- •Курсовая работа Инженерно-технический расчет теплообменных аппаратов в системе кондиционирования воздуха
- •2.1 Модель системы кондиционирования воздуха в кабине машиниста
- •2.2 Расчетная модель тепло- и влагопоступлений в кабину в летний период года
- •2.3 Теплопоступления через ограждения
- •2.3.1 Общие положения
- •2.4 Теплопоступления с инфильтрационным воздухом
- •2.5 Теплопоступления излучением от солнца
- •2.6 Теплопоступления от людей
- •2.7 Теплопоступления от оборудования
- •2.9 Общая тепловлажностная нагрузка на кабину локомотива в летний период (тепловлажностный баланс)
- •4.2 Определение энтальпии точки смеси iсм
- •Процесс смешивания двух потоков в
- •4.3 Определение энтальпии точки притока iпритока
- •Определение состояния приточного воздуха
- •Определить размеры фильтра для очистки приточного воздуха в кабине и время его работы до регенерации
2.3 Теплопоступления через ограждения
2.3.1 Общие положения
Приток тепла через ограждения кабины происходит путем теплопередачи и определяется из общего уравнения теплопередачи: Qогр = ксрFср(tнар – tв)
кср – средний коэффициент теплопередачи, Вт/м2К, задан в исходных данных
Fср– средняя площадь ограждений, м2
tв - температура внутреннего воздуха,0С, определяется по формуле (1)
tн – температура наружного воздуха,0С, задана в исходных данных
Однако данное уравнение не учитывает «неоднородности» ограждений кабины, т.е. кабина локомотива включает в себя непрозрачные ограждения (стены) и прозрачные (окна). Процесс теплопроводности, проходящий через непрозрачные ограждения (стены) значительно отличается от процесса теплопроводности, проходящий через окна. Поэтому, в настоящем проекте необходимо точно учесть значения потоков тепла, проходящих через стены и отдельно через окна кабины.
Это определяется по следующей методике.
Средний коэффициент теплопередачи представляет собой удельную величину теплопритоков, которые передаются согласно теории тепломассообмена тремя способами: теплопроводностью, конвекцией и излучением. Поэтому, средний коэффициент теплопередачи имеет три составляющие:
кср = кист+кинф+Δклуч
кист – «истинный» коэффициент теплопередачи, характеризует процесс переноса тепла путем теплопроводности, т.е. на практике характеризует качество теплоизоляции стен кабины, Вт/м2К;
кинф– коэффициент инфильтрации, характеризует процесс переноса тепла путем конвекции,
Вт/м2К
Инфильтрация – это проникновение наружного воздуха под действием ветра и разности температур через неплотности в ограждающих конструкциях кабины. Поэтому коэффициент инфильтрации характеризует долю проникновения воздуха в кабину через щели, неплотности и технологические отверстия кабины, т.е. оценивает герметичность кабины. Т.к. герметичность кабины нормируется санитарными нормами, то на стадии проектирования для всех вариантов курсовой работы принимаем герметичность кабины соответствующую нормам, т.е. кинф=0,19 Вт/м2К.
Δклуч – поправка (коэффициент) учитывающая дополнительные поступления тепла через между ограждениями за счет излучения ими лучистой энергии. На стадии проектирования для всех вариантов курсовой работы принимаем Δклуч = 0,05 Вт/м2К.
Т.к. кср , кинф,Δклуч заданы, то определяем значение коэффициента кист:
кист=кср–кинф– Δклуч, Вт/м2К (2)
Для определения теплопритоков в кабину с учетом ее «неоднородностей» необходимо все ограждения кабины разделить на прозрачные (окна) и непрозрачные (стены) и рассчитать величину теплопритоков отдельно через окна и отдельно через стены.
Для этого сначала рассчитаем значение коэффициента теплопередачи через непрозрачные ограждения (стены) кнепр используя балансовое уравнение теплопередачи:
, Вт/м2К (3)
где
Fокна– площадь всех окон кабины, м2,
Площадь любого окна, что с внутренней стороны кабины, что с внешней стороны – одинакова.(см. исходные данные)
кокна– коэффициент теплопередачи через окна кабины, Вт/м2К
Для всех вариантов курсовой работы принимаем следующее исполнение окон: двойное остекление в металлическом переплете с кокна=2,94 Вт/м2К.
Fнепр– средняя площадь всех непрозрачных ограждений кабины:
(4)
- суммарная площадь всех наружных непрозрачных ограждений (стен) кабины,м2, определяется по формуле:
- общая наружная площадь лобовой стенки кабины,м2, (см. исходные данные)
- площадь окна лобовой стенки кабины,м2, (см. исходные данные)
- общая наружная площадь боковой стенки кабины,м2, (см. исходные данные)
- площадь окна лобовой стенки кабины,м2, (см. исходные данные)
Т.к. боковых стенок две, они имеют одинаковые размеры, то расчетную величину для одной можно удвоить.
- общая наружная площадь пола кабины,м2, окон нет (см. исходные данные)
- общая наружная площадь крыши кабины,м2, окон нет (см. исходные данные)
- общая наружная площадь задней стенки кабины,м2, окон нет (см. исходные данные)
- суммарная площадь всех внутренних непрозрачных ограждений (стен) кабины,м2, определяется по формуле:
- общая внутренняя площадь лобовой стенки кабины,м2, (см. исходные данные)
- площадь окна лобовой стенки кабины,м2, (см. исходные данные)
- общая внутренняя площадь боковой стенки кабины,м2, (см. исходные данные)
- площадь окна лобовой стенки кабины,м2, (см. исходные данные)
Т.к. боковых стенок две, они имеют одинаковые размеры, то расчетную величину для одной можно удвоить.
- общая внутренняя площадь пола кабины,м2, окон нет (см. исходные данные)
- общая внутренняя площадь крыши кабины,м2, окон нет (см. исходные данные)
- общая внутренняя площадь задней стенки кабины,м2, окон нет (см. исходные данные)
Таким образом, теплопоступления через ограждения кабины с учетом ее «неоднородности» определяются по формуле:
Вт (5)
2.3.2 Теплопоступления через лобовую стенку кабины локомотива
, Вт
, Вт – теплопоступления через непрозрачные ограждения лобовой стенки кабины
, Вт – теплопоступления через окно лобовой стенки кабины
2.3.3 Теплопоступления через боковую стенку кабины локомотива
, Вт
, Вт – теплопоступления через непрозрачные ограждения боковой стенки кабины
, Вт – теплопоступления через окно боковой стенки кабины
2.3.4 Теплопоступления через пол кабины локомотива
, Вт , окон нет
, Вт – теплопоступления через непрозрачные ограждения пола кабины
, 0С – температура, которая наблюдается под полом кабины, на стоянке на открытых путях при солнечной погоде, т.к. под полом кабины и рельсами образуется полузакрытое непроветриваемое пространство, температура воздуха в котором по данным исследований будет значительно выше, чем наружная.
2.3.5 Теплопоступления через крышу кабины локомотива
, Вт , окон нет
, Вт – теплопоступления через непрозрачные ограждения крыши кабины
2.3.6 Теплопоступления через заднюю стенку кабины локомотива
, Вт , окон нет
, Вт – теплопоступления через непрозрачные ограждения задней стенки кабины