Расчет системы кондиционирования воздуха в пассажирском вагоне. Расчет и выбор параметров системы вентиляции, страница 2

                                ψ1 ψ2 ψ3 ψ4 = 0,3

Nном – номинальная мощность всех включенных потребителей, Вт.

Nном = 12 кВт

QΣ  = 894,2+268,3+714+617,6+6992+3600 = 13086 Вт = 13,1 кВт

1.2.2. Расчет влагопоступлений в вагон.

                                     WΣ  = Wп + Wинф.

Wп – приток влаги от пассажиров, кг/с

Среднее значение влаговыделения от человека в зависимости от интенсивности мускульной работы и температуры неподвижного воздуха при средней его влажности:

41,7 – для пассажира,

97,2 – для проводника.

           Wп = 54*41,7*10-6 + 2*97,2*10-6  = 2446,2*10-6 кг/с

Wинф = поступление влаги с инфильтрационным воздухом (через неплотности) кг/с.

Wинф = Lинф (dн – dв) = 7,6*10-2 *(14,2*10-3–13.1*10-3) = 83,6*10-6 кг/с

Lинф - количество воздуха, поступающего в вагон за счет инфильтрации, кг/с.

Lинф = 7,6*10-2 кг/с.

dн и dв – влагосодержание, соответственно наружного воздуха и воздуха внутри вагона, кг/кг с. в.

tн = 27,45 0С

φн = 60 %

iн =  64 КДж/кг

dн = 14,2  кг/кг

          WΣ  = 2446,2*10-6 + 83,6*10-6 =2529,8*10-6 = 2,5*10-3 кг/с

1.2.3. Определение количества приточного и наружного воздуха.

Рассчитаем угловой коэффициент луча процесса

                                         QΣ          13,1

                                 ε = ––––  =  ––––––– = 5,24 КДж/кг

                                         WΣ       2,5*10-3

Определяем состояние воздуха на притоке. 

Рис. 2. Определение состояния воздуха на притоке.

tп = 19 0С

iп =  50 КДж/кг

dп =12,1  кг/кг

Рассчитаем производительность вентилятора.

                    QΣ                          QΣ                      13,1

      Vп = ––––––– = –––––––––– =   ––––––––––––– = 1,48  м3

                 γв ∆d            (iв – iп) γв       (57,5 - 50)1,18

Эта же величина проверяется по влаге

              WΣ                       2,5*10-3

  Vп = –––––– = ––––––––––––––––––––––– = 2,1  м3/с = 7560 м3

             γв ∆d      1,18(13,1*10-3 – 12,1*10-3)

γв – средняя плотность воздуха, кг/м3

γв = 1,18 кг/м3

Принимаем максимальное значение Vп и  подбираем стандартный центробежный сдвоенный  вентилятор с производительностью Vп = 8000 м3/ч (2,22 м3/с)

В дальнейшем расчет ведем для стандартной производительности вентилятора . Для поддержания минимально допустимой концентрации CO2 к приточному воздуху необходимо постоянно подмешивать определенное количество наружнего воздуха.

                             Vп =Vн + Vр

где   Vр – количество рециркуляционного воздуха, м3

 Vн – количество наружного воздуха, м3

Количество наружного воздуха, подаваемого в вагон в летнем режиме составляет 25м3/ч (6,9*10-3 м3/с) на одного человека.

                            Vн = 6,9*10-3*56 = 0,4 м3

                            Vр = Vп - Vн = 2,22 – 0,4 = 1,82 м3

1.2.4. Расчет производительности системы кондиционирования пассажирского вагона с использованием рециркуляционного воздуха.

Определяем состояние смеси воздуха по следующим соотношениям:

              i нVн + iв Vр       64*0,4 + 57,5*1,82

        iс = –––––––––– = –––––––––––––––– = 58,7

                      Vп                       2,22

             d нVн + dв Vр      14,2*10-3*0,4 + 13,1*10-3*1,82   

      dс = ––––––––––– = –––––––––––––––––––––––––– = 13,3*10-3

                      Vп                                   2,22

где  iс и dс - энтальпия и влагосодержание смеси воздуха, КДж/кг и кг/кг с. в.

Найдем параметры точки смеси графически, исходя из пропорции ВС:СН = Vн : Vр

ВС:СН = 1 : 5

iс = 59 КДж/кг

dс = 13,3 кг/кг

tc = 24,5

При этом производительность воздухоохладителя КВт определяем как

            Qонт = Vп γв  (iс – iп) = 2,22*1,18*(58,7 - 50) = 22,8 КВт

             Qобр = 1,2 Qонт = 1,2*22,8 = 27,36 КВт

3.Тепловой расчет воздухоохладителя с пластинчатым оребрением

 Средние параметры воздуха в аппарате

         t1 + t2            24,5 + 19

tm = ———— =   ––––––––– = 21,75

            2                       2

          i1 + i2         58,7 + 50

im = ———— = ––––––––  = 54,35  

             2                    2

 

          d1 + d2          13,3 + 12,1

dm  = –––––––– = ––––––––––– = 12,7

               2                       2

 Количество влаги, отнимаемой от воздуха в аппарате, кг/с

W = Gв (d1 – d2) =  2,22*1,18 = 2,62

где G = Vп*γ = 2,62    –  Производительность вентилятора воздухоохладителя

 Параметры воздуха у холодной поверхности определяются из уравнения прямой процесса охлаждения

i1 – iw//      Qобр

–––––– = ––––

d1 – dw//      W

где iw// и  dw// - энтальпия и влагосодержание насыщенного влажного воздуха у наружной поверхности воздухоохладителя.

 tw,   iw// , dw// получаем графически.

Рис. 3  Изменение состояния воздуха в воздухоохладителе

tw = 16

 iw//   = 45

dw// = 11,7

Коэффициент конвективной теплоотдачи от воздуха к оребренной поверхности αв определяется по формуле для поперечного обтекания поперечного пучка. С учетом коридорного расположения  прямоугольных ребер она имеет вид,Вт/(м2К)

                      d                h               w γ

αв = ct-0,28  ﴾——﴿-0,54  ﴾––––﴿-0,14 λ ﴾–––﴿n = 0,205*(4*10-3)-0,28 *15*10-3/

                      t                 t                  μ 

αв = 0,205*(4*10-3)-0,28 * (15*10-3/4*10-3)-0,54 * (15*10-3/4*10-3)-0,14 *  *2,3*102(5*16*106/8,23*103)0,65 = 0,37

где с и n – коэффициенты, зависящие от формы и типа пучка труб.

γ – плотность воздуха при данной температуре, кг/м2

μ – коэффициент динамической вязкости воздуха, Па*с

λ – коэффициент теплопроводности воздуха, Вт/(м2К)

Учитывая, что температурное поле по ребру распространяется неравномерно, введем поправочный коэффициент

η = 0,850

αв/ =  αв η = 0,37*0,850 = 0,315

 Коэффициент влаговыпадения