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

                       d_m – d_w^//                     12,7 – 11,7

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

                        t_m – t_w                       21,75 - 16

 Коэффициент теплоотдачи с учетом влаговыпадения,  Вт/(м²К)

α_р = ξ α_в^/  = 501,9*0,315 = 156,3

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

              F_p       F_мр                    924*10^-3              40,035*10^-3

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

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

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

F_p = 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.

F_мр – поверхность межреберных участков, м²/м

F_мр=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/м

F₀ = π d₀ = 3,14*15*10^-3 = 47,1*10^-3

E – степень эффективности ребра

E =f (mh) = 0,87 – находим из графика

           2α_p              2*156,3

m =√ ––––– = √ –––––––––––––  = 60,3

           λ_м δ         143,0*0,6*10^-3

λ_м – коэффициент теплопроводности материала Вт/(мК)

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

 Плотность теплового потока q_F, Вт/м² :

 - отнесенной к основной поверхности, несущей ребра

q_Fo = α_пр Q_o = 2800,5*7,99 = 22376

                   t_m - t_w          21,75- 16  

где Q₀ = ––––––––– = ––––––––– = 7,99

                      E                  0,72

-  отнесенный к внутренней поверхности трубы

                   d₀                   15*10^-3

q_Fвн = q_Fo  –––– =22376 –––––––– =  22989

                   d_вн                  14,6*10^-3

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

 Коэффициент теплоотдачи

                           w_a ρ_a^/           P₀                                         

α_а = 2,7q_Fвн^0,6 (––––––)^0,2 (–––––)^0,343  

                            d_вн              P_кр

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

α_а = 2,7*22989^0,6*(–––––––––––––)^0,2*(–––––––––––––)^0,343 =2154

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

 

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

ρ_a^/  = 579,1 - плотность жидкого агрегата, кг/м³

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

Р_о =  1,5 * 10⁵ Па

Р_кр = 40,5 * 10⁵ Па

 Коэффициент теплопередачи К_F0, отнесенный к основной поверхности F₀, Вт/(м²К) (без учета термического сопротивление стенки трубы)

                      1                                             1

K_F0 = –––––––––––––––– = ––––––––––––––––––––––––––  = 604,8

         1/ α_пр  + F₀/ ( α_а*F_вн)        1/2800 + 1/2154*1,03

(Вместо отношения F₀/F_вн можно взять d₀/d_вн)

3.2.12.  Средняя разность температур в аппарате

          q_F0       22376

Q_m = ––– = –––––– = 36,99

          K_F0       604,8

 Температура кипения хладагента

t₀ = t_m – Q_m = 21,75 – 36,99 = -15,24

3.2.14. Основная поверхность воздухоохладителя  (без ребер), м²

             Q_обр            27,36*10³

F₀ = –––––––– = ––––––––––– = 1,3 м²

          K_F0 Q_m        604,8*36,99

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

           G_в γ         2,62*1,3

F_ж = –––––– = –––––––– = 0,68 м²

              w               5

Поверхность теплообмена одной секции (основная), м²

                   π d₀                              3,14*15*10^-3

F_c^/=F_ж–––––––––– =   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

                 F_ж

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 w_р в решетки

             V_A                 2000

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

          A*3600         0,138*3600

где  V_A = 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

H_м1 = 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

d_э = ––––––– = ––––––––––– = 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