2. Расчетная модель тепло- и влагопоступлений в кабину в летний период года

Расчетная модель тепло- и влагопоступлений в кабину в летний период года представлена на рисунке 2.

Рисунок 2

Таким образом, сумма всех теплопоступлений в кабину локомотива в летний период эксплуатации, Вт, это и есть тепловлажностный баланс:

(2)

Q_огр – теплопоступления через ограждения (стены, окна, пол, крыша), Вт

Q_инф – теплопоступления с инфильтрационным воздухом, Вт

Q_изл – теплопоступления от солнечного излучения, Вт

Q_чел – теплопоступления от людей, Вт

Q_об – теплопоступления от оборудования, Вт

G_скр. – скрытые теплопоступления или влагопоступления от людей и с инфильтрационным воздухом, Вт

3. Теплопоступления через ограждения

Приток тепла через ограждения кабины происходит путем теплопередачи и определяется из общего уравнения теплопередачи:

(3)

к_ср – средний коэффициент теплопередачи ограждений кабины, Вт/м²К

F_ср – средняя площадь ограждений кабины, м²

t_в - температура внутреннего воздуха, ⁰С, определяется по формуле (1)

t_н – температура наружного воздуха, ⁰С

(4)

4. Теплопоступления с инфильтрационным воздухом

Инфильтрация – это проникновение наружного воздуха под действием ветра и разности температур через неплотности в ограждающих конструкциях кабины.

(5)

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

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

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

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)

где А_кр, А_бс, А_лс – поглощательные способности соответственно крыши, боковой стенки, лобовой стенки. А_кр = 0,5, А_бс = А_лс = 0,7;

F_кр, F_бс, F_лс – наружные площади соответственно крыши, боковой стенки, лобовой стенки;

I_кр, I_юг, I_вост – поток суммарной солнечной радиации поступающий на ограждение в солнечную погоду 12-16 часов дня местного времени соответственно на крышу, с юга на боковую стенку, с востока на лобовую стенку

I_кр, = 1113 Вт/м², I_юг = 339 Вт/м², I_вост = 103 Вт/м²;

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

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

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

- площадь окна лобовой стенки кабины, м²

- площадь одной боковой стенки кабины за вычетом из нее площади окна, м²

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)

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

Wв – не учитывается

β_од. – коэффициент учета теплозащитных свойств одежды, принимаемый для легкой одежды – 1,0; для обычной одежды – 0,65; для утепленной одежды – 0,4.

W_в – подвижность воздуха в помещении, м/с.

Теплопоступления от всех людей:

(8)

n – количество людей в кабине.

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