Расчет приведенного коэффициента теплопередачи ограждения кузова вагона

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ  БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ  ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

(СамГУПС)

 

Кафедра «Вагоны»

 

 

 

 

Курсовая  работа

по дисциплине

«Энергохолодильные системы вагонов и их ремонт»

Вариант – 38

 

 

 

 

 

                                                                           Выполнил: студент группы 591

                                                                                              Меркушин М.В.

   Проверил:  Клюканов А.В.

 

 

 

 

                                                  

 

Самара 2012

Содержание

 

 

Аннотация……………………………………………………………………3

        Исходные данные…………………………………………………………….4

        Введение……………………………………………………………………...5

1. Расчет приведенного коэффициента теплопередачи ограждения кузова вагона ……………………………………………………………………..8
1. Конструкция ограждения кузова вагона…………………………….8
2. Определение приведенного коэффициента теплопередачи ограждения кузова вагона…………………………………………..10
2. Теплотехнический расчет вагона………………………………………14

2.1 Тепловой расчет……………………………………………………..14

2.2 Расчет потребной холодопроизводительности холодильной машины…………………………………………………………………..18

3. Расчет и построение  теоритического рабочего  холодильного цикла на энтальпийной  диаграмме P-i для хладагента ……………………..19
4. Выбор схемы холодильной машины и описание  ее работы…………20
5. Расчет основных  параметров холодильной машины, определение рабочих и  энергетических коэффициентов компрессора.....................24
6. Расчет диаметров трубопроводов и их подбор………………………..28
7. Индивидуальное задание……………………………………………….31

    Список используемой литературы………………………………………...33

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аннотация

 

Настоящая работа посвящена вопросам расчета теплотехнических показателей ограждения кузова пассажирских и изотермических вагонов, теплотехнического расчета вагонов и определения холодопроизводительности холодильных машин.

       Курсовая работа состоит из введения, 6 разделов, заключения, индивидуального задания. Работа изложена на 30 страницах напечатанного текста. Содержит 4 таблиц,  рисунков и одного листа графической части формата А1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исходные  данные (вариант №38)

 

№ п/п	Наименование параметра	Задание
1.	Тип вагона	Пассажирский жесткий плацкартный
2.	Количество мест для пассажиров	58
3.	Температура наружного воздуха, 0С	32
5.	Относительная влажность наружного  воздуха, %	30
6.	Номер варианта индивидуального задания  и название темы	16

 

1. температура воздуха внутри вагона

t_в=22÷26 ⁰С (расчетная 24 ⁰С) летом;

t_в=18÷22 ⁰С (расчетная 20 ⁰С) зимой; неравномерность температуры не более 3⁰С по вагону;

2. относительная влажность воздуха внутри вагона φ_в=40÷60% (летом ≤ 70%, зимой ≥ 30%);
3. скорость движения воздуха в зонах размещения пассажиров 0,15 м/с <W_в<0,3 м/с (расчетная 0,25 м/с);
4. количество подаваемого в вагон наружного воздуха, приходящееся на одного пассажира составляет не менее 25 м³/ч летом и не менее 20 м³/ч зимой;
5. предельно допустимая концентрация углекислого газа по объему не более 0,1%;
6. предельно допустимое содержание пыли не более 1 мг/м³.

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

     Предназначен для выполнения массовых перевозок пассажиров по магистральным путям МПС колеи 1520 мм. Пассажирский салон кузова включает в себя 9 отделений, в вагоне имеется 58 спальных мест. В каждом купе есть по 4 места - два на нижнем уровне и два на верхнем. Кроме купе имеется также 18 боковых мест: по девять верхнего и нижнего уровня. Во всех открытых купе, и в боковых нишах установлены складные столы, специальная вещевая полка под потолком. Места нижних ярусов оборудованы специальными местами для складывания сумок. Вагон также оборудован двумя туалетами с унитазами и умывальниками, титаном для подогрева воды, рабочим (тормозной конец) и нерабочим (нетормозной конец) тамбурами, двухместным купе для проводников с верхней и нижней полками и столом.

      В зоне продольных полок вагон оснащен глухими окнами, а на стороне поперечных полок — окнами с опускными рамами. Все окна вагона имеют двойное остекление, два окна пассажирского салона — аварийные выходы. Электроснабжение, освещение, отопление и вентиляция — типовые. Вагон оборудован системами холодного и горячего водоснабжения, системой пожарной сигнализации, радиосетью. Год начала производства вагона 1990. Плавность хода вагона 3,25; средний коэффициент теплопередачи ограждений кузова не более 1,05 Вт/м2*К.

 

 

План плацкартного вагона 
1, 5. Туалеты. 2. Служебное помещение. 3. Купе для проводников. 
4. Девять шестиместных пассажирских отделений. 6, 11. Тамбуры. 
7. Малый коридор 8. Коридор вдоль вагона. 9. Косой коридор 10. Водонагреватель ("титан")

 

 

Технические характеристики

 

Длина вагона, мм	26 696
Ширина вагона, мм	3 021
База вагона, мм	19 000
Габариты по ГОСТ 9238:  -кузова  -тележки	1-ВМ  02-ВМ
Масса тары вагона, не более, т	60,5
Масса тары вагона (без экипировки), не более	56,9т
Количество мест для пассажиров, шт	58
Количество купе для отдыха проводников, шт	1
Количество служебных купе, шт	1
Количество аварийных выходов, шт	4
Конструкционная скорость, км/ч	160
Срок службы, лет	30
Высота горизонтальной оси автосцепки вагона от головок рельсов	не менее 1040 мм  и не более 1080 мм
Запас угля, не менее	300 кг
Плавность хода:   при оценке состояния пути «отлично» -при оценке состояния  пути «хорошо»	не более 2,9 не более 3,1
Длина тормозного пути вагона с полной загрузкой  при экстренном торможении, не более	1500м
Тележка, модель	68-4095 и 68-4096  68-4065 и 68-4066
База тележки	68-4095 и 68-4096 - 2500 мм  68-4065 и 68-4066 - 2400 мм
Электроснабжение   - централизованное - централизованное - на стоянках	от генератора и аккумуляторной батареи от внешней трехфазной сети напряжением 380/220 В от переменного тока, частотой 50 Гц
Номинальная мощность комплекса электрооборудования, кВт	32
Комплект электрооборудования	ЭВ 44.03 или  ЭВА 110.01 или  ЭПВ 110.00 или  комплекс Э-12.АК.
Аккумуляторная батарея	56PzS(M)350P или  90КL250Р или  90КМ300.
Установка пожаротушения пульта электрооборудования	ОСП-1
Объем воды в системе водоснабжения  не менее, л	1000
Объем воды в системе отопления, л	700
Объем воды в установке водяного пожаротушения, л	90
Пожарная сигнализация для пассажирских вагонов	ЯСЕНЬ" или  УПСВ-М.01.
Установка кондиционирования воздуха	УКВ ПВ исполнение 6 или  КЖ 2-4,5/2,5А или  УКВ-31-ТП.
Тормоз  - по способу управления       - по способу реализации  тормозной силы	- электропневматический; - пневматический; - ручной.   - колодочный; - дисковый.
Автосцепка, тип	СА-3
Высота горизонтальной оси автосцепки вагона (без экипировки) от головок  рельсов должна быть, мм	не менее 1040 и не более 1080
Система отопления	жидкостная, с нагревом теплоносителя в котле электронагревателями или твердым топливом
Номинальная мощность электронагревательных  элементов котла, кВт	48
Система информации пассажиров	светодиодные информационные табло;  передача экстренных сообщений через громкоговорители.
Дополнительное оборудование	холодильник, печь микроволновая.
Дополнительные системы (по желанию  заказчика)	система контроля безопасности и связи  поезда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Расчет приведенного коэффициента теплопередачи ограждения кузова вагона

 

1.1 Конструкция ограждения кузова  вагона

 

        Основным показателем теплотехнических качеств ограждения кузова пассажирского вагона является приведенный коэффициент теплопередачи. Его величина является интегральной характеристикой вагона в целом и зависит от конструкции элементов кузова, свойств изоляционных и строительных материалов, условий эксплуатации.

 

Таблица 1- Основные размеры кузова вагона

Тип вагона	Наружная длина L, м	Длина огражденной части L1, м	Наружная ширина H, м	Высота боковой стены Bб, м	Радиус сечения крыши
					в средней части R1, м	у боковых стен R2, м
1	2	3	4	5	6	7
Пассажирский жесткий плацкартный (58)	23,6	21,58	3,106	2,43	3,65	0,45

 

Рассчитаем  площадь наружной поверхности:

Площадь пола:  ,

где L- наружная длина, м; H- наружная ширина, м.

Площадь боковых стен(без окон):

где  - высота боковой стены,

Площадь торцовых стен: 

Площадь больших окон: ,

где a- длина окна, b- ширина окна, n- количество окон.

Площадь малых  окон:

Площадь стены(общая):

Рассчитаю длину образующей профиля  крыши, представив ее в виде половины эллипса с полуосями b и H/2. Величина полуоси «b» находится по формуле:

,

где размеры R₁, R₂, H берутся из табл. 1.

        

Длина образующей профиля крыши определяется по формуле:

,

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

x – коэффициент, значение которого можно найти в табл. 2 по отношению длин полуосей эллипса.

Значения  коэффициента x берем из таблицы 2.

 

Таблица 2 - Значения коэффициента x

b/a	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8
x	4,06	4,20	4,39	4,60	4,84	5,10	5,38	5,67

 

Площадь поверхности крыши находится  как:

м²,      

где L₁ – длина огражденной части вагона, м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2. Определение приведенного коэффициента теплопередачи ограждения кузова вагона

 

       Для определения приведенного коэффициента теплопередачи ограждения кузова вагона сначала вычисляются фактические коэффициенты теплопередачи отдельных элементов ограждения (крыши, пола, окон, стен) по формуле (термин «фактический» относится к вагонам новой постройки):

      Для теплотехнических расчетов используем данные по толщинам слоев различных участков стен ограждения, по площади эти участков и по физическим константам материалов слоев в соответствии с таблицей 3.

 

Таблица 3 - Материалы и толщины слоев  ограждения пассажирских вагонов

Тип вагона	Пол	Боковая стена	Торцевая стена	Крыша
1	2	3	4	5
Пассажирский (всех типов)	d1=2 мм линолеум	d1=2 мм сталь	d1=1,5 мм сталь	d1=1,5 мм сталь
	d2=19 мм столяр. плита	d2=65 мм ПСБ-С	d2=65 мм ПСБ-С	d2=65 мм ПСБ-С
	d3=80 мм ПСБ-С	d3=19 мм столяр. Плита	d3=10 мм фанера	d3=3 мм фанера
	d4=2 мм сталь	d4=2 мм пластик –повинол	d4=2 мм пластик -повинол	d4=283 мм воздух
				d5=2 мм пластик -повинол