Расчет системы кондиционирования воздуха в пассажирском вагоне. Расчет и выбор параметров системы вентиляции, страница 4

где v = 15*10-6 = кинематическая вязкость воздуха

Коэффициент сопротивления трению канала

λ = 0,316*Re-0,25 = 0,316*78300-0,25

Потеря давления воздуха во всасывающем канале

                λ w2 ρ                 0,13*4,022*1,2

Нтр1 = l––––––– = 0,019  –––––––––––––– = 0,084 Па

                dэ 2g                    0,292*2*9,81

где l = 0,13 – средняя длина воздуховода

Потеря давления всасываемого свежего воздуха при переходе в мундштук вентилятора. В этой части воздуховода имеется ступенчатое сужение поперечного сечения от 0,18*0,12 до 0,164*0,754 м2 Отношение площадей поперечных сечений каналов до и после сужения составляет А2 : А1 = 0,124 : 0,138 = 0,9

Определяем скорость воздушного потока во втором канале:

             2000

w2 = –––––––––––  = 4,48 м/с

          0,124*3600

Коэффициент сопротивления воздуха при отношении сечений А21 = 0,9 с переходной горловиной составляет ξ = 0,01

Потеря давления всасываемого свежего воздуха при переходе в мундштук:

                    4,482*1,2

Нм2 = 0.01––––––––––– = 0,12 Па

                       2*9,8

Находим равноценный диаметр

          2*0,164*0,754

dэ = –––––––––––––– = 0.269 м.

          0,164 + 0,754

          4,48*0,269

Re = ––––––––––– = 80400

             15*10-6  

                       0,122*4,482*1,2

Нтр2 = 0,019 ––––––––––––––– = 0,106 Па

                        0,269*2*9,8

Потеря давления в средней части всасывающего канала. Всасывающий канал имеет постепенно расширяющиеся конфигурацию площади А3 = 0,124 м3 до площади А4 = 0,470*0,973 = 0,457 м3. тогда А34 = 0,271

Этот случай можно рассматривать как внезапное увеличение поперечного сечения. Тогда потеря давления воздушного потока будет определяться по формуле:

                  0,124        4,482*1,2

Нм3 = (1 - ––––––)*–––––––––– = 6,52 Па

                  0.457         2*9,81

Потеря давления в воздушном фильтре. По данным завода-изготовителя потеря давления воздушного потока в воздушном фильтре обычно бывает в пределах 49,03 – 98,06 Па. Примем в расчете потерю давления с учетом сопротивления загрязненного в эксплуатации фильтра

Нм4 = 65,0 Па

Потеря давления при прохождении воздуха по гармонике на стороне всасывания. Гармоника имеет постепенно суживающиеся поперечное сечение на длине 385 мм от А5 = 0,470*0,973 = 0,457 м2

              0,332 π

до А6 = ––––––– = 0,085 м2

                   4

Для расчета примем случай резкого сужения поперечного сечения канала с плохо обработанной кромкой. Тогда для случая А35=0,187 имеем ξ = 0,11

Скорость воздушного потока

               2000

w2 = ––––––––––– = 6,5 м/с

         0,085*3600

Потеря давления

                    6,52*1,2

Нм5 = 0,11––––––––– = 2,84 Па

                     2*9,81

Потеря давления при прохождении воздуха по гармонике на стороне нагнетания. Воздушная гармоника изготовлена из парусины и имеет поперечное сечение А6 = 0,19*0,255 = 0,048 м2

Скорость воздушного потока

              2000

w = ––––––––––– = 11,5 м/с

          0,048*3600

Примем длину гармоники l = 1 м.

Найдем эквивалентный диаметр гармоники

         2*0,19*0,255

dэ = –––––––––––– = 0,217 м.

         0,19 + 0,255

          11,5*0,2175

Re = ––––––––––– = 167000

             15*10-6

λ = 0,045

                       0,1*11,52*1,2

Нтр3 = 0,045 ––––––––––––– = 1,67 Па

                        0,22*2*9,81

Потеря давления воздуха на входе в сборный коллектор перед калорифером. В сборном коллекторе воздушные потоки, идущие от вентиляторов, объединяются в один. При этом происходит резкое увеличение поперечного сечения обоих воздушных потоков:

А7 = 0,19*0,255 = 0,0485 м2

А8 = 0,375*0,4 = 0,15 м2

Потерю давления в результате перехода воздушного потока в сборный коллектор определим при скорости воздушного потока

w1 = 11,5 v/c

                 0,0485     11,5*1,2

Нм6 = 1 - –––––––  –––––––– = 27,0 Па

                  0,15         2*9,81

Потеря давления в калорифере согласно справочным данным Нм7=35 Па  при расходе воздуха V = 4000 м3

Потеря давления воздушного потока в переходном канале. В данном канале воздушный поток дважды меняет свое направление. Из-за постепенного уменьшения поперечного сечения при одновременном  повышении скорости воздуха сопротивление воздушному потоку  можно принять ρ = 0.

Площадь окна и скорость воздуха на входе в переходный канал:

А9 = 0,375*0,8 = 0,3 м2

              4000

w11 = –––––––– = 3,7 м/с

           0,3*3600

на выходе из канала:

А10 = 0,198*0,965 = 0,191 м2

                4000            

w12 = ––––––––––– = 5,82 м/с

            0,191*3600

Потеря давления воздушного потока из-за первого изменения направления при ξ = 0,1

                 3,72*1,2

hтр1 = 0,1–––––––– = 0,83 Па

                  2*9,81

Потеря давления в результате второго изменения направления на выходе из канала

                      5,822*1,2

hтр2 = 0,016––––––––– = 0,207 Па

                       2*9,81

Потеря давления воздушного потока при прохождении по средней прямолинейной части канала длиной 0,21 м:

                      0,21*7,55-2*1,2

hтр3 = 0.016 –––––––––––––– = 0,332 Па;

                      0,353*2*9,81

        2*0,198*0,965

d = ––––––––––––––– = 0,353 м;

         0,198 + 0,965

           7,55*0,353

Re = ––––––––––– = 17800

              15*10-6

Коэффициент сопротивления канала λ = 0,016

Потеря давления в переходном канале

Нтр4 = hтр1 + hтр2 + hтр3 = 0,83 + 2,07 + 0,33 = 3,23 Па

Потеря давления на входе в канал приточного воздуха. На входе в канал приточного воздуха сделано резкое увеличение поперечного сечения. Канал приточного воздуха в сечении  рассматривается как прямоугольник,  хотя его верхняя плоскость несколько выпуклая. Расчет ведется по формуле, в которой размеры сечений А1 = 0,191 м2; А13 = 0,25*0,978 = 0,244 м2; w1 = 5,82 м/с  - приняты из технической документации: