt ở hai đầu, kết cấu lớp vật liệu cách nhiệt cũng như vậy. Ghi sàn xe bằng kim loại, cũng có khi bằng gỗ, cao 120mm, sự sặp xếp của ghi sàn sao cho không khí lưu thông được theo chiều ngang tức là các thanh dọc đặt trên các thanh ngang. Hòm nước đá mỗi toa xe có 6 chiếc, tổng dung tích là 10,2m3 , bề mặt làm lạnh là 74m2, chứa 6 tấn nước đá. Mỗi một hòm gồm 2 hòm nhỏ nối liền (theo chiều ngang) lại với nhau bằng thép góc ( đồng thời có tác dụng phân chia nước đá cho đều) . Mỗi một hòm đều có nắp đậy cách nhiệt (nắp 2 cánh), và các nắp đều khóa chặt. Theo chiều dọc cứ hai hòm nước đá được nối lại với nhau bằng ống đường kính 100mm, và mỗi một cặp như vậy có một ống xả nước muối. Ống xả nước muối bao gồm ống xả trên, ống xả dưới và van. Ở chỗ cao khoảng 2/3, ống xả trên có cửa tràn, phần nước muối trong hòm nếu quá nhiều sẽ tràn qua cửa tràn ra ngoài. Đầu trên ống xả thò ra ngoài mui xe, ở đầu có tay vặn. Qua đầu trên, dùng dây thép có thể lau rửa ỗng xả. Đầu dưới ống xả trên có vòng đệm cao su 3 để đóng kín cửa xả nước hòm nước đá. Đầu ống xả thò ra ngoài mui xe được chụp kín bằng nắp đậy gỗ bọc vỏ thép. Để ngăn ngừa cửa tràn và cửa van bị tắc, bên ngoài ống xả có ống bảo hộ, ống này làm bằng thép lá tráng kẽm có đục nhiều lỗ hổng. Đầu trên ống xả dưới nối tiếp kín với van xả, đầu dưới thò ra ngoài sàn xe. Một toa xe có treo 6 ống xả đường kính 75mm (mỗi bên đặt 3 ống). Để thải hết nước và căn bẩn ra ngoài, ở chỗ gần cửa có 2 ống xả xuyên qua sàn xe, đầu trên các ống này vừa vặn bằng mặt sàn xe, đầu dưới thì cắm vào trong bát xả. Phần đông các toa xe sản xuất trước năm 1957, cơ cấu xả nước đặt luôn trong hòm nước đá, các xe sản xuất sau này thì đặt ống xả trên đường nối thông giữa các hòm nước đá. Về nguyên lý tác dụng các kiểu ống xả này đều như nhau, nhưng các kiểu mới thì có cấu tạo đơn giản hơn, sử dụng tiện lợi hơn. Ngoài ra, trong toa xe còn có các thiết bị kiểm tra độ nóng, thường mỗi toa xe có 3 nhiệt kế, sắp đặt như sau: một nhiệt kế đặt ở thành bên gần chỗ cửa, còn 2 nhiệt kế kia đặt ở giữa hai thành đầu. Bảng chỉ nhiệt kế ở thành bên và một nhiệt kế ở thành đầu đặt ở mặt ngoài thành đầu, như thế không cần phải mở cửa mà vẫn biết được nhiệt độ bên trong toa xe. Bảng chỉ của nhiệt kế còn lại đặt ở trong thành bên chỗ gần cửa để đo độ nóng khi xếp hàng hóa vào xe. So với toa xe ướp lạnh lồng nước đá đặt ở hai đầu, thì toa xe ướp lạnh hòm nước đa đặt ở trên mui có các ưu điểm chính sau đây: Nhiệt độ trong xe thấp hơn, đều đặn hơn. Thực tế chỉ rõ nhiệt độ trong xe giữ được trong khoảng 8 ( 10C. Khi nhiệt độ ngoài trời thay đổi, cũng như khi lượng nước trong hòm giảm bớt, nhiệt độ trong xe cũng thay đổi rõ rệt. Hầu như trước lúc nước đá chảy hết, hòm nước đá vẫn làm việc bình thường được. Thường cứ 3-4 ngày đêm mới phải cấp nước đá một lần, nhờ đó giảm bớt thời gian dừng xe ở dọc đường, tăng nhanh vận tốc chạy tầu. Vì hòm nước đá đặt trên mui, nên gian buồng hàng hóa được mở rộng (tăng khoảng 25 ( 30%). Toa xe ướp lạnh hòm nước đá kiểu kết hợp Như đã biết thiếu sót lớn nhất của toa xe ướp lạnh lồng nước đá đặt ở đầu là độ nóng không khí trong toa xe không đều, ở vùng phía trên có độ nóng cao nhất, hàng hóa xếp ở đó dễ hư hỏng. Để khắc phục thiếu sót này Liên Xô đã chế tạo một loại toa xe ướp lạnh mới, trong đó đặt thêm hòm nước đá ở vùng phía trên cửa (chứa được một tấn nước đá) nhờ vậy độ nóng xuống thấp rõ rệt, nhiệt độ trong toa xe đều đặn hơn nhiều. Loại toa xe này là kiểu hòm nước đá kết hợp. Qua dùng thử, thấy so với toa xe ướp lạnh lồng nước đá đặt ở đầu, nhiệt độ không khí trong toa xe kiểu kết hợp trung bình thấp hơn 3 ( 4oC, chênh lệch độ nóng giữa các điểm trong toa xe không vượt quá 4 ( 5oC. Hòm nước đá phụ bao gồm có 2 hòm nhỏ, làm bằng thép lá dầy 3mm, cửa cấp nước đá cũng ở trên mui, ống xả nước gồm 2 đường ống nối liền với hòm nước đá, đặt sát vào thành bên, xuyên qua gian buồng đặt hàng hóa. Nước đá trong hòm này chỉ được xả lúc nạp nước đá thôi. Toa xe ướp lạnh dùng CO2 thể cứng Mặc dù giá thành sản xuất CO2 thể cứng hiện nay còn rất cao, song vì nhiệt bốc hơi lớn và có thể đạt tới nhiệt độ thấp, nên trên toa xe ướp lạnh vẫn dùng. Toa xe ướp lạnh CO2 thể cứng tăng thêm được trọng tải (trọng lượng CO2 thể cứng cần thiết chỉ bằng 1/8 trọng lượng nước đá), tăng thêm vận tốc, vì không phải xả nước và nước muối, nên cải thiện được chất lượng lớp vật liệu cách nhiệt. Đối với toa xe ướp lạnh nước đá, đường ray và các chi tiết của nó luôn luôn bị nước muối làm ẩm ướt, dễ rỉ mục, đối với toa xe ướp lạnh dùng CO2 thể cứng tránh được hiện tượng này. Song trong toa xe ướp lạnh dùng CO2 thể cứng khó giữ cho độ nóng trong xe được đều đặn, khó điều tiết nhiệt độ trong xe. Có 2 cách làm lạnh bằng CO2 thể cứng: trực tiếp và gián tiếp. Làm lạnh trực tiếp là sau khi bốc hơi, hơi CO2 tiếp xúc trực tiếp với hàng hóa. Khi nồng độ CO2 trong không khí vượt quá 10% thì gây ảnh hưởng xấu tới người và hàng hóa. Làm lạnh gián tiếp là sau khi bốc hơi và hút nhiệt, hơi CO2 từ hòm kín xả ra ngoài trời. Cũng có thể là CO2 thể cứng làm cho hơi nước ( của một chất lỏng dễ bốc hơi) ngưng tụ thành nước, nước lỏng này lưu thông trong đường ống xoắn ruột gà đặt trên mui xe, nước lỏng hút nhiệt của hàng hóa rồi lại bốc hơi. Cách làm lạnh đơn giản nhất là đặt CO2 thể cứng vào trong bình chứa ( chứa được 200kg), ngoài bình chứa có gắn nhiều tấm tản nhiệt, lại dùng quạt để lưu thông không khí. Toa xe ướp lạnh sử dụng máy móc Sử dụng toa xe ướp lạnh máy móc trên đường sắt đã đem lại nhiều hiệu quả tốt: cải thiện được chất lượng hàng hoá, nâng cao vận tốc vận chuyển. Hiện nay đoàn tầu ướp lạnh máy móc có các loại sau đây: Đoàn tàu ướp lạnh tập trung, dùng nước muối lạnh truyền tới các toa. Thuộc loại này có đoàn tàu 23 toa và đoàn tàu 12 toa. Tổ toa xe ướp lạnh phát điện tập trung, làm lạnh riêng biệt. Thuộc loại này có tổ 5 toa và tổ 3 toa. Toa xe ướp lạnh đơn chiếc (có đủ hệ thống phát điện và hệ thống làm lạnh). Nguồn sản xuất lạnh trên các loại toa xe kể trên chủ yếu là máy nén hơi nước. Có hai cách làm lạnh: trực tiếp và gián tiếp. Làm lạnh trực tiếp: được dùng trên các tổ toa xe 5 toa và tổ 3 toa, và cả trên toa xe đơn chiếc. Trong đó có bộ bốc hơi được đặt ngay trong gian hàng hoá. Làm lạnh gián tiếp: được dùng trên các đoàn tau 23 toa và đoàn tàu 12 toa. Nguyên lý cấu tạo khác với làm lạnh trực tiếp ở chỗ: bộ bốc hơi không đặt ở trên một chiếc toa xe cùng với máy nén và các phần khác của hệ thống làm lạnh, dùng nước muối làm vật đưa truyền lạnh tới các toa xe hàng. a) Toa xe ướp lạnh tập trung dùng nước muối Sau khi được làm lạnh, nước muối từ bộ bốc hơi được máy bơm bơm vào đường ống chính chảy tới nhóm đường ống làm lạnh nhóm ống làm lạnh được treo ở dưới trần các toa xe hang hoá; sau đó nước muối đã nóng lại mem theo đường ống chính chảy trở về bộ bốc hơi. Cứ thế, nước muối được tuần hoàn liên tục, mang nhiệt từ các gian hàng hoá đưa truyền cho chất làm lạnh ( trao đổi ở bộ bốc hơi). Nước muối thường dùng là CaCl2 Đương nhiên bên cạnh các ưu điểm , các toa xe ướp lanh máy móc cũng kèm theo các khuyết điểm : cấu tạo phức tạp, vận dụng, sửa chữa khó khăn, vốn đầu tư lớn. b) Toa xe ướp lạnh đơn chiếc Toa xe bảo đảm vận chuyển các loại hàng hóa như sau: hàng hóa ướp đông, nhiệt độ trong gian buồng hàng hóa giữ ở -20oC khi nhiệt độ không khí ngoài trời là +30oC ; rau bí , hoa quả, khi nhiệt độ không khí ngoài trời là +30oC trong hai ngày đêm. Bệ toa xe có xà dọc giữa. Thùng xe kết cấu hàn toàn kim loại, mặt ngoài thành xe và mui xe bọc bằng thép lá dầy 3mm , mặt trong lát gỗ ván dầy 10mm. Thùng xe lót vật liệu cách nhiệt mi-pô-ra, thành bên dầy200mm, mui xe dầy 220mm,sàn xe dầy 110mm. Hệ số truyền nhiệt trung bình của gian buồng hàng hóa là 1,26 kj/m2.giờ.oC. Trong gian buồng hàng hóa có hệ thống thông gió cưỡng bức. Ngoài gian buồng hàng hóa, toa xe còn có gian buồng máy móc. Trong gian buồng máy móc có đặt hai trang trí làm lạnh máy nén Ø12. Mỗi một trang trí bao gồm máy nén hai xylanh kiểu đứng, bình phân tách dầu nhờn, bộ ngưng tụ kèm theo thùng chứa, máy làm lạnh không khí, các thiết bị điều chỉnh tự động và kiểm tra độ nóng. Năng lượng làm lạnh của máy nén là 52.000 kj/giờ ứng với số vòng quay là 940 vòng/phút. Không khí để làm lạnh máy nén được máy quạt cấp vào qua cửa nạp gió và thải ra ngoài qua một cửa lưới. Máy quạt công suất 0,63 kw khi vòng quay 2800 vòng/phút. Bộ ngưng tụ tấm mỏng làm lạnh bằng không khí , có bề mặt truyền nhiệt là 76 m2, đặt ở dưới trần xe. Không khí dùng cho bộ ngưng tụ được cấp vào bằng một máy quạt ly tâm sản lượng gió 5,160 m3/giờ, động cơ điện công suất 1,1kw khi số vòng quay 2,800 vòng/phút. Bộ bốc hơi bao gồm sáu nhóm đường ống có tấm tỏa nhiệt đồng. bộ bốc hơi của cả hai trang trí làm lạnh được lắp chung trong một máy làm lạnh, được ngăn cách nhau bằng một bức vách chắn ( bằng kẽm), bức vách này còn có tác dụng dẫn không khí lưu thông. Bề mặt tỏa nhiệt của cả bộ làm lạnh không khí là 153 m2. Trạm điều chỉnh đặt ở trong gian buồng máy móc, bao quanh ngoài được cách nhiệt. Trạm điều chỉnh có hai van điều tiết độ nóng ( một cho độ nóng bốc hơi t = -30o C , và một cho t = -10oC ) và hai van điều tiết nước muối; hai van nước muối này có cùng một rơle nhiệt đặt ở trong gian buồng hàng hóa. Sức ép chất làm lạnh được kiểm tra bằng một đồng hồ sức ép đặt ở một bảng riêng, đồng hồ sức ép nối thông với công tác điện của động cơ điện dùng cho máy nén, khi sức ép đạt tới 15at thì động cơ ngưng làm việc. Phần trên của bộ làm lạnh được nối thông với đường ống thông gió bằng một đường ống. Để lưu thông không khí , cùng hai máy quạt. công suất của đồng cơ máy