Кондиционирование воздуха в пассажирских вагонах (стр. 3 из 6)
Тепловыделение работающего в вагоне оборудования равно суммарной мощности постоянных потребителей:
Q5=1,7+0,4=2,1кВт, /1, с. 46/
где 1,7кВт – мощность электродвигателя вентилятора;
0,4кВт – мощность регулирующей аппаратуры.
Теплоприток от подаваемого в вагон наружного воздуха:
Q6=G×g×(iн-iв) /1, с. 46/
где g =1,2 кг/м3 – плотность воздуха /1, с. 46/;
G=0,4м3/с – объем подаваемого воздуха.
По диаграмме i-d определим /3, с. 10/:
· для
и j=65% Þiн=71кДж/кг;· для
и j=55% Þiв=48кДж/кг.Q6=0,4×1,2×(71–48)=11,04кВт
Общий теплоприток в вагон, и следовательно, холодопроизводительность холодильной установки составят:
Qобщ.=1,5+0,45+3,49+2,65+2,1+11,04=21,23кВт
Вывод: применяемая на вагоне холодильная установка, с холодопроизводительностью 29кВт, КЖ‑25П удовлетворяет условиям.
4. Построение процесса обработки воздуха в системе кондиционирования в летний период
Основные параметры:
т. Н
;т. В
;т. С. Смесь Н и В
;т. М – мультивент
;т. П- у поверхности ИВО
.Определим тепловлажностные отношения /2, с. 116/:
eтепло.=åQi /åWi, кДж/кг
где åQi– теплоизбытки в салоне вагона, складываются из следующих теплопритоков: теплоприток через ограждение кузова, от солнечной радиации, от инфильтрации, от работающего оборудования, расположенного в вагоне, от пассажиров;
åQi=1,5+0,45+3,49+2,65+2,1=10,19кВт
åWi=Wпасс.+Wинф. – влага и теплопритоки, которые поступают с инфильтрационным воздухом, а также выделяются пассажирами.
Wинф.=Gинф.×(dН-dВ)×10-3,
где Gинф=(0,0417¸0,1111) кг/с – количество инфильтрационного воздуха;
dН и dВ – с диаграммы (влагосодержание).
Wинф=0,1×(16,5–10)×10-3=0,65×10-3кг/с
Wпасс.=qпасс.×n,
где n=23 – число пассажиров;
qпасс.=2,7×10-6 – количество влаги выделяемое одним пассажиром летом.
Wпасс.=23×2,7×10-6=0,062×10-3кг/с
Тогда Wi=0,65×10-3+0,062×10-3=0,71×10-3кг/с;
eтепло.=10,19/0,71×10-3=14310кДж/кг.
Мощность испарителя-воздухоохладителя определяем по следующей формуле:
QИВО=G×(iС - iМ), кВт
где G – общий расход воздуха, кг/с;
iС иiМ –соответственно, энтальпии точек С и М, кДж/кг;
G=25×n=25×23=575м3/ч,
где 25м3/ч – количество наружного воздуха на одного пассажира
/2, с. 117/;
n=23 – количество пассажиров.
QИВО=575×(57–42)=8625 Вт=8,6 кВт
В мягком вагоне с двух- и четырехместными купе постройки завода им. Егорова были осуществлены некоторые новые для отечественного вагоностроения конструктивные решения. В частности, изменено расположение вентиляционного агрегата, впервые опробована новая холодильная установка типа КЖ‑25П, широко использованы синтетические материалы и алюминиевые сплавы. Вагон длиной 23,6 м рассчитан на перевозку 24 пассажиров в четырех двухместных и четырех четырехместных купе. В вагоне имеется два туалета, из которых один оборудован душевым устройством. Основное освещение осуществляется люминесцентными лампами на 220 В с питанием через машинный преобразователь. В вагоне применено горячее и холодное водоснабжение, предусмотрен электрообогрев головок наливных труб, имеются электрокипятильник и охладитель питьевой воды.
Система кондиционирования воздуха состоит из систем вентиляции, водяного отопления, электрического подогрева вентилирующего воздуха и охлаждения. Управление работой агрегатов автоматизировано.
Система вентиляции этого вагона существенно отличается от подобных систем вагонов других типов тем, что вентиляционный агрегат в ней расположен не со стороны служебного помещения, а с противоположной, некотловой стороны вагона. Это обеспечивает ряд преимуществ: удаление наружных жалюзи от дымовой трубы котла; облегчение доступа к вентилятору, воздухоохладителю, калориферу и фильтрам; возможность увеличения живого сечения рециркуляционного канала; улучшение условий монтажа, эксплуатации и ремонта оборудования. Вентилятор снабжен приводным электродвигателем постоянного тока мощностью 1,5 кВт.
Воздух подается в купе вагона из нагнетательного воздуховода через щелевые воздухораспределительные решетки, расположенные у потолка купе вдоль поперечных перегородок так, что встречные потоки воздуха, выходя из перфорированных панелей, резко уменьшают свои скорости. Из купе воздух выходит в коридор через решетки в продольной перегородке, расположенные под диванами. Рециркуляционный воздух засасывается из вагона вентилятором через решетку в потолке большого коридора с некотловой стороны вагона, а наружный воздух – через жалюзи на боковой стене вагона со стороны рециркуляционной решетки. За жалюзи установлена Заслонка, Которой можно регулировать количество засасываемого наружного воздуха, изменяя живое сечение решетки. Из вагона воздух удаляется в основном через дефлекторы в туалетах.
Система вентиляции имеет три ступени регулирования производительности, что достигается изменением частоты вращения вала электродвигателя вентилятора.
При работе системы кондиционирования воздуха в летнем режиме используются две скорости вращения колеса вентилятора: высокая при работе системы охлаждения и средняя при работе системы электроподогрева. При работе установки в зимнем режиме, когда действует водяное отопление, также используются две скорости: средняя и низкая.
Количество подаваемого в вагон воздуха при работе системы вентиляции на высокой скорости составляет 5000 м3/ч, на средней – 3000 м3/ч и на низкой – 2200 м3/ч. Во время стоянок поезда при питании электродвигателя от аккумуляторной батареи количество подаваемого воздуха снижается.
Система отопления вагона имеет верхнюю разводку труб от типового котла с совмещенным прямоугольным расширителем. С купейной стороны вагона проложены две гладкие обогревательные трубы, а с коридорной – одна труба с ребрами в зоне оконных проемов.
Подогрев воздуха, подаваемого в вагон в зимнее и переходное время года, производится трубчатым электрокалорифером мощностью 16 кВт, расположенным в канале системы вентиляции. Электрокалорифер состоит из двух секций, которые могут включаться при питании от генератора напряжением 145 В обе одновременно или только одна секция мощностью 9,5 кВт. При питании от аккумуляторной батареи может включаться лишь одна, меньшая по мощности секция.
В более поздней модификации этого вагона для подогрева воздуха, кроме электрокалорифера, применен калорифер водяного отопления мощностью 13 кВт. В этом случае использован односекционный электрокалорифер мощностью 4 кВт.
5. Описание конструкции и работы системы охлаждения
Система охлаждения оборудована холодильной установкой типа КЖ‑25П с номинальной холодопроизводительностью 29кВт. Установка объединяет три основных агрегата: компрессорный и конденсаторный, расположенные под рамой вагона, и испаритель-воздухоохладитель, вмонтированный в канал системы вентиляции. Все агрегаты соединены между собой медными трубами, часть труб покрыта изоляцией. На щите приборов контроля за работой установки, мановакууметр и манометр, масляный манометр и реле давления.
Компрессорный агрегат объединяет компрессор ФУ15 и электродвигатель постоянного тока мощностью 12,5кВт при напряжении 135В.
Конденсаторный агрегат состоит из: конденсатора, изготовленного из медных труб с насаженными на них дюраллюминевыми ребрами, ресивера и двух вентиляторов для охлаждения компрессора.
Воздухоохладитель представляет собой трубчатую оребренную батарею. Жидкий хладагент поступает в регулирующее устройство и через распределитель расходится по трубам воздухоохладителя. Испарившийся хладагент отсасывается компрессором из вертикального газового коллектора, объединяющего все трубы.
Теплообменник совмещен с фильтром-осушителем, предназначенным для удаления из жидкого хладагента механических примесей и влаги.
Регулирование холодопроизводительности установки КЖ‑25П осуществляется за счет применения дроссельно-регулирующего устройства.
Сток сжиженного хладагента происходит в ресивер. ИВО оборудован дроссельно-регулирущим устройством и терморегулирующим вентилем. На входе в ИВО стоят два электромагнитных вентиля.
Работа при различных частотах вращения происходит следующим образом. На низкой частоте открывается один соленоидный вентиль перед дроссельно-регулирующим устройством и подача хладагента в ИВО происходит через сопло, являющееся частью этого устройства. При работе компрессора на средней или высокой частотах открываются оба соленоидных вентиля и хладагент поступает в ИВО по объединенному распределительному устройству через сопло дроссельно-регулирующего устройства и терморегулирующий вентиль.
Достоинством такого метода регулирования является автоматически устанавливающаяся связь между тепловой нагрузкой и температурой испарения хладагента, что благоприятно сказывается на изменении влажности воздуха в вагоне.
| 1 – компрессор; | 8 – дроссельно-регулирующее устройство; |
| 2 – электродвигатель; | 9 – терморегулирующий вентиль; |
| 3 – реле давления; | 10 – соленоидные вентили; |
| 4 – масляный манометр; | 11 – конденсатор; |
| 5 – мановакууметр; | 12 – вентилятор; |
| 6 – теплообменник; | 13 – ресивер. |
| 7- ИВО; |
Рисунок 6.1 – схема холодильной установки КЖ‑25П