Рв =pcp Vн (tп-tн) ( 5 )
где р - плотность воздуха, кг/м3;
ср - удельная теплоемкость воздуха при постоянном давлении;
Vh- объем наружного воздуха, подаваемого в вагон, м3/с ;
tn-температура подаваемого воздуха, К.
Плотность и удельная теплоемкость воздуха меняются с изменением температуры. Однако для практических расчетов можно принять значение с =1006 Дж/кг К постоянным, что соответствует температуре 273 К (0 °С). Для определения плотности воздуха при расчетной температуре можно воспользоваться уравнением
( 6
)
где р0=1,29 кг/м3 - плотность воздуха при О °С и давлении 760 мм рт.ст. (760x133=101080 Па);
t - температура воздуха, ° С.
Расчетную плотность, значение которой подставляется в уравнение (5), можно выбирать как среднюю между ее значениями, соответствующими температурам воздуха снаружи и внутри вагона.
Объем подаваемого наружного воздуха в м3/с может быть найден как произведение устанавливаемой ГОСТ 12406-79 нормы подачи на одного пассажира (20 м3/ч в зимнее время) на количество пассажиров п в вагоне, т.е.
( 7 )
Г. Мощность, расходуемая на горячее водоснабжение для удовлетворения личных нужд пассажиров (мытье посуды, душ и пр.), Вт,
PГ.В=nQc(tk–t0) ( 8 )
где Q- расход воды на пассажира, кг/с;
с - удельная теплоемкость воды, равная 4190 Дж/кг К;
tx-температура нагрева воды, К;
to~ начальная температура воды, К.
Д. Количество тепла, выделяемого пассажирами в единицу времени, Вт,
( 9 )
где q- количество ощутимого тепла, выделяемого в среднем одним пассажиром в единицу времени, Вт.
Количество тепла, выделяемое человеком, зависит от окружающей температуры и от интенсивности выполняемой им работы. Для рассматриваемых условий при tв=20 °С можно принять q=87 Вт. Среднюю заселенность вагона следует считать равной 70-80 % от количества мест.
Е. Мощность тепловой энергии, выделяющейся при работе вагонного оборудования (электрические машины, коммутационные аппараты, лампы накаливания и др.), может быть принята равной Р0 =1,5-2 кВт.
Мощность системы отопления Рэн вместе с составляющими по пунктам Д и Е должна скомпенсировать потери тепла, рассчитываемые по уравнениям (3) - (8). С учетом сказанного, уравнение для определения потребной (расчетной) полезной мощности электрических нагревателей вагона может быть записано в виде
Рзн.р=Рп.в+Рф+Рв+РГ.В-(Рп+Р0) ( 10 )
Пример: Расчет и выбор электронагревателей для пассажирского вагона, расчитанного на работу при скоростях движения до 160 км/ч и температурах наружного воздуха до -40 0С.
Решение. По уравнению (3) находим мощность тепловых потерь через ограждающие конструкции вагона, приняв к=1,15 Вт/м2К, F=270 м2 и tв =200С по ГОСТ 12406-79
Потери от инфильтрации наружного воздуха находим по уравнению (4)
При определении мощности, требуемой для подогрева наружного воздуха, подоваемого вентиляционной системой вагона находим по уравнению (5) примем
- расчетную плотность воздуха 
Так как на основании уравнения (6) при -400С ρ-40=1,51 кг/м3, а при -200С ρ+20=1,2 кг/м3
- количество пассажиров n=(36+2) (с учетом двух проводников)
- объем подаваемого наружного воздуха на основании уравнения (7) Vн=0,21 м/с.
Получаем 
Мощность, расходуемую на горячее водоснабжение определяем по ур-ю (8) где:
Q=4 кг/ч или Q=0,001 кг/с – расход воды на пассажира
tk=500C– температура нагрева воды
t0=200C –начальная температура воды
Получаем 
Тепло выделяемое пассажирами при
заселенности вагона 80%, на основании уравнения (9) будет равно 
Учтено, что проводники всегда находятся
в вагоне. Мощность тепловой энергии, выделяемой вагонным электрооборудованием,
примем Р0=2 кВт. С учетом всех составляющих потребная полезная
мощность электрических нагревателей составит 
РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕМЕНТОВ СХЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ.
а) Определение количества, выбор типа и схемы включения нагревателей
Установив с помощью вышеприведенной методики потребную мощность электрического отопления, можно переходить к выбору типа ЭН, определению их общего требуемого количества и к компоновке схемы соединения.
При выборе отдельных ТЭН или скомпонованных на их основе готовых приборов отопления (калориферов и электрических печей, выпускаемых промышленностью) необходимо учитывать:
• условия работы и допустимую при этом поверхностную мощность
• напряжение источника питания
• условия, имеющиеся для размещения элементов отопления и накладывающие ограничения на конструкцию и размеры ЭН.
Учитывая номинальную мощность Рн выбранного ЭН, можно найти требуемое их общее расчетное количество
Nобщ.р=
( 11 )
Если номинальное напряжение Uип.н источника питания более чем в два раза превышает номинальное напряжение UH выбранного нагревателя, то их включают последовательно. Расчетное количество последовательно включаемых элементов находится как
( 12 )
Расчетное количество параллельных цепей определится в этом случае как
( 13 )
Полученные дробные значения в уравнениях (12) и (13) целесообразно округлить до большего целого числа. При этом по сравнению с расчетными увеличится и число последовательно включенных элементов (Nc>Nc.р), и количество параллельных цепей (Nn>Nn.р). Общее количество нагревателей в установке окажется также больше расчетного (Noбщ>Noбщ.р ), так как
Noбщ=Nс Nп ( 14 )
В результате этого общая мощность отопительной системы при номинальном напряжении источника питания может отличаться от требуемой. Поэтому необходимо оценить реальную мощность установки при номинальном напряжении. Для этого в первую очередь следует найти значение мощности каждого элемента.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.