1 Расчет приведенного коэффициента теплопередачи ограждения кузова

Основным показателем теплотехнических качеств ограждения кузова изотермического вагона является приведенный коэффициент теплопередачи. Его величина является интегральной характеристикой вагона в целом и зависит от конструкции элементов кузова (крыша, пол, боковые и торцовые стены, окна), свойств изоляционных и строительных материалов, условий эксплуатации, Для тепловой изоляции ограждения кузова вагона следует выбирать высокоэффективные материалы с малыми коэффициентами теплопроводности, плохо впитывающие влагу, стойкие к механическим повреждениям и т.д.

На рисунке 1.1. изображен разрез ограждения вагона с основными размерами. Величины основных размеров грузового вагона рефрижераторной секции приведены в таблице 1.1.

Рис. 1.1- Разрез ограждения вагона

Таблица 1.1- Основные размеры кузова грузового вагона 12-ти вагонной рефрижераторной секции

Наименование	Значение
Наружная длина L, м	17
Длина огражденной части L1, м	15,7
Наружная ширина H, м	3,0
Высота боковой стенки Bб, м	2,45
Радиус сечения крыши:
в средней части R1, м	1,8
у боковых стен R2, м	0,3

Величины слоев ограждения и материалы для грузового вагона 12-ти вагонной рефрижераторной секции приведены в таблице 1.2.

Таблица 1.2- Материалы и толщины слоев ограждения

Элемент ограждения	Толщина/материал
	Слой№1	Слой№2	Слой№3	Слой№4
Пол	1=2 мм оцинк. сталь	2= 48 мм дерево	3=140 мм мипора	4=2мм сталь
Боковая стенка	1=2,5 мм сталь	2=193мм мипора	3=2 мм сталь
Торцевая стенка	1=3 мм сталь	2=193 мм мипора	3=2 мм сталь
Крыша	1=2,5мм сталь	2=236 мм мипора	3=309,5 мм воздух	4=2мм сталь

Рассчитаем площади поверхностей крыши и стен рефрижераторного вагона.

Для определения площади поверхности крыши рассчитаем длину образующей профиля крыши (рисунок 1. 2) по формуле:

, (1.1)

где a=H/2 – большая полуось эллипса, м;

 – коэффициент, зависящий от отношения длин полуосей эллипса b/a;

Величину полуоси b находим по формуле

, (1.2)

где размеры R₁, R₂, H берем из таблицы 1.1,

м.

При b/a=1,1/1,5=0,7, =5,38.

м.

Рисунок 1.2 - Профиль крыши с основными размерами

Площадь крыши находим по формуле:

, (1.3)

м².

Площади стен и пола находим по формулам:

, (1.4)

, (1.5)

, (1.6)

м².

м².

м².

Далее определяем значения фактических коэффициентов теплопередачи каждого i-го элемента ограждения кузова, характеризующих теплотехническое состояние нового вагона по формуле

, (1.7)

где _н -коэффициент теплоотдачи на наружной поверхности вагона, Вт/м²*К,

_н = а +(0,7*( v+15)/L1^0,2),

где а- коэффициент учитывающий лучиятый теплообмен (для летних условий а= 9);

v- скорость движения вагона, 60 км/ч;

_н =9+(0,7*(60+15)/18,6 ^0,2)= 38, 3 Вт/м²*К.

Принимаем _н=73 Вт/м²*К;

_ij - толщина j-го слоя i-го элемента ограждения, м. Значения толщин принимем по таблице 1.2;

_ij - коэффициент теплопроводности материала j-го слоя i-го элемента ограждения, Вт/м²*К. Значения величин принимаем по [1, с.10].

_в - коэффициент теплоотдачи на внутренней поверхности i-го элемента ограждения, Вт/м²*К. Принимаем:

• для крыши _в=9 Вт/м²*К;

• для пола _в=6 Вт/м²*К;

• для стен _в=10 Вт/м²*К.

Вт/м²*К

Вт/м²*К

Вт/м²*К

Вт/м²*К

Кузов вагона внутри имеет продольные и поперечные элементы жесткости, выполненные из металла. В местах их размещения возникают тепловые мостики, увеличивающие коэффициент теплопередачи ограждения. Во время эксплуатации вагона возможно появление зазоров между пакетами теплоизоляции, уплотнение слоев и т.д. Поэтому эти обстоятельства учитываем увеличением значений коэффициентов К_{i факт} до значений расчетных коэффициентов теплопередачи i-го элемента. Для изотермического вагона:

. (1.8)

Вт/м²*К

Вт/м²*К

Вт/м²*К

Вт/м²*К

Значение приведенного коэффициента теплопередачи ограждения кузова вагона определяем по формуле

, (1.9)

где F_i - площадь поверхности i-го элемента ограждения, м²;

m - количество элементов ограждения.

Вт/м²*К.

В соответствии с ГОСТ 12406-79 для изотермических вагонов должно выполняться условие К_пр0,36 Вт/м²*К. К_пр=0,220,36 Вт/м²*К – следовательно требование ГОСТ выполняется.