Санитарно-техническое оборудование вагонов

СОДЕРЖАНИЕ 

1. Вентиляционная  система вагона…………………………..................
0. 1.1Устройство  и работа вентиляционной системы……...……………..
0. 1.2Определение необходимой производительности

           вентиляционного агрегата, расчет и выбор основных

          элементов…………………………………………………………..

1.3Аэродинамический расчет вентиляционной сети…………………..

1.4Расчет основных размеров и построение спирального

         кожуха радиального вентилятора………………………………….

2. Система  водяного отопления…………………………………………...

2.1 Устройство и работа отопительной установки………………………

2.2Определение необходимой теплопроизводительности системы

      отопления, расчет теплотехнических параметров котла,

      нагревательных труб, калорифера, бойлера………………………….   

2.3 Теплогидравлический расчет отопительной ветви………………………………………..……………………………….

3 Система водоснабжения…………………………………………………

3.1 Система  холодного, горячего и питьевого  водоснабжения…………

3.2 Определение  емкости баков для запасу воды  и мощности  электронагревателей кипятильника………………………………………

3.3 Гидравлический расчет вагонного водопровода…………………….

4 Принципиальная  схема и работа экологически  чистых 

    туалетных систем с вакуумным очищением…………………………. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1 ВЕНТИЛЯЦИОННАЯ  СИСТЕМА ВАГОНА 

   Вентиляция  воздуха[1,ст.193] предназначена для удаления воздуха из помещений вагона и замены его чистым наружным, а также создания нормальных санитарно-гигиенических условий пребывания пассажиров и обслуживающего персонала. Существует два вида вентиляции: естественная и принудительная. В пассажирских вагонах применяется как естественная, так и принудительная (механическая) вентиляция. По принципу работы вентиляцию разделяют на приточную, вытяжную и приточно-вытяжную.

 Система вентиляции  и кондиционирования вагонов  [2, ст. 320] должна отвечать следующим требованиям:

• Система вентиляции должна быть рассчитана на непрерывную работу для обеспечения подачи наружного воздуха летом не менее и зимой не менее на каждое место в вагоне.
• Скорость движения воздуха в местах нахождения пассажиров не должна превышать в зимний период , а при работе кондиционера в летний период - . В вагонах без кондиционирования воздуха в летний период допускается скорость движения воздуха .
• Подаваемый в вагон воздух должен быть очищен с помощью фильтров. Запыленность подаваемого воздуха после его очистки не должна превышать .
• Система кондиционирования воздуха должна обеспечивать равномерное охлаждение вагона. Температура подаваемого в вагон воздуха при его охлаждении не должна быть ниже .
• Объем рециркуляционного воздуха должен составлять не более , при этом обязательно наличие обеззараживателей воздуха.
• Относительная влажность воздуха в вагонах первого класса должна составлять , в вагонах второго и третьего класса -

   С учетом  данных требований система вентиляции  и кондиционирования используется в вагоне для поддержания определенного микроклимата как в теплое время года, так и в холодные периоды.

   Система  вентиляции вагона включает: заборные  жалюзи, инерционные и сетчатый  фильтры, вентилятор, диффузор, воздухонагреватель, конфузор, воздуховод, вентиляционные решетки и дефлекторы, противопожарную заслонку. 

1. Принципиальная  схема вентиляционной системы

 

  Принципиальная схема вентиляционной системы представлена на рисунке 1 
 

Рис.1 Принципиальна схема вентиляционной системы 

1 – жалюзийные  решетки для забора наружного  воздуха;

2 – воздушные  заслонки;

3 – воздушный  фильтр;

4 – вентилятор;

5 – приводной  электродвигатель;

6 – диффузор;

7 – воздухоохладитель;

8 – воздухонагреватель;

9 – конфузор;

10 – противопожарная  заслонка с плавкой вставкой, ручным приводом,

        Сигнальным отростком;

11 – нагнетательный  воздуховод;

12 – воздухораспределитель;

13 – дефлектор;

14 – вытяжные  решетки в дверях туалетов;

15 – вытяжные  решетки в дверях перегородки  между пассажирскими

        Помещениями и малыми коридорами;

16 – вытяжная  решетка купе отдыха поездной  бригады;

17 – вытяжная  решетка служебного отделения;

18 – вентиляционные  жалюзи электрораспределительного  щита;

19 – электрораспределительный  щит;

20 – вентиляционный  дефлектор электрораспределительного щита. 
 
 
 
 

1.2 Определение  необходимой производительности

вентиляционного агрегата, расчет и выбор основных

элементов

   Определяем количество наружного воздуха, которое необходимо на одно место по формуле:

                                      

                                     (1.1)

где - количество углекислотного газа, который выделяет один человек;

      ;

      - предельно допустимое содержание углекислого газа в вагоне, ;

      ;

      - содержание углекислотного газа в наружном воздухе, ;

      .

   Определяем количество воздуха в вагоне по формуле:

                                    

                                              (1.2)

где - количество мест в вагоне;

     

   Принимаем

   Определяем количество наружного воздуха через одну решетку:

                                  

                                                 (1.3) 

Общее количество воздуха:

                                           

                                   (1.4)

 
 

   Определяем свободную площадь жалюзийных решеток по формуле: 

                                   

                                           (1.5)

где - допустимая скорость через одну решетку, м/с;

      .

   Определяем  площадь жалюзийных решеток, т.е.  площадь окна которую занимает  решетка:

                                     

                                        (1.6)    

где - коэффициент живого сечения;

        

   Определяем  размеры жалюзийной решетки (рис 2).

 

Рис 2. Жалюзийная решетка 

   Принимаем  , сторону определяем с учетом площади жалюзийных решеток :

                                        

                                         (1.7)

   Принимаем

   Определяем  количество ячеек в фильтре  по формуле:

                                        

                                       (1.8)

где  - количество воздуха, проходящего через одну ячейку; 

       .

   Принимаем  на вагоне 4 ячейки - по две с каждой стороны.

   Нагнетательный  воздуховод выполняют в виде  секций из тонкого стального  листа по форме крыши. 

  Определим  площадь поперечного сечения воздуховода по формуле:

                                    

                                           (1.9)

где - допустимая скорость воздуха на входе в воздуховод, м/с;

      

   Определяем  размеры воздуховода (рис 3).  

Рис 3 Жалюзийная решетка 

    Принимаем  , тогда размер определим по формуле:

                                    

                                           (1.10)

                                                  

   Определим  размеры дефлектора (рис.4)

   Рассчитаем  диаметр патрубка на входе  в устройство по формуле:

                            

                                      (1.11)

где - скорость воздуха в патрубке, м/с;

        

 

 
 

Рис 4. Дефлектор 

1.3Аэродинамический расчет вентиляционной сети 

   Целью  расчета является определение  давления, которое должен обеспечить вентилятор, чтобы была обеспечена необходимая воздухопроизводительность вентиляционной системы

   Расчет начинаем из составления аэродинамической безмасштабной схемы (рис 5)

Рис 5 Аэродинамическая схема 
 

 Определяем  давление, которое должен развить  вентилятор по формуле:

                                 

                              (1.12)

где - потери давления в сети, Па;

      - избыточное давление в помещении вагона, Па;

     

      - коэффициент запаса, учитывающий потери, которые невозможно

     подсчитать;

      .

   Потери  давления в сети:

                             

                                    (1.13)

где - потери давления воздуховода, Па;

      - потери давления в аппаратах вентиляционной сети, Па.

   Потери  давления воздуховода:

                            

                                   (1.14)

где - потери на преодоление сил трения на прямолинейных участках

       воздуховода, Па;

      - потери в местных сопротивлениях воздуховода, которые имеют

       место в узлах воздуховода,  где происходит отрыв потоков  воздуха

       от стенок, образованием завихрений  в месте отрыва и потерь  давления в 

       зоне отрыва воздушного потока.

Потери в местных  сопротивлениях воздуховода определяем по формуле:

                          

                                       (1.15)

где - коэффициент трения, который зависит от характера движения

       воздушного потока, состояния внутренней  поверхности, шероховатости;

      - длина участка воздуховода, м;

      - эквивалентный диаметр воздуховода, м;

      - скорость движения воздуха, м/с;

      - плотность воздуха, ;

      .

   Разобьем  воздуховод на 10 участков и для  каждого участка определим скорость  движения воздуха по формуле:

                                     

                                      (1.16)

Скорость воздуха  на десятом участке:

Скорость воздуха  на девятом участке:

Скорость воздуха  на восьмом участке:

Скорость воздуха  на седьмом участке:

Скорость воздуха  на шестом участке:

Скорость воздуха  на пятом участке:

Скорость воздуха  на четвертом участке:

Скорость воздуха  на третьем участке:

Скорость воздуха  на втором участке:

Скорость воздуха  на первом участке:

Определяем эквивалентный диаметр воздуховода по формуле:

                                    

                                            (1.17) 

   Определяем  коэффициент трения, который зависит  от характера движения воздушного потока, состояния внутренней поверхности, шероховатости по формуле:

                                            

                                                (1.18)

где - число Рейнольца.

Число Рейнольца  определяем по формуле:

                                      

                                             (1.19)

где - кинематическая вязкость воздуха;

  .

Определим число  Рейнольца на десятом участке:

Определим число  Рейнольца на девятом участке:

Определим число  Рейнольца на восьмом участке:

Определим число  Рейнольца на седьмом участке:

Определим число  Рейнольца на шестом участке:

Определим число  Рейнольца на пятом участке:

Определим число  Рейнольца на четвертом участке:

Определим число  Рейнольца на третьем участке:

 

Определим число  Рейнольца на втором участке:

Определим число  Рейнольца на первом участке:

Определяем  коэффициент трения на десятом участке:

Определяем  коэффициент трения на девятом участке:

Определяем  коэффициент трения на восьмом участке:

Определяем  коэффициент трения на седьмом участке:

Определяем  коэффициент трения на шестом участке:

Определяем  коэффициент трения на пятом участке:

Определяем  коэффициент трения на четвертом  участке:

Определяем  коэффициент трения на третьем участке:

Определяем  коэффициент трения на втором участке:

Определяем  коэффициент трения на первом участке:

Дальнейший  расчет делаем в табличной форме 
 

 

  Определяем  местные сопротивления элементов  вентиляционной системы. 

К ним относятся  повороты воздуховода, изменение сечений  воздуховода, ответвления.

   Коэффициент  местного сопротивления при переходе  воздушного потока из выпускного  окна вентилятора в калорифер  определяем по формуле:

                                     

                                        (1.20)

где - площадь сечения выпускного окна вентилятора, ;

      ;

      - площадь сечения воздухоохладителя, ;

      .

 
 

 

Рис.4 Дифузор

Определяем  потери в местных сопротивлениях диффузора:

   Определяем  коэффициент местного сопротивления  в конфузоре по формуле:

                     

                            (1.21)

где - большой угол конфузора;

      .

Потери в  местных сопротивлениях конфузора:

 

Рис 5. Конфузор

Потери давления воздуховода:

Потери давления в аппаратах:

                      

                           (1.22)

Где - аэродинамическое сопротивление фильтра, Па;

     ;

      - аэродинамическое сопротивление воздухоохладителя, Па;

       

      - аэродинамическое сопротивление калорифера, Па;

     

      - аэродинамическое сопротивление выпусков, Па; 
 

    

     - аэродинамическое сопротивление жалюзи, Па;

    

   Потери  давления в аппаратах не рассчитываем, а принимаем по данным завода  изготовителя, которые в паспорте  указывают аэродинамическое сопротивление при определенном расходе воздуха.

    Потери  давления в сети:

    Определяем  давление, которое должен развить  вентилятор:

                                         

1.4 Расчет основных размеров и построение спирального

кожуха  радиального вентилятора 

   Рассчитываем  удельную быстроходность по формуле: 

                                   

                                         (1.23)  

где - производительность вентилятора, ;

      ;

     - давление, развиваемое вентилятором, Па;

     ;

     - частота вращения, об/мин;

    

   Выбираем  угол установки лопастей:

- для входных  кромок  ;

- угол на выходе  .

   Определяем внутренний диаметр по формуле:

                                     

                                     (1.24)

где - коэффициент, зависящий от удельной быстроходности;

      ;

   Определяем наружный диаметр по формуле:

                                   

                                        (1.25)

   Выбираем  колеса лопастей исходя из  требования сохранения скорости  на входе в колесо и в межлопасные каналы. Площадь входного отверстия и входных каналов после поворота должны быть одинаковы.

   С учетом  уменьшения площади на входе  в каналы, вызванные шириной лопастей  и уменьшения сечения воздушного потока на входе в лопасть вводим коэффициент запаса , тогда формула для определения ширины колеса примет следующий вид:

                                           

                                               (1.26)

где - коэффициент запаса;

      .

   Определяем  число лопастей по формуле:

                                                          (1.27)

Мощность, расходуемая  на колесо:

                                  

                                              (1.28)

где - КПД вентилятора с лопастями загнутыми назад;

    

  Определяем  ширину кожуха по формуле:

                                         

                                         (1.29) 

Сторона конструкторского квадрата:

                                

                                        (1.30)

 
 

Рис. 6. Спиральный кожух