Кондиционирование воздуха в пассажирских вагонах (стр. 1 из 6)

МПС РФ

Уральский государственный университет

путей сообщения

Кафедра «Вагоны»

"ПАССАЖИРСКИЙ МЯГКИЙ КУПИРОВАННЫЙ ВАГОН"

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе по дисциплине

«Холодильное оборудование вагонов и кондиционирование воздуха»

Екатеринбург, 2001

Введение

Основные задачи транспорта – своевременное, качественное и полное удовлетворение потребностей народного хозяйства и населения в перевозках, повышение экономической эффективности его работы.

Установки кондиционирования воздуха, применяемые на пассажирских вагонах имеют большую массу. Это связано с тем, что одна часть аппаратов расположена под рамой вагона, другая в потолочном пространстве, а это требует большого количества трубопроводов для соединения этих частей. Так же все холодильные установки в пассажирских вагонах с кондиционированием воздуха обладают недостаточно высокими технико-экономическими показателями.

Для совершенствования установок кондиционирования воздуха необходимо работать над путями снижения массы, улучшения условий ремонта и содержания, решать задачи по применению плавного регулирования и автоматического поддержания постоянной температуры воздуха в вагоне, улучшению герметичности системы. Дальнейшее развитие техники, получение необходимых температурно-влажностных условий в вагонах направлено на совершенствование конструкции холодильных машин, приборов отопления и повышение теплотехнических характеристик кузова вагона.

В связи с электрификацией многих участков железных дорог созданы условия для широкого применения электрического отопления пассажирских вагонов и централизованного электроснабжения установок кондиционирования воздуха и других электропотребителей. Это позволяет улучшить не только комфортные условия для пассажиров, но и уменьшить затраты человеческого труда на обслуживание оборудования вагонов.

1. Состояние вопроса по системам кондиционирования воздуха

В настоящее время все холодильные установки в пассажирских вагонах с кондиционированием воздуха, имеющие подвагонную компоновку, обладают недостаточно высокими технико-экономическими показателями.

Основные недостатки:

· большие масса и габариты;

· значительный расход электроэнергии;

· недостаточная надежность и долговечность;

· трудность обеспечения полной герметизации системы из-за разбросанности агрегатов и длинных трубопроводов с большим количеством разъемов.

Снижение массы холодильных установок можно осуществлять за счет интенсификации теплообмена и соответствующего уменьшения поверхности аппаратов, как наиболее тяжелой части холодильных установок.

Применение плавного регулирования холодопроизводительности и автоматического поддержания стабильной температуры воздуха в вагоне можно осуществлять путем поочередного включения цилиндров компрессора. Такой способ регулирования, несомненно, прогрессивен, так как благодаря этому сводится к минимуму количество пусков и остановок компрессора и обеспечивается более устойчивая температура в вагоне. Примером установки с широким диапазоном регулирования является установка фирмы «Стоун» холодопроизводительностью – 31.4 кВт.

Весьма целесообразно изменять температуру воздуха по желанию пассажиров отдельно в каждом купе. В вагонах поездов «Рейнгольд» эксплуатируемых с 1962 г. в ФРГ, применены аппараты «Жетэйр» устанавливаемые в каждом купе. В них происходит вторичная тепловая обработка воздуха, поступившего из нагнетательного воздуховода, и пассажиры могут сами устанавливать в купе желаемую температуру.

Улучшение технико-экономических показателей вагонных холодильных установок может быть достигнуто за счет повышения частоты вращения коленчатого вала компрессора, например, до 3000 об/мин.

Улучшение герметичности системы является одним из наиболее существенных факторов, влияющих на надежность работы холодильной установки.

Первым шагом по улучшению герметичности системы было создание полугерметичных компрессоров, смонтированных в одном корпусе с бесколлекторным электродвигателем переменного тока (например, компрессор ФУБС 15) Полностью же герметичную систему можно создать только при агрегатировании установки, т.е. применении автономного кондиционера с питанием переменным током.

Автономный кондиционер представляет собой единый агрегат отдельные части которого соединены с помощью сварки. Это позволяет ликвидировать один из основных недостатков подвагонных установок, имеющих фланцевые и резьбовые соединения.

Агрегат удобен в обслуживании, легко монтируется на вагоне и при необходимости может быть быстро заменен другим не только на пунктах оборота поезда, но и во время его стоянок.

Автономные кондиционеры появились на транспорте около двадцати лет назад, но уже сейчас находят широкое применение во многих странах.

Кондиционеры, работающие в цикле теплового насоса, весьма экономичны и целесообразны для применения на железнодорожном транспорте. Они могут обеспечить не только охлаждение воздуха, но и подогрев без применения специальных подогревателей путем реверсирования в холодильной системе направление потока хладагента в зависимости от наружных температурных условий.

Применение теплового насоса позволяет значительно расширить возможности использования установок кондиционирования воздуха. В южных направлениях с умеренным климатом, где температура воздуха бывает -5 градусов даже в зимнее время года, такая установка может обеспечить круглогодичное кондиционирование воздуха, не нуждаясь в дополнительном применении приборов системы отопления.

При более холодном климате может потребоваться добавочный подогрев воздуха приборами отопления. И лишь при сильных морозах такая установка оказывается экономически невыгодной.

Таблица 1.1 – Техническая характеристика

Характеристика установки кондиционирования воздуха	Мягкий с двух и четырехместными купе	мягко-жесткий с четырехместными купе(«Микст»)	жесткий с четырехместными купе
Завод-изготовитель	Им. Егорова	Им. Вильгельма Пика (ВНР)	В г. Аммендорфе (ГДР)
Система электроснабжения	Индивид.	Индивид.	Смешанная
Ток и номинальное напряжение	Постоянный 110В	Постоянный 110В	Постоянный 110ВПеременный 300В
Мощность генератора, кВт.	26	26	28
Емкость аккумуляторной батареи, А×ч.	400	390	300
Отопление	Водяное	Смешанное	Смешанное
Теплопроизводительность котла, кВт (ккал/ч.)	38 (33000)	38 (33000)	46 (40000)
Мощность электропечей, кВт	–	5	20 (300В)
Мощность электрокалориферов, кВт.	16	5	6 (110В)
Количество подаваемого воздуха, м3/ч.	5000/3000/2000	3200	5000/4000
Тип холодильной установки	КЖ‑25П	«СТОУН-КЭРРИЕР»	МАВ-II
Холодопроизводительность установки, кВт (ккал/ч.)	29 (25000)	25 (21000)	31 (27000)
Тип компрессора	ФУ‑15	5F‑40	«5»
Число цилиндров, шт.	4	4	4
Диаметр цилиндров, мм.	76	63.3	80
Ход поршня, мм.	40	50	58
Характеристика установки кондиционирования воздуха	Мягкий с двух и четырехместными купе	мягко-жесткий с четырехместными купе («Микст»)	жесткий с четырехместными купе
Частота вращения вала компрессора, 1/сек. (об/мин)	20 (1200)	26 (1560)	24 (1410)
Количество ступеней и способ регулирования холодопроизводительности	Три ступени, изменением частоты вращения вала	Четыре ступени, отжатие клапанов	Три ступени, отжатие клапанов
Установленная суммарная мощность электродвигателя холодильной установки (без вагонного вентилятора), кВт.	13,2	10,6	14,7
Масса холодильной установки, т.	1,43	1,30	1,41
Удельный расход мощности, кВт./1000 ккал/ч.	0,44	0,50	0,60
Удельная масса, кг/1000 ккал/ч.	57,5	62	52,2

2. Разработка конструкции теплоизоляционных ограждений и определение расчетной площади и расчетного коэффициента теплопередачи ограждения кузова вагона

2.1 Определение расчетной площади ограждения кузова вагона

Расчетная площадь теплопередающей поверхности кузова определяется по формуле

, м² /3, с. 31/

где

и соответственно, наружная и внутренняя площади поверхностей ограждения.

Рассчитаем площадь наружной поверхности

1) Площадь пола:

2) Площадь боковых стен:

3) Площадь торцовых стен:

4) Площадь крыши:

/5, с. 49/

5) Площадь больших окон:

,

где

длина окна /4, с. 386/;

ширина окна /4, с. 386/;