張亞
摘 要: 針對某型有軌電車的運行環境及其整車結構特點進行了分析,確定了空調系統制冷量計算的主要技術參數,根據空調系統的性能要求,對空調系統的制冷容量進行了計算,確定了空調機組的制冷量。
關鍵詞: 有軌電車;空調系統;制冷量
1 概況
1.1線路基本情況
某型有軌電車項目規劃線路全長約7.6km,共設站9座。初期有軌電車客運量預測為3.7萬人次,客流出近期會有較大的增速,近遠期會逐步放緩,最終趨于穩定。
1.2空調系統的制冷性能要求
根據某型有軌電車的設計要求,車輛在夏季室外溫度為35℃,濕度為61%時,可以保證客室及司機室車內溫度為27℃,濕度為40~65%。根據列車載客人數,整列車所需新風量不少于3120 m3/h。
2 車輛結構形式
某型有軌電車為100%低地板有軌電車車輛,采用五輛編組模式,兩端為帶司機室的動力車,中間為無動力的拖車,動力車與拖車中間為懸浮車。
3 制冷量計算
有軌電車的熱負荷主要有:車體傳熱、太陽輻射熱、旅客散發的顯熱量、旅客散發的潛熱量、車內機電設備及照明設備的散熱量、新風熱負荷??照{系統所需要的制冷量為以上熱負荷之和。
3.1 車體傳熱
車體表面會與外界環境進行熱交換,車體不同部分的傳熱系數不同。車體傳熱的計算公式為:
Q1=KF*Δt
公式中:
K — 傳熱系數,W/(m2·k);
F — 車體傳熱面積,m2;
Δt — 車內外溫差,℃
根據空調系統的制冷性能要求,車內外溫差為:
Δt=35-27=8℃
根據某型有軌電車的初步方案,得出車體各部分的面積及傳熱系數為下表所示:
計算得:
F=288m2
K=2W/(m2·k)
車體傳熱為:
Q1 =4605
3.2 太陽輻射熱
太陽輻射熱為太陽照射車輛并傳遞到車內的熱量,根據某型有軌電車的結構特點,太陽輻射強度按照下式來計算:
Q=KCDFCDεCDJCD/αw+KCQFCQεCQJCQ/αw+KDBFDBεDBJDB/αw+DσFCCJCQ +KCMFCMεCM JCQ/αw
式中:
KCD、KCQ、KDB、KCM—車頂、側墻、地板、車門的傳熱系數,W/(m2·k);
FCD、FCQ、FDB、FCC、FCM—車頂、一側側墻、地板、一側車窗和一側車門的傳熱面積,m2;
εCD、εCQ、εDB、εCM—車頂、側墻、地板和車門的陽光吸收系數;
JCD、JCQ、JDB—車頂、兩側側墻、地板外表面上的太陽輻射強度, W/m2;
D — 玻璃透光系數;
σ—遮光系數;
αw—外表面傳熱系數
車頂、側墻、地板的傳熱系數和車頂、側墻、地板和車窗玻璃的傳熱面積見表1。
根據TB 1951《客車空調設計參數》,取εCD=0.7,εCQ=0.5,εCM=0.7,εDB=0.5。
玻璃透光系數,雙層玻璃 D=0.55,車窗遮光系數無窗簾為σ=1,車輛靜止時,外表面換熱系數αw為16 W/ m2·k
根據常州地區的太陽輻射數據,進行太陽輻射熱計算,得出太陽輻射出現在車輛南北方向運行時的9時或15時最大,取最大值作為太陽輻射熱計算值:
Q2=14267W。
3.3 旅客的潛熱量和散濕量
根據某型有軌電車設計要求,額定載客人數為300人。根據TB 1951《客車空調設計參數》,在室溫27℃時,每個成年男子散發的顯熱量為64W,潛熱量為52.3W,散濕量為76g/h,群集系數為0.955。
根據以上參數進行計算:
旅客散發的顯熱量:Q3 =18397W
旅客散發的潛熱量:Q4 =14984W
3.4 車內機電設備、照明器具等的散熱量
車內電機和照明器具等在工作過程中會散發一定的熱量,根據估算,全車所有設備散熱約為Q5=2000W
3.5 新風熱負荷
空調系統在工作過程中會不斷從車外獲取新風,新風會給車內帶來大量的熱負荷,新風熱負荷按下述公式計算:
Q6=mw(Iw-In)*1000
式中:
mw — 新風中干空氣質量流量,kg/s;
Iw — 室外空氣焓值,kJ/kg干;
In — 室內空氣焓值,kJ/kg干。
mw =Vw·ρw/(1+dw/1000)
式中:
Vw — 新風流量,Vw =3060m3/h;
dw —室外空氣含濕量,g/kg干;
ρw — 空氣密度,kg/m3。
當溫度為35℃,相對濕度為61%時,查資料得:
ρw=1.131kg/m3,dw=21.81g/kg干,則mw=0.941kg/s。
根據濕空氣焓濕圖得,Iw=91.18kJ/kg干。
當溫度為27℃,相對濕度為65%時,查濕空氣焓濕圖得:
In=64.32kJ/kg干,dn=14.57g/kg干。
代入數據計算新風熱負荷得:
Q6=25270W
3.6 空調裝置制冷量
空調裝置制冷量Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6=79462kW
4.結論
根據計算結果,某型有軌電車在滿足空調系統性能要求的前提下,整車總制冷量需求為80kw,需要安裝兩臺制冷量為40kW的機組。
參考文獻
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