Вариант 6 КУРСОВАЯ + ЛАБЫ / Курсовая / Курсовая работа Крюков.Н.С

Lинф – количество инфильтрационного воздуха, проникающего через технологические отверстия и неплотности ограждений кабины, кг/с

Принять для всех вариантов - Lинф = 0,02 г/с = 0,00002 кг/с

ср – изобарная теплоемкость воздуха, ср = 1005 Дж/кгК

2.5 Теплопоступления излучением от солнца

При расчете тепло-влажностного баланса следует иметь в виду, что наибольшие тепловые нагрузки на систему кондиционирования воздуха транспортного средства в летнем режиме эксплуатации будут наблюдаться в условиях стоянки. Это связано с максимальными потоками, поступающими от солнечного излучения, которые приводят к значительному перегреву наружных поверхностей ограждений.

Условия для расчета:

1)Стоянка локомотива на открытых путях в солнечную погоду 12-16

часов дня местного времени.

2)Принимаем направление кабины с севера на юг.

Теплопоступления излучением от солнца определяются по формуле:

(6)

ср

бс

непр

ср

непр

ср

луч =

кр

крыша

кр

+

бс

юг

+

лс

лс

вост

н

н

н

+

окно +

окно , Вт

юг

ок

бс

вост

ок

лс

луч =

0,5 3,2 2,5 1113

+

0,7 2,5 2,5 339

+

0,7 2,3 2,5 103

15

15

15

+ 339 0,7 0,7 + 103 0,7 1,7 = 711,993 Вт

где Акр, Абс, Алс – поглощательные способности соответственно крыши, боковой стенки, лобовой стенки. Акр = 0,5, Абс = Алс = 0,7;

Fкр, Fбс, Fлс – наружные площади соответственно крыши, боковой стенки,

лобовой стенки;

Iкр, Iюг, Iвост – поток суммарной солнечной радиации поступающий на ограждение в солнечную погоду 12-16 часов дня местного времени

11

соответственно на крышу, с юга на боковую стенку, с востока на лобовую стенку

Iкр, = 1113 Вт/м2, Iюг = 339 Вт/м2, Iвост = 103 Вт/м2;

αн – коэффициент теплоотдачи с наружной стороны ограждения, для условия стоянки при температурах наружного воздуха 22-40 0С αн =15 Вт/м2К;

D – коэффициент пропускания оконного стекла, D = 0,7.

лснепр- площадь лобовой стенки кабины за вычетом из нее площади окна, м2лсокна- площадь окна лобовой стенки кабины, м2

бснепр- площадь одной боковой стенки кабины за вычетом из нее площади окна,

м2

бсокна − площадь окна одной боковой стенки кабины, м2

2.6 Теплопоступления от людей

Теплопоступления от человека зависят от интенсивности его работы,

состояния воздуха в помещении, а также от защитных свойств одежды.

Явную теплоотдачу от одного человека можно определить по формуле:

(7)

1чел = инт од(2.5 + 10,36 √ в) (35 − в) , Вт

1чел = 1,07 0,65 (2,5 + 10,36 √0,5) (35 − 26) = 61,504 Вт

где βинт. – коэффициент учета интенсивности работы, принимаемый для легкой работы – 1,0; для средней работы – 1,07; для тяжелой работы – 1,15.

Wв – не учитывается

βод. – коэффициент учета теплозащитных свойств одежды, принимаемый для легкой одежды – 1,0; для обычной одежды – 0,65; для утепленной одежды

– 0,4.

Wв – подвижность воздуха в помещении, м/с.

Теплопоступления от всех людей:

(8)

чел = 1чел , Вт

12

чел = 3 61,504 = 184,512 Вт n – количество людей в кабине.

Рабочая бригада – машинист, помощник, инструктор, n =3

2.7 Теплопоступления от оборудования

Теплопоступления от работающего в кабине электрооборудования определяется по формуле:

(9)

об = , Втоб = 50 Вт

где N – мощность электрооборудования в Вт.

к= к1×к2×к3×к4 – коэффициент, учитывающий фактическое использование мощности и к.п.д. теплопоступления от оборудования в помещение.

к1= 0,7÷0,9 – коэффициент, учитывающий используемую фактическую мощность оборудования к2= 0,5÷0,8 – коэффициент, учитывающий загрузку оборудования

к3= 0,5÷1,0 – коэффициент, учитывающий одновременность работы оборудования

к4= 0,15÷0.95 – коэффициент, учитывающий долю перехода электроэнергии в тепловую, поступающую в воздух помещения.

Оборудование, которое выделяет тепло в кабину – это электронное оборудование, расположенное в пульте управления. Тепловыделения от такого оборудования незначительны, поэтому принимаем для всех вариантов

Qоб. = 50 Вт.

2.8 Поступление влаги в кабину

Основными источниками поступления влаги в помещения являются люди и поступающий в помещение инфильтрационный воздух.

Поступление влаги в кабину – это так называемая «скрытая» теплота,

вносимая в кабину, которая определяется по формуле:

13

(10)

	скр =	( в.чел + в.инф)	, Вт
		3600
скр =	(0,195 + 0,00059) 2438,12				= 0,132 Вт
		3600

Gв.чел – поступление влаги от людей, кг/час

Поступление влаги от людей является функцией не только одной интенсивности мускульной работы, но и температуры в окружающем пространстве.

Поступление влаги от людей определяется по формуле:

(11)

в.чел = (5 в − 65) 10−3 , кг/чв.чел = 3 (5 26 − 65) 10−3 = 0,195 кг/ч

n – количество работающих людей (3 человека)

tв – температура воздуха в кабине, 0С

Поступление влаги с инфильтрационным воздухом, определяется по

формуле:

(12)

	=		нар − в			, кг/ч
в.инф		инф	1000
в.инф = 0,072		25,1 − 16,9			= 0,00059 кг/ч
		1000

Lинф – количество инфильтрационного воздуха, кг/ч, принятое для всех вариантов Lинф = 0,02 г/с = 0,072 кг/ч

dнар, dв – влагосодержания наружного и внутреннего воздуха г/кг с.в.

определяются по I-d диаграмме. dнар=25,1

dв=16,9

r-скрытая теплота парообразования, Дж/кг, определяется по

формуле:

14

(13)

= 2500 − 2,38 в , г/кг

= 2500 − 2,38 26 = 2438,12 г/кг

2.9 Общая тепловлажностная нагрузка на кабину локомотива в летний период (тепловлажностный баланс)

Таким образом, общая тепловлажностная нагрузка на кабину

локомотива в летний период составляет:

поступления = огр + инф + изл + чел + об + скр

Таблица 1. Результаты расчетов.

	Параметры	Ед. изм	Расчетные
			значения
	1	2	3
	Температура наружного воздуха, tн	0C	35
			70
	Относительная влажность наружного воздуха, φн	%
	Температура воздуха в кабине, tв	0C	26
	Относительная влажность воздуха в кабине, φв	%	80
	Объем кабины, V	м3	5,5
	Средний коэффициент теплопередачи кабины	Вт/м2К	2,5
	Коэффициент теплопередачи непрозрачных	Вт/м2К	15
	ограждений кабины
	Теплопоступления через ограждения (стены, окна,	Вт	459
	пол, крыша)
	Теплопоступления с инфильтрационным воздухом	Вт	0,181
	Теплопоступления от солнечного излучения	Вт	711,993
	Теплопоступления от людей	Вт	184,512
	Теплопоступления от оборудования	Вт	50
	Скрытые теплопоступления или	Вт	0,132
	влагопоступления в кабину
	Итого: сумма теплопоступлений, Qпоступления	Вт	1405,818

15

3.Предварительный выбор системы кондиционирования

Марку конденсатора и его основные характеристики берем из Приложения 2.

Марка кон-	Холодопро	Производ	Конденсатор		Испаритель
диционера	изводитель	ительност	Температ	Коэфф.	Температ		Коэфф.
			ура	теплопе	ура		теплопе
	ность,	ь по	конденса	ред.	кипения		ред.
	Qконд, кВт	воздуху,	ции	Вт/м2К	0С		Вт/м2К
			0С
		L м3/ч
11. КТА2-	2,32	400	53	31	4		22
0,5Э
Кондиционер выбирают по основному параметру: по
холодопроизводительности, Qконд, кВт, соблюдая следующее условие:
							(14)

Qконд ≥ Qпоступления

2320 ≥ 1405

т.е. все теплопоступления должны компенсироваться холодом,

вырабатываемым кондиционером.

4.Расчет требуемой холодопроизводительности системы

кондиционирования

Для оценки эффективности работы выбранного кондиционера,

установленного непосредственно в системе воздуховодов кабины локомотива необходимо рассчитать величину требуемой холодопроизводительности системы Qтреб.

Требуемая холодопроизводительность системы кондиционирования рассчитывается по формуле:

(15)

треб = ( см − притока) , кВт

треб = 0,133 (76,131 − 57,726) = 2,315 кВт

16

L = Lобщ – количество воздуха, проходящего через кондиционер

(производительность по воздуху). Его необходимо определить из табличных данных выбранного кондиционера, м3/ч и для подстановки формулу (15)

перевести в единицы кг/с:

кг⁄ = м3⁄ч возд с 3600

где ρвозд – плотность воздуха, находящегося в воздуховодах системы кондиционирования принимаем 1,2 кг/м3

Iсм – энтальпия точки смеси наружного и рециркуляционного воздуха в системе кондиционирования, кДж/кг;

Iпритока – энтальпия точки притока, кДж/кг, или приточного воздуха

4.1Определение энтальпии точки смеси Iсм

Всистемах кондиционирования практически всегда имеет место

смешивание потоков влажного воздуха с различными параметрами. В

смесительной камере происходит смешивание потоков наружного воздуха в количестве Lнар и рециркуляционного воздуха в количестве Lрец,:

(16)

рец + нар = общ , кг/срец = общ − нар , кг/с

рец = 0,133 − 0,03 = 0,103 кг/с

Влагосодержание и энтальпии смеси соответственно:

					(17)
см =				нар нар + рец в			, г/кг
				общ
см =	0,03 25,1 + 0,103 16,9					= 18,75 г/кг
				0,133
					(18)
		=	нар нар + рец в		, кДж/кг
см				общ
					17

см =	0,03 99,595 + 0,103 69,297		= 76,131 кДж/кг
	0,133

По расчетным параметрам dсм и Iсм на I-d диаграмме построим точку состояния смешанного воздуха - точку С.

4.2 Определение энтальпии точки притока Iпритока

Определяем параметры точки притока из следующих условий:

1)Для кондиционирования кабины локомотива (небольшое помещение) согласно санитарно-гигиеническим требованиям,

температура воздуха на притоке должна быть не более, чем на 60С

ниже температуры воздуха в кабине:

(19)

притока = в − 6 , С̊

притока = 26 − 6 = 20 С̊

2)Ассимилирующая способность приточного воздуха по теплу определяется из уравнения:

(20)

	=	−	=	поступления	,	кДж
притока	в	притока		общ		кг

1,406притока = 0,133 = 10,571 кДж/кг

где Iв – энтальпия внутреннего воздуха в кабине, кДж/кг Qпоступления – теплопоступления в кабину, кВт

Lобщ – общий расход воздуха через кондиционер, кг/с Отсюда находим Iпритока, кДж/кг

притока = в − притока , кДж/кг

притока = 69,297 − 10,571 = 58,726 кДж/кг

По известным параметрам tпритока и Iпритока построили точку притока П на I-d диаграмме.

18

Достроили весь процесс обработки воздуха в I-d диаграмме. По построениям в I-d диаграмме определили температуру точки смеси и окончательно рассчитали требуемую холодопроизводительность по формуле (15) и сравнили Qконд и Qтреб, кВт.

Qконд ≥ Qтреб

2320 ≥2315

5.Принцип работы кондиционера

Все кондиционеры состоят из следующих частей: вентилятор, дроссель,

конденсатор, компрессор, испаритель.

Компрессор сжимает фреон и принудительно заставляет его циркулировать в системе.

Конденсатор служит для превращения фреона из газа в жидкость.

Обычно он находится во внешнем блоке.

Испаритель, наоборот, заставляет жидкий фреон превращаться в газ. Его действие противоположно работе конденсатора.

Дроссель понижает давление фреона, а вентиляторы охлаждают систему.

Рисунок 3.

19

Все части кондиционера (за исключением вентиляторов) соединены между собой при помощи тонких медных трубочек. В некоторых устройствах трубки выполнены из алюминия. По трубочкам внутри кондиционера циркулирует охладитель (чаще всего это фреон). Охладитель принимает то газообразную, то жидкую форму. От перегрева систему оберегают вентиляторы.

Когда парообразный фреон входит в компрессионное отверстие, он имеет температуру около 10-15 градусов. Его давление при этом составляет 4-

5 атмосфер. В компрессоре происходит сжатие хладагента, давление возрастает в 5 раз, и температура фреона поднимается до 90 градусов.

В конденсатор поступает очень горячий фреон. Там он охлаждается,

выделяя тепло, и плавно переходит в жидкое состояние. Далее фреон проходит дроссель и попадает в испаритель. Здесь жидкий агент смешивается с газообразным. Испаряясь, он создает охлаждение. После этого фреон снова поступает в компрессор, и цикл замыкается. Вот так выглядит простая схема того, как работает кондиционер.

Рисунок 4.

20