Определение приведенного коэффициента теплопередачи ограждения помещения

Значение приведенного коэффициента ограждения помещения вагона вычисляется по формулам, приведенным в [1,3, 5, 6, 7, 10, 13]. При этом коэффициенты теплопередачи элементов ограждения (крыши, пола, окон, боковых и торцовых стен) вычисляют, принимая элемент ограждения за многослойную плоскопараллельную стенку.

Коэффициент теплоперехода на внутренней поверхности ограждения принимают: для стен и крыш 9 Вт/м² · К, для пола 6 Вт/м² · К.

Величину коэффициента теплоперехода на наружной поверхности ограждения, зависящую от средней скорости движения поезда, вычисляют по формуле

a = a + (1)

где a- коэффициент, учитывающий лучистый теплообмен (для летних условий a = 9 Вт/м² · К);

L - длина теплопередающей поверхности помещения вагона, м.

Значение средней скорости движения поезда v, км/ч, выбирается студентом самостоятельно.

Толщина однородных слоев ограждения и другие линейные размеры вагона выбираются самостоятельно - см. [З, 6, 8,9,10].

При теплотехнических расчетах вагонов не учитывают часть кузова, занятую “холодными” тамбурами пассажирских вагонов или машинными отделениями рефрижераторного подвижного состава.

Порядок расположения слоев ограждения с указанием их толщины для каждого элемента ограждения показывают в виде эскизов в пояснительной записке или узлами и сечениями на первом листе графической части работы.

Для теплоизоляции ограждения следует применять новые пористые и ячеистые пластмассы [3], отвечающие требованиям, предъявляемым к материалам для ограждения помещения вагона.

Кузов вагона внутри имеет продольные и поперечные элементы жесткости, выполненные из проката. В местах их размещения создаются несквозные тепловые мостики, увеличивающие коэффициент теплопередачи ограждения. Во время эксплуатации вагона возможно появление зазоров между пакетами изоляции. При выполнении контрольной работы эти фактору следует учитывать увеличением значений коэффициентов К_1, полученных при подсчете, для пассажирских вагонов примерно на 60% и для рефрижераторного подвижного состава на 50%.

Если ограждение кузова вагона является элементом для расчета и конструирования, то наличие тепловых мостиков следует учитывать более точно, применяя метод, предложенный К. Ф. Фокиным.

При вычислении приведенного коэффициента теплопередачи ограждения следует руководствоваться [3, 6, 8, 9, 10].

Теплотехнический расчет

Параметры воздуха в пассажирском помещении следует выбирать по условиям комфорта. Для него нужно принимать температурный режим в зависимости от температуры воздуха снаружи вагона по [3,4, 6] и относительную влажность в пределах 40 - 60%.

Испаритель холодильной машины при комфортном кондиционировании воздуха должен обеспечить отвод всего избыточного тепла, поступающего в пассажирское помещение через ограждение, с воздухом, подаваемым вентиляцией и инфильтруемым, от действия солнечной радиации, от электрических машин и аппаратов, от пассажиров, а в случае осушения воздуха - и от конденсата, выпадающего из охлаждаемого воздуха на поверхность испарителя.

Расчет параметров воздуха необходимо вести по условию мокрого охлаждения с помощью тепловой диаграммы влажного воздуха "i - d". Методика расчета приведена в [5, 11, 18].

В пояснительной записке должна быть показана принципиальная схема воздушных каналов системы кондиционирования с использованием рециркуляции воздуха. На схеме следует обозначить параметры воздуха в наиболее характерных точках.

Количество тепла, прошедшее через ограждение, надо подсчитывать по приведенному коэффициенту теплопередачи ограждения, определенному в проекте. Расчетная формула имеется в [3, 6, 7, 10].

С инфильтруемым воздухом поступает в помещение примерно 15% тепла от количества, прошедшего через ограждение.

Для определения тепла, вносимого наружным воздухом при вентиляции, нужно предварительно задаться количеством наружного воздуха, подаваемым на одного пассажира [4,6].

Теплоприток в помещение вагона от действия солнечной радиации следует определять по среднесуточной интенсивности солнечного облучения, коэффициентам поглощения солнечных лучей, коэффициентам теплопередачи облучаемых элементов ограждения и коэффициенту теплоперехода на наружной поверхности. При определении тепла, поступающего через застекленную часть окон, необходимо учитывать прохождение тепловых лучей через стекла. Могут быть использованы расчетные формулы, имеющиеся в [,3, 6, 7, 12].

Тепловыделения Q_эл работающего электрического оборудования, размещенного в вагоне, подсчитывают с учетом мощности двигателя вентилятора, его коэффициента полезного действия и мощности аппаратуры автоматического управления, которая равна 0,3 - 0,4 кВт. Формулы для вычисления Q_эл приведены в [3, 6, 12].

Люди, находящиеся в пассажирском помещении, выделяют как скрытое, так и ощутимое тепло. При тепловой и влажностной обработке воздуха следует учитывать обе составляющие. Величины тепловыделений человека и расчетные формулы приведены в [3, 4].

Порядок теплотехнического расчета грузового помещения вагонов рефрижераторного подвижного состава зависит от рода груза, предусмотренного заданием. В проекте следует принимать, что под погрузку подают вагоны предварительно охлажденными.

При перевозке мороженого груза тепло в грузовое помещение вагона поступает снаружи через ограждение и неплотности, вследствие разности значений температуры воздуха снаружи и внутри, от солнечной радиации, действующей на вагон.

Теплоприток через ограждение пропорционален площади наружной поверхности ограждения, приведенному коэффициенту теплопередачи, определенному ранее, и градиенту температуры. За расчетное значение температуры воздуха в грузовом помещении для мороженого груза рекомендуется принимать минус 20 °С.

Через неплотности в помещении поступает 10% количества тепла, прошедшего через ограждение.

Теплоприток в грузовое помещение от действия солнечной радиации определяют так же, как и для пассажирского помещения, но при отсутствии застекленных частей ограждения.

При транспортировании свежих плодов и овощей, загружаемых в вагон предварительно охлажденными, имеют место следующие теплопритоки в грузовое помещение:

1) через ограждение вследствие градиента температуры воздуха снаружи и внутри;

2) через неплотности;

3) от солнечной радиации;

4) от вентиляционной установки и циркуляционных агрегатов;

5) от груза;

6) с наружным воздухом, подаваемым вентиляцией.

Интенсивность первых четырех теплопритоков определяется так же, как и для мороженого груза. В рассматриваемом случае за расчетное значение температуры воздуха в грузовом помещении принимается - 4 °С. При подсчете четвертого источника следует суммировать мощность электродвигателей агрегатов вентиляции и циркуляции.

Свежие плоды и овощи в процессе жизнедеятельности выделяют тепло. Приток тепла от груза пропорционален интенсивности тепловыделения груза и весу груза

Q_гр = qG_гр (2)

где q - тепловыделение груза, кВт/т;

G_гр - масса груза, т.

Значения для различных грузов приведены в [7, 10].

Количество тепла Q_в поступающее с наружным воздухом, подаваемым вентиляцией, зависит от интенсивности вентиляции и разности энтальпий воздуха снаружи и внутри грузового помещения. Величину Q_в можно вычислить по формулам, приведенным в [3]. Теплосодержание воздуха при вычислении Q_в можно определить по его температуре и относительной влажности с помощью диаграммы влажного воздуха i – d или расчетным путем по формулам, имеющимся в [4]. Относительную влажность воздуха в грузовом помещении принимают по [3, 9, 10].

Количество тепла Q_вц, выделяемого вентиляторами - циркуляторами в единицу времени, размещенными с двигателями в грузовом помещении, пропорционально количеству электрической энергии, подведенной к электромоторам. Q_вц подсчитывают с учетом числа вентиляторов-циркуляторов и времени их работы в течение суток по формулам, приведенным в [3].

Если грузят плоды и овощи, не подвергавшиеся термической обработке, то их охлаждают в вагоне. При перевозке таких грузов суммарный теплоприток в грузовое помещение складывается из шести выше рассмотренных факторов, имеющих место при перевозке охлажденного груза, плюс тепло, отнимаемое от груза в процессе его охлаждения. Интенсивность последнего теплопритока подсчитывают по формуле, приведенной в [10].

Вес груза нетто G_гр и вес тары G_т связаны между собой соотношением G_т = 0,15 G_гр. Вес груза брутто следует принимать, исходя из заданной грузоподъемности вагона и норм загрузки рефрижераторного подвижного состава, взятым из [3, 11], с учетом наиболее эффективного использования полезного объема грузового помещения вагона. Значения теплоемкостей груза и тары берутся из [10, 13].

Продолжительность охлаждения груза вычисляется аналитически [,3, 12]. Для ориентировочных расчетов время охлаждения груза можно принять равным 50 ч.