Параметры микроклимата движущего транспортного средства

      коэффициент теплоотдачи от воздуха  к внутренней поверхности стенки (или наоборот), Вт/(м²×К). 

Таблица 2– Характеристики материалов теплоизолирующих поверхностей элементов ограждения кузова вагона /3, с. 86/

 

  Величина  α_н зависит от скорости и характера воздушного потока, обдувающего наружную поверхность. Чем больше скорость, тем больше масса воздуха, вступающего в теплообмен с поверхностью стен, и, значит, тем больше значение α_н. Характер потока - спокойный (ламинарный), при котором струи воздуха переменны, или с завихрениями (турбулентный) - зависит от угла его направления к обдуваемой поверхности, от характера самой поверхности и ее площади. При большом угле направления потока и при неровной (шероховатой и с выступающими частями) поверхности образуются завихрения, большая масса воздуха входит в соприкосновение с поверхностью и значение α_н  увеличивается. При ровной поверхности, чем больше ее площадь (точнее протяженность в направлении потока), тем спокойнее характер потока и тем меньше значение  α_н.

  Для вагонов направление потока воздуха  и обдуваемой поверхности или совпадает, или поток находится под небольшим углом к большей части поверхности - боковым стенам, крыше, полу. Конфигурация и характер поверхности пассажирских и изотермических вагонов, в основном ровные и примерно одинаковые, поэтому для определения значения α_н  можно пользоваться эмпирической формулой, в которой переменными величинами являются лишь скорость движения вагона и его длина:

  

  Где :

• U - скорость поезда, м/с;
• ℓ  -  длина кузова, м.

   Рассчитаем  величину  α_н  для различных скоростей в интервале от 0 до 75 км/ч и занесем результаты в таблицу 4. 

Таблица 3. Коэффициенты теплоотдачи

  Величина  α_в зависит от тех же показателей и параметров, что и величина α_н. Но скорости движения воздуха внутри потока от работы вентиляции значительно меньше скоростей атмосферного воздуха, а конвективные скорости в результате теплообмена между внутренними поверхностями и воздухом в вагоне значительно уменьшаются вследствие загроможденности. Поэтому величина  α_в  меньше величины α_н, даже в стоящем вагоне. По рекомендациям, значение α_в может быть принято равным: α_в =10 Вт/(м² ∙ К). 

Ограждение  крыши, мм:

1. Боковые и  торцовые стены, мм:

     

2. Пол, мм:

3. Окна, мм:

Рисунок 2.1¾Сечения теплопередающих поверхностей:

1¾ стальная обшива; 2¾ пластик; 3¾ пенополиуретан; 4¾ ДВП; 5¾ павинол; 6¾ мастика; 7¾мипора; 8¾ пленка; 9¾ фанера; 10¾ линолеум; 11¾ стекло; 12¾воздух. 

  Рассчитаем  коэффициенты теплопередачи при  различных скоростях с учетом площади элементов конструкции  автомобиля и занесем данные в  таблицу 4.

  Таблица 4. Коэффициенты теплопередачи при различных скоростях с учетом площади

     4. ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ВАГОНА В ЛЕТНЕЕ ВРЕМЯ

 

     Расчет  теплопритоков в вагоне в летнее время производится для определения  производительности системы охлаждения.

     Общий теплоприток в вагон  определяется по следующей формуле :

,

где теплоприток в вагон поступающий через ограждение кузова в следствии перепада температур воздуха снаружи и внутри вагона, кВт;

      теплоприток от инфильтрации воздуха, кВт;

      теплоприток от солнечной радиации, кВт;

      теплоприток от тепловыделения пассажиров, кВт;

      тепловыделение работающего  в вагоне оборудования, кВт;

      приток наружного воздуха, подаваемого  в вагон вентиляцией, кВт.

     Находим каждый вид теплопритоков:

     

,

     где

      наружная температура воздуха  летом (по заданию);

      температура воздуха в вагоне.

     Принимаем .

  Вычислим  разницу температур:  ∆t = t_н-t_в = 5ºС

  Определим теплопритоки через отдельные элементы. Для этого площадь данного элемента будем умножать на коэффициент теплопередачи для данного элемента при различных скоростях и на  ∆t. Расчет Q₁ , Вт при различных скоростях.

  Таблица 5. Значения теплопритоков при различных  скоростях

  Из  таблицы видно, что средний суммарный  теплоприток через ограждения равен: Q₁=12.827 кВт 
 

4.1.Теплопритоки  от инфильтрации.

  Теплопритоки  от инфильтрации воздуха находятся  в прямой зависимости от перепада температур между температурами воздуха внутри и снаружи и от частоты открывания дверей. Инфильтрация через небольшие не плотности ограждений не учитывается, так как при работающей системе вентиляции и образующимся при этом перепаде воздуха наружный воздух через эти не плотности внутрь не проходит. Поскольку теплоприток  через ограждения  Q₁ , также пропорциональны перепаду между температурами воздуха внутри и снаружи вагона, теплоприток от инфильтрации  Q₂  определяют как некоторую часть Q₁ , по формуле: 

  Q₂=K′∙Q₁

  Где K'- безразмерный числовой коэффициент. В нашем случае его принимают K' = 0,3

  Q₂ = K′∙Q₁ = 0, 3∙12.827 = 3.8 кВт,

  таким образом, теплопритоки от инфильтрации Q₂=3.8 кВт

4.2.Тепловыделения  пассажиров.

  Различными  исследователями установлено, что  теплоотдача за счет конвекции при комфортных условиях составляет 33-35% всей теплоотдачи. Количество теплоты, отдаваемое излучением, находится в пределе 42-44%. Теплоотдача испарением составляет 20-25% отдаваемой теплоты. При температуре воздуха ниже температуры кожи человека количество испаряемой влаги остается практически постоянным. При более высоких температурах влагоотдача возрастает. Потоотделение начинается при температуре выше 28-29 °С, а при температуре выше 34 °С теплоотдача испарением и потоотделением является практически единственным способом теплоотдачи организма. При температуре воздуха 38 ^оС и влажности 56% наступает предел естественной терморегуляции тела; при легкой одежде этот предел 38 °С и 43%, при обычной одежде 38 °С и 39%.

  Определяются  по формуле:

  Q₃=q₁∙n,

  где q_л - суммарное (сухое и влажное) тепло, выделяемое одним пассажиром, Вт; n - количество пассажиров, исходим от количества сидячих мест.

  Пассажиры находятся в помещении с малой  кубатурой. Это несколько ухудшает условия их пребывания и одновременно предъявляет повышенные требования к обеспечению состояния и состава воздуха в пассажирском помещении. Тепловой комфорт пассажиров зависит от правильного выбора параметров метеорологического состояния воздуха в помещении с учетом времени года и климатических условий местности, по которой будет курсировать транспортное средство. При этом имеется в виду, что пассажир находится в спокойном состоянии.