Расчет системы кондиционирования воздуха в пассажирском вагоне. Расчет и выбор параметров системы вентиляции, страница 3

                       dm – dw//                     12,7 – 11,7

ξ = 1 +2880 –––––––– =  1 +2880   –––––––– = 501,9

                        tm – tw                       21,75 - 16

 Коэффициент теплоотдачи с учетом влаговыпадения,  Вт/(м2К)

αр = ξ αв/  = 501,9*0,315 = 156,3

 Приведенный коэффициент теплоотдачи воздуха. Вычислим приведенный (условный) коэффициент теплоотдачи, отнесенный к наружной поверхности трубы,  Вт/(м2К)

              Fp       Fмр                    924*10-3              40,035*10-3

αпрР( –––E+–––– )=156,3*(–––––––*0,87 +–––––––––––––) =2800,5

              F0        F0                     47,1*10-3               47,1*10-3

где Fр – поверхность ребер, отнесенная к одному метру длины трубы, м2/м.

Fp = 2(L2 – π r02) /t = 2((45*10-3 )2 – (3,14*7,5*10-3)2)/4*10-3 = 924*10-3

L – линейные размеры ребра, м.

Fмр – поверхность межреберных участков, м2

Fмр=πd0 (t – δ)/t = 3,14*15*10-3/4*10-3*(4*10-3 – 0,2*10-3)= 44,745*10-3

F0 – поверхность гладкой трубы по основанию ребер, м2

F0 = π d0 = 3,14*15*10-3 = 47,1*10-3

E – степень эффективности ребра

E =f (mh) = 0,87 – находим из графика

           2αp              2*156,3

m =√ ––––– = √ –––––––––––––  = 60,3

           λм δ         143,0*0,6*10-3

λм – коэффициент теплопроводности материала Вт/(мК)

С точки зрения уменьшения расхода металла следует иметь эффективность ребра Е > 0,65 – 0,7

 Плотность теплового потока qF, Вт/м2 :

 - отнесенной к основной поверхности, несущей ребра

qFo = αпр Qo = 2800,5*7,99 = 22376

                   tm - tw          21,75- 16  

где Q0 = ––––––––– = ––––––––– = 7,99

                      E                  0,72

-  отнесенный к внутренней поверхности трубы

                   d0                   15*10-3

qFвн = qFo  –––– =22376 –––––––– =  22989

                   dвн                  14,6*10-3

где dвн – внутренний диаметр трубы, определяемый в соответствии с d0, м.

 Коэффициент теплоотдачи

                           wa ρa/           P0                                         

αа = 2,7qFвн0,6 (––––––)0,2 (–––––)0,343  

                            dвн              Pкр

                                     0,2*579,1                    1,5*105

αа = 2,7*229890,6*(–––––––––––––)0,2*(–––––––––––––)0,343 =2154

                                    14,6*10-3                      40,5*105

 

где wa = 0,2 м/с  - скорость движения жидкого холодильного агрегата.

ρa/  = 579,1 - плотность жидкого агрегата, кг/м3

P0 и Ркр – соответственно давление  при температуре кипения и критическое давление хладона

Ро =  1,5 * 105 Па

Ркр = 40,5 * 105 Па

 Коэффициент теплопередачи КF0, отнесенный к основной поверхности F0, Вт/(м2К) (без учета термического сопротивление стенки трубы)

                      1                                             1

KF0 = –––––––––––––––– = ––––––––––––––––––––––––––  = 604,8

         1/ αпр  + F0/ ( αа*Fвн)        1/2800 + 1/2154*1,03

(Вместо отношения F0/Fвн можно взять d0/dвн)

3.2.12.  Средняя разность температур в аппарате

          qF0       22376

Qm = ––– = –––––– = 36,99

          KF0       604,8

 Температура кипения хладагента

t0 = tm – Qm = 21,75 – 36,99 = -15,24

3.2.14. Основная поверхность воздухоохладителя  (без ребер), м2

             Qобр            27,36*103

F0 = –––––––– = ––––––––––– = 1,3 м2

          KF0 Qm        604,8*36,99

Живое сечение аппарата при принятой в начале расчета скорости воздуха w, м2

           Gв γ         2,62*1,3

Fж = –––––– = –––––––– = 0,68 м2

              w               5

Поверхность теплообмена одной секции (основная), м2

                   π d0                              3,14*15*10-3

Fc/=Fж–––––––––– =   0,68 –––––––––––––––––––––––––––––––––– =

         S1–(d0 + 2δh/t)          46*10-3–(15*10-3 - 2*0,2*10-315*10-3/4*10-3)

 = 0,56 м2

Количество параллельных секций

           F0          1,3

z =   ––––– = –––– = 2

           F0/        0,56

Общая длина трубы в секции, м

                 Fж

L = ––––––––––––– = 21,3 м

       S1 – (d0 + 2δh/t)

Число рядов труб по высоте при условии, что высота H и длина l аппарата находятся в соотношении l/H = R , где R = 2

m = √L/(S1R) = √21,3/(46*10-3*2) = 15

Длина трубы в аппарате (ширина аппарата), м

       L

l = ––– = 1,42 м

      m

 Высота аппарата, м

H = mS1 = 15*46*10-3 = 0,69 м

Длина аппарата в глубину, м

B = zS2 = 2*39,836*10-3 = 79,7*10-3 м

2.Расчет и выбор параметров системы вентиляции.

Рассчитаем систему вентиляции вагона 47Д. Определим общие потери давления воздушного потока в системе вентиляции

Скорость воздуха wр в решетки

             V               2000

 wр = ––––––– =  ––––––––––– = 4,02 м/с

          A*3600         0,138*3600

где  VA = 2000 м/ч – количество воздуха, подаваемое на одну всасывающую решетку

А = 0,138 – поверхность решетки

Потери на жалюзийной решетки со стороны всасывания воздуха

                4,022 *1,2

Hм1 = 6,4 ––––––––  = 6,59 кгс/м2 = 65,9 Па

                           2*9,81

ξ = 6,4 – коэффициент местного сопротивления

ρ = 1,2 – плотность воздуха

Подбираем взамен прямоугольного сечения эквивалентный канал с круглым сечением, диаметр которого равен

           2ab          2*0,18*0,77

dэ = ––––––– = ––––––––––– = 0,292 м.

              a +b           0,18 + 0,77

ab = 0,18*0,77 = 0,138 – поперечное сечение канала

Если принять абсолютную шероховатость труб системы вентиляции с большим диаметром за малую величину, то коэффициент сопротивления канала будет практически равен коэффициенту сопротивления гидравлических труб и может быть определен по формуле:

          wd        4,02*0,292

Re = –––– = ––––––––––– = 78300

           v            15*10-6