Міністерствотранспорту та зв’язку України
Державнийекономіко-технологічний університет транспорту
Кафедра«Вагони»
ВАГОНПАСАЖИРСЬКИЙ ЖОРСТКИЙ
Курсоваробота з дисципліни “Енергохолодильні системи вагонів
та їхтехнічне обслуговування ”
Пояснювальназаписка
ЕХСП −03613.00.00.00.ПЗ
Керівник:
В.М. Іщенко
“”2009р
Розробив: студент
В.В. Войтенко
Група 4 − В
“”2009р
2009
ЗМІСТ
Вступ
1 Визначення площі теплопередаючих поверхонь огородженнякузова вагону
2 Розрахунок зведеного коефіцієнта теплопередачі огородженнякузова вагону
3 Теплотехнічний розрахунок вагону та визначенняхолодопродуктивності холодильної машини
4 Опис прийнятої схеми холодильної машини та системиохолодження
5 Побудова в I−d діаграмі процесівобробки повітря в системі охолодження
6 Побудова в lg p−i діаграмі циклухолодильної машини та його розрахунок
7 Визначення об’ємних коефіцієнтів поршневогокомпресора
8 Розрахунок основних параметрів поршневого компресора(діаметра циліндра та ходу поршня)
9 Визначення енергетичних коефіцієнтів та потужності,що споживається компресором
10 Розрахунок трубопроводів
11 Індивідуальне завдання (розрахунок і конструюванняконденсатора)
12 Основні вимоги охорони праці та техніки безпеки приексплуатації холодильної установки
Висновок
Список використаної літератури
ВСТУП
Санітарно− гігієнічні вимоги передбачають створення у вагоні комфортних умов дляпасажира, оберігаючих його від дії недостатку кисню, надмірної жари або холоду.
Одназ умов комфорту — це поєднання в найсприятливіших межах температури, вологостіі швидкості переміщення повітря в зоні знаходження людини. Забезпечення цихумов у вагоні ускладнюється низькою теплостійкістю кузова, малим об'ємомприміщення, що приходиться на одного пасажира, а також швидкою зміноюкліматичних зон і погодних умов протягом доби. Донести повітря у вагоні допотрібної кондиції допомагає установка кондиціонування повітря, що складаєтьсяз систем опалювання, охолоджування і вентиляції.
Підтерміном «кондиціонування повітря» розуміється така його обробка, в результатіякої повітря насищається киснем, міняє свою вологість, нагрівається абоохолоджується до температури, найсприятливішої для людини.
Основоюустановки кондиціонування повітря є холодильна машина. Сучасний рівень технікиотримання штучного холоду дозволяє робити такі пристрої практично повністюавтоматизованими, компактними і надійними. Це зводить до мінімуму об'єм робітпри технічному огляді і ремонті пасажирського вагону, максимально збільшившипри цьому час роботи устаткування між плановими видами технічногообслуговування.
Додатковийкомфорт для пасажирів створює охолоджувач питної води, а також наявність увагонах − ресторанах шаф − холодильників.
Вданій курсовій роботі розрахована парова компресійна, одноступеневого стисненняхолодильна машина з одноступеневим стисненням, яка працює на холодоагентіR134а.
1. ВИЗНАЧЕННЯ ПЛОЩІ ТЕПЛОПЕРЕДАВАЛЬНИХ ПОВЕРХОНЬ ОГОРОЖІ КУЗОВАВАГОНА
Площатеплопередавальних поверхонь огорожі кузова вагона визначається згідно згеометричними розмірами та плануванням вагона.
/>
Рисунок1.1− Поперечний переріз вагона
Кут />, що обмежуєдугу даху, визначається конструктивними параметрами за формулою:
/>, (1.1)
де />− зовнішня ширина вагона, м;
/> − радіус даху усередній частині, м;
/> − радіусдаху у бічних стін, м.
/>.
Площатеплопередавальних поверхонь підлоги пасажирського вагона визначається, невраховуючи площу підлоги тамбурів (дивись рисунок 1.2).
/>, (1.2)
де />−довжинакузова вагона, не враховуючи довжину тамбурів, /> м.
/> м2,
/>
Рисунок1.2 − Планування пасажирського вагона
Площатеплопередавальних поверхонь бічних стін пасажирського вагона знаходиться заформулою:
/>, (1.3)
де />− площатеплопередавальних поверхонь кожної бічної стінки вагона без врахування площівікон, м.
Площатеплопередавальної поверхні бічної стінки вагона без врахування площі віконзнаходиться за формулою:
/>; (1.4)
/>, (1.5)
де />−сумарна площа вікон бічної стінки вагона, м2.
Сумарна площавікон бічної стіни вагона знаходиться за формулою:
/>, (1.6)/>
де /> − ширинавікна, м;
/>− висота вікна, м;
/>− кількістьоднакових вікон бічної стіни вагона.
/> м2,
/> м2,
/> м2,
/> м2,
/> м2.
Площатеплопередавальних поверхонь даху знаходиться за формулою:
/> (1.7)
/> м2.
Площатеплопередавальних поверхонь торцевих стін знаходиться за формулою:
/> (1.8)
/> м2.
Сумарнаплоща теплопередавальних поверхонь огорожі кузова вагона:
/> (1.9)
/> м2.
2. РОЗРАХУНОК ЗВЕДЕНОГО КОЕФІЦІЄНТА ТЕПЛОПЕРЕДАЧІ ОГОРОДЖЕНЯКУЗОВАВАГОНА
Основнимпоказником теплотехнічної якості кузова вагона є коефіцієнт теплопередачі.
Коефіцієнттеплопередачі багатошарової плоскої стінки, Вт/м2∙К:
/>, (2.1)
де />−коефіцієнттепловіддачі від зовнішнього повітря до зовнішньої поверхні стінки, Вт/м2∙К;/>− товщинаіго шару стінки, м;
/>− коефіцієнттеплопровідності іго шару стінки, Вт/м2∙К;
/>− коефіцієнттеплопровідності від внутрішньої поверхні стінки до повітря в серединіприміщення вагона, Вт/м2∙К;
Коефіцієнттепловіддачі від зовнішнього повітря до зовнішньої поверхні сішки вагона знаходитьсяза формулою, Вт/м2∙К:
/>,/> (2.2)
де />− швидкістьпоїзда, м/с;
/>− довжинакузова вагона, м.
/>, Вт/м2∙К
Коефіцієнттепловіддачі від внутрішньої поверхні стінки до повітря в середині приміщення вагонав курсовій роботі приймаємо /> Вт/м2∙К.
Розрахуноктеплопровідності
/>
Рисунок 2.1 −Переріз підлоги
Таблиця 2.1 −Матеріали шару підлоги і його характеристика№ позиції Матеріал
Товщина />, м
Коефіцієнт теплопровідності />, Вт/м2∙К 1 лінолеум 0,003 0,19 2 деревоволокниста плита 0,0195 0,055 3 пінополістирол 0,075 0,04 4 сталевий лист 0,005 58,0
/> Вт/м2∙К.
/>
Рисунок2.2− Переріз бічної стіни
Таблиця 2.2 −Матеріали шару бокової стіни і його характеристика№ позиції Матеріал
Товщина />, м
Коефіцієнт теплопровідності />, Вт/м2∙К 1 сталевий лист 0,002 58,0 2 мастика 0,0011 0,23 3 пінополістирол 0,075 0,035 4 фанера 0,009 0,35 5 склопластик 0,0048 0,4
/> Вт/м2∙К
/>
Рисунок2.3 − Переріз даху
Таблиця 2.3 −Матеріали шару бокової стіни і його характеристика№ позиції Матеріал
Товщина />, м
Коефіцієнт теплопровідності />, Вт/м2∙К 1 сталевий лист 0,0015 58,0 2 мастика 0,0011 0,23 3 пінополістирол 0,075 0,035 4 фанера 0,009 0,35
/> Вт/м2∙К
/>
Рисунок2.4 − Переріз торцевих стін
Таблиця 2.4 −Матеріали шару торцевих стін і його характеристика№ позиції Матеріал
Товщина />, м
Коефіцієнт теплопровідності />, Вт/м2∙К 1 склопластик 0,0017 0,4 2 фанера 0,009 0,35 3 пінополістирол 0,075 0,035
/> Вт/м2∙К
/>
Рисунок2.5− Переріз вікна
Таблиця 2.5 −Матеріали вікна і його характеристика№ позиції Матеріал
Товщина />, м
Коефіцієнт теплопровідності />, Вт/м2∙К 1 скло 0,005 0,76 2 повітря 0,025 0,023
/> Вт/м2∙К
Розрахунокзведеного коефіцієнта теплопровідності:
Зведенийкоефіцієнт теплопередачі огорожі кузова вагона, Вт/м2∙К:
/>, (2.3)
де /> −коефіцієнт теплопередачі іго елемента огорожі кузова вагона, Вт/м2∙К
/> − площаіго елемента огородження кузова вагона, м.
/> Вт/м2∙К.
Підлога,стіни, дах вагона мають містки, які утворені балками, стійками, томурозрахунковий зведений коефіцієнт теплопередачі огорожі кузова вагона складає, Вт/м2∙К:
/>; (2.4)
/> Вт/м2∙К
Згідно з ГОСТ /> не повиннеперевищувати 1,105 Вт/м2∙К дляпасажирських вагонів.
3. ТЕПЛОТЕХНІЧНИЙ РОЗРАХУНОК ВАГОНА ТА ВИЗНАЧЕННЯХОЛОДОПРОДУКТИВНОСТІ ХОЛОДИЛЬНОЇ МАШИНИ
Теплотехнічнийрозрахунок вагона дозволяє визначити кількість тепла, яке надходить доприміщення вагона у літній період.
Теплонадходженнякрізь огорожу кузова вагона, Вт:
/>, (3.1)
де /> −температура зовнішнього повітря, 0C; />0C
/>− температурав середині вагона,0C;/> 0C
/> Вт
Інтенсивністьпрямої сонячної радіації на площадку перпендикулярну сонячним променям, кД.ж/м2год:
/>, (3.2)
де /> −коефіцієнт прозоростіатмосфери, />;
/> −кут стояння сонця.
/>(3.3)
де /> − кут нахилу сонця, />200;
/> − ширинамісцевості, />500;
/> − часовийкуг, />300.
/>.
/> кДж/м2∙год
Інтенсивністьпрямої радіації на вертикальну стінку, кДж/м2∙год:
/>, (3.4)
де />− азимут сонця, град.
/>, (3.5)
/>
/> − кут міжмеридіаном та напрямком руху поїзда, /> = 900.
/> кДж/м2∙год.
Інтенсивністьпрямоїрадіації на дах:
/>, (3.6)
/> кДж/м2∙год.
Інтенсивністьрозсіяноїрадіації на дах:
/>, (3.7)
/> кДж/м2∙год.
Інтенсивністьрозсіяноїрадіації на вертикальну стіну:
/>, (3.8)
/> кДж/м2∙год.
Сумарнаінтенсивність радіації:
/>, (3.9)
/>. (3.10)
/> кДж/м2∙год.
/> кДж/м2 ∙год.
Умовнееквівалентне підвищення температури зовнішнього повітря за рахунок сонячноїрадіації:
/>, (3.11)
де />−коефіцієнт поглинання променевої енергії, (/>= 0,6...0,8);
/>−відносне значення освітлення сонцем поверхонь,
/>. (3.12)
/>,
/>,
/>.
/> 0С.
Теплонадходженяза рахунок сонячної радіації складає, Вт:
/>, (3.13)
/> Вт
Теплонадходженняза рахунок інфільтрації зовнішнього повітря в пасажирський вагон складає, Вт:
/> (3.14)
/> Вт
Теплонадходженнявід встановленого обладнання, Вт:
/>, (3.15)
де />− потужністьобладнання в пасажирських вагонах, />= 2000Вт.
/> Вт.
Теплонадходженнявід людей, Вт.
/>, (3.16)
/>−кількість людей у вагоні, включаючи пасажирів та обслуговуючий персонал, n = 38;
/>−кількість явної теплоти, яку виділяє людина, />= 77 Вт.
/> − кількістьприхованої теплоти, яку виділяє людина, />= 41 Вт.
/> Вт
Вологовиділеннявід людей, кг/год:
/>, (3.17)
де /> − кількістьвологи виділеної одною людиною, /> кг/год
/>кг/год.
Сумарнірозрахункові теплонадходження в вагон, Вт.
/> (3.18)
/> Вт
Сумарнакількість тепла, яка надходить до пасажирського вагона, визначаєхолодопродуктивність холодильної машини установки кондиціювання повітряпасажирського вагона.
/> (3.19)
/> Вт
4.ОПИС ПРИЙНЯТОЇ СХЕМИ ХОЛОДИЛЬНОЇ МАШИНИ ТА СИСТЕМИ ОХОЛОДЖЕННЯ
Холодильнаустановка парова компресійна, фреонова, має агрегатну конструкцію. Складаєтьсяз компресорного, конденсаторного агрегата і повітроохолоджувача (випарника).Компресійний і конденсаторний агрегат розташовані під вагоном і кріпляться дорами вагона. Повітроохолоджувач розташований під дахом вагона в системівентиляції.
Холодильнаустановка складається (рисунок 4.1) з:
поршневогокомпресора, фреонового з повітряним охолодженням. Конденсатор повітряний,ребристо-змійовиковий з примусовою циркуляцією повітря від вентилятора.
/>
Рисунок 4.1 –Схема холодильної установки: 1 — електордвигун вентилятора конденсатора; 2 — вентилятор; 3 — конденсатор; 4- гумометалічний нагнітальний трубопровід; 5 — фільтр-осушувач; 6 — нагнітальний вентиль компресора; 7 — електромагнітнівентилі; 8 — терморерегулюючі вентилі; 9 — розподілювачі рідкого холодоагенту; 10- випарник (повітроохолоджувач); 11 — всмоктувальний трубопровід; 12-нагнітальний трубопровід; 13 — реле максимального тиску; 14 — вентиль; 15 — манометр всмоктування; 16 — манометр нагнітання; 17 — масляний манометр; 18 — шунт з приладами; 19 — мембранні ветилі; 20 — всмоктувальний вентилькомпресора; 21 — компресор; 22 – електромагнітний вентиль; 23 – ресивер.
Ресивер-лінійниймає два мірильних скла для контролю рівня рідкого фреона.
Фільтр-осушувачцеонітовий. Два соленоїдних вентиля, перемикають режим роботи холодильноїустановки. Два терморегулюючих вентиля дроселюють рідкий фреон вповітроохолоджувач в залежності від температури пари фреона на виході зповітроохолоджувача. Повітроохолоджувач ребристо-зміцовиковий, повітряпродувається двома вентиляторами системи вентиляції. Реле високого тискузахищає компресор від високого тиску нагнітання.
Манометр тискувсмоктування контролює тиск всмоктування пари фреона в компресор. Манометртиску оливи контролює тиск оливи в системі змащування компресора.
Роботахолодильної установки:
Вповітроохолоджувачі кипить рідкий фреон при низькому тиску і низькійтемпературі, охолоджуючи повітря, яке подається системою вентиляції у вагон.Пара фреона, яка утворюється при кипінні, відсмоктується компресором істискується до тиску конденсації. Із компресора стиснута пара фреонаконденсується за рахунок продуваємого вентилятором атмосферного повітря. Зконденсатора рідкий фреон поступає в ресивер, проходить через фільтр-осушувач,де із рідкого фреона поглинається волога. Після фільтра осушувача рідкий фреонпроходить два соленоїдні вентилі і поступає до двох терморегулюючих вентилів.Терморегулюючі вентилі дроселюють рідкий фреон в повітроохолоджувач. Вповітроохолоджувачі рідкий фреон кипить при низькому тиску і температурі,охолоджуючи повітря, яке подається системою вентиляції до вагону.
5.ПОБУДОВА В ID−ДІАГРАМІ ПРОЦЕСІВ ОБРОБКИ ПОВІТРЯ В СИСТЕМІОХОЛОДЖЕННЯ
Установкакондиціювання повітря пасажирського вагона містить системи вентилювання,охолодження, опалення.
Системавентилювання механічна, приточна з рециркуляцією повітря. Система охолодженнямає парокомпресійну холодильну машину.
/>
Рисунок5.1− Система охолодження установки кондиціювання повітря:
1−забірнарешітка; 2−фільтр; 3−вентилятор; 4−випарник (повітроохолод−жувач); 5−повітропровід; 6−випуск; 7−забірно−рециркуляційнарешітка; 8−рецир− куляційний провід. />−температуразовнішнього повітря; />−температура повітряна виході з вагона; /> температура рециркуляційногоповітря; />−температура повітря у камері змішування; />− температура повітря навиході з повітроохолоджувача; />− температура повітря навході у вагон; />−температура кипіннярідкого холодоагенту у повітроохолоджувачі.
/>
Рисунок5.2 −Процеси обробки повітря в системі охолодження в Id−діаграмі. Лінія(П−В) − процес підігріву повітря в пасажирському приміщеннівагону; лінія (В−В/) − процес підігріву повітряпри його русі по рециркуляційному каналу; лінія (В/−С) −процес змішування зовнішнього та рециркуляційного повітря; лінія (С−П)− процес охолодження повітря в повітроохолоджувачі холодильноїмашини; лінія (П/−П) − процес підігріву повітряпри його русі по повітропроводу.
У Id−діаграмі вологогоповітря на перетині лінії постійної температури зовнішнього повітря /> талінії постійної відносної вологості зовнішнього повітря /> знаходитьсяточка З, яка відповідає параметрам зовнішнього повітря.
Наперетині лінії /> та />знаходиться точка В, якавідповідає параметрам повітря на виході з вагона.
Визначаємокутовий коефіцієнт /> променя процесу зміни параметрівповітря в пасажирському приміщені вагона:
/>, (5.1)
де />− сумарна кількість тепла, яка надходить до пасажирськоговагона,/>Вт;
/>− вологовиділеннявід людей, /> кг/год.
/>
Зточки В проводимо промінь процесу з кутовим коефіцієнтом />.
Засанітарними нормами різниця температури повітря />, що надходить в вагон і та, щовиходить з вагона не повинна перевищувати 3...40.
Визначимотемпературу повітря на вході в робоче приміщення вагона:
/>, (5.2)
/>
Наперетині лінії /> і променя процесу,знаходиться точка П, яка відповідає параметрам повітря на вході у вагон.
Витратиповітря через вагон визначаємо за формулою, кг/год:
/>, (5.3)
де />− ентальпія повітря на виході з вагона, />кДж/кг;
/>− ентальпія повітря на вході у вагон, />кДж/кг.
/> кг/год.
прирусі до камери змішування підігрівається від стінок рециркуляційного каналу,який розташований під дахом вагона. Підігрів повітря /> складає 0,5...1,5 0С.Температура рециркуляційного повітря:
/>, (5.4)
/>0С.
Припідігріві повітря вологовміст повітря залишається постійним, тому на перетинілінії постійного вологовмісту /> та температури /> знаходиться гонка В/, яка відповідач параметрам рециркуляційного повітря.
Дляпідтримання необхідного хімічного складу повітря санітарними нормамивстановлено, що подача зовнішнього повітря в вагон на одну людину складає: />м3/год.В розрахунках приймаємо /> м3/год.
Кількістьзовнішнього повітря, яке надходить у вагон, кг/год:
/>, (5.5)
де /> −кількість повітря на одну людину, м3/год;
/> − кількість людей увагоні, чол.
/>− густиназовнішнього повітря, кг/м3:
/>, (5.6)
де /> −атмосферний гиск, Па(/>Па);
/> − газовастала повітря, Дж/кг∙ К(/>Дж/кг∙ К);
/> − абсолютнатемпература зовнішнього повітря, К (/>К).
/> кг/м3,
/> кг/год.
Кількістьрециркуляційного повітря, яке надходить у вагон, кг/год:
/>, (5.7)
/> кг/год.
Параметриповітря, що відповідають камері змішування відображаються точкою С, яказнаходиться на лінії В/З.
Відрізкипрямої лінії будуть дорівнювати, мм
/>, (5.8)
/>, (5.9)
/> мм,
/> мм.
Нашляху від повітроохолоджувача до робочої зони вагона повітря підігрівається.Температура повітря на виході з повітроохолоджувача визначається за формулою, 0С:
/>, (5.10)
де /> − підігріввід стінок повітропроводу та гальмування (/>=1,0…2,50С).
/>0С.
Припідігріві повітря вологовміст повітря залишається постійним, тому на першійлінії постійного вологовмісту /> та температури />знаходиться точка П, якавідповідає параметрам повітря на виході з повітроохолоджувача. Робочахолодопродуктивність холодильної машини установки кондиціювання повітря, Вт:
/>, (5.11)
де /> − ентальпіяповітря в камері змішування, кДж/кг;
/> − ентальпіяповітря на виході з повітроохолоджувача, кДж/кг.
/> Вт.
Умовновважають, що повітря в міжтрубному просторі повітроохолоджувача має відноснувологість />%і температуру близьку до температури стінки труби.
Температуракипіння рідкого холодоагенту у повітроохолоджувачі приймається на 7…10 0Снижче температури точки И, яка відповідає точці роси повітря припостійному вологовмісті /> на виході з повітроохолоджувача:
/>, (5.12)
/>0С.
6. ПОБУДОВА В LG P – I ДІАГРАМИ ЦИКЛУ ХОЛОДИЛЬНОЇ МАШИНИ ТА ЙОГОРОЗРАХУНОК
Дляпобудови холодильного циклу визначаємо температурний режим циклу.
Потемпературі зовнішнього повітря />, визначаємо температуруконденсації холодоагенту /> уповітряному конденсаторі.Температура конденсації /> вище температури зовнішньогоповітря />,на 8...12 0С.
/>, (6.1)
/>0С.
Зазначеннями температури конденсації /> і температури кипіння /> по lgp–i діаграмі визначаємо тиск конденсації />, тиск кипіння />.
Зазнайденим значенням тиску конденсації />і тиску кипіння />холодоагенту робимоперевірку на кількість ступеней стиску холодоагенту в холодильній машині.
При /> переходять додвоступінчастого стиску.
Температуравсмоктування пари холодоагенту в компресор /> на 15...30 0С вище,температури кипіння /> холодоагенту у випарнику.
/>, (6.2)
/>0С.
Температурапереохолодження рідкого холодоагенту перед дроселюванням /> на 3...6 0Снижче температури конденсації />.
/>, (6.3)
/>0С.
/>
Рисунок6.1− Цикл холодильної машини в lgp — i діаграмі. Лінія (4−1)− ізотермічний і ізобарний процес кипіння холодоагенту у випарнику; лінія(1−1/) − ізобарний перегрів пари холодоагенту навсмоктуванні в компресор; лінія (1/−2) − адіабатнийпроцес стиску холодоагенту в компресорі; лінія (2−2/) −ізобарний процес охолодження перегрітої пари до сухої насиченої пари вконденсаторі; лінія (2/−3) − ізотермічний і ізобарнийпроцеси конденсації холодоагенту в конденсаторі; лінія (3−3/) −ізобарний процес переохолодження рідкого холодоагенту перед дроселюванням; лінія(3/−4) − ізоентальпний процес дроселювання рідкогохолодоагенту.
Дані з lgp – i діаграми заносимо в таблицю 6.1:
Таблиця 6.1 −Параметри холодоагенту у характерних точках циклу
Параметри
Точка циклу
/>,0С
/>, МПа
/>, кДж/кг
/>, м3/кг 1 5 0,35 402 0,060
1/ 30 0,35 425 0,070 2 75 1,25 455 0,021
2/ 45 1,25 411 − 3 45 1,25 265 −
3/ 40 1,25 258 − 4 5 0,35 258 −
Розрахунокпараметрів циклу холодильної машини приведемо у вигляді таблиці 6.2:
Таблиця 6.2 −Розрахунок циклу холодильної машиниПараметр, що визначається Формула Розрахунок 1 Питома масова холодопродуктивність холодоагенту, кДж/кг
/>
/> 2 Масовий видаток холодоагенту, кг/год
/>
/> 3 Питома робота компресора, кДж/кг
/>
/> 4 Теоретична потужність компресора, Вт
/>
/> 5 Питоме теплове навантаження на конденсатор, кДж/кг
/>
/> 6 Теплове навантаження на конденсатор, Вт
/>
/>
7 Об’ємний видаток холодоагенту через компресор, м3/год
/>
/>
8 Об’ємний видаток холодоагенту через конденсатор, м3/год
/>
/>
7. ВИЗНАЧЕННЯ ОБ'ЄМНИХ КОЕФІЦІЄНТІВ ПОРШНЕВОГО КОМПРЕСОРА
Продуктивністькомпресора залежить від коефіцієнта подачі />, який визначає об'ємні втратидійсного компресора.
Коефіцієнт подачікомпресора визначається добутком робочих коефіцієнтів:
/>, (7.1)
де />− об'ємнийкоефіцієнт;
/>− коефіцієнтдроселювання;
/>− коефіцієнт підігріву;
/>− коефіцієнт щільності.
Об'ємнийкоефіцієнт визначається за формулою:
/>, (7.2)
де С −відносна величина шкідливого простору компресора, С= 0,04...0,06; m −показник політропи (для хладонових компресорів, m = 1).
/>
Коефіцієнтдроселювання визначається за формулою:
/>, (7.3)
де />− депресії (змінитиску) при всмоктуванні в компресор, />=0,04 МПа;
/>− депресії нанагнітанні компресора />=0,08 МПа.
/>
Коефіцієнтпідігріву визначається за формулою:
/>, (7.4)
де /> − температурикипіння та конденсації холодоагенту, К;
/>,0С (7.5)
/>,0С (7.6)
/> К
/> К
/>
Коефіцієнтщільності визначається з умови />=0,96...0,98. />= 0,97
За формулою (7.1):
/>
8.РОЗРАХУНОК ОСНОВНИХ ПАРАМЕТРІВ ПОРШНЕВОГО КОМПРЕСОРА(ДІАМЕТРА ЦИЛІНДРА ТА ХОДУ ПОРШНЯ)
Дійснапродуктивність компресора визначається за формулою, м3/год:
/>, (8.1)
де />− масовий видатокхолодоагенту, кг/год;
/>− питомий об'ємпари холодоагенту при всмоктуванні в компресор, м3/кг.
/> м3/кг
Дійснапродуктивність компресора із врахуванням коефіцієнта подачі, м3/год:
/>(8.2)
де />− коефіцієнтподачі компресора;
/>− діаметрциліндра, м;
/>− хід поршня, м;
/>− кількістьциліндрів компресора (Z=2;4);
/>− частотаобертання вала компресора, об/хв. (n= 1000...1500 об/хв).
Діаметр циліндракомпресора визначаємо за формулою, м:
/>, (8.3)
де />− відношення ходупоршня до діаметра, (/>= 0,7...0,9).
/> м,
/> м.
За знайденимизначеннями діаметра циліндра /> та ходу поршня /> визначаємо дійснупродуктивність компресора за формулою, м3/год:
/>, (8.4)
/> м3/год.
9. ВИЗНАЧЕННЯ ЕНЕРГЕТИЧНИХ КОЕФІЦІЄНТІВ ТА ПОТУЖНОСТІ, ЩОСПОЖИВАЄТЬСЯКОМПРЕСОРОМ
Енергетичнікоефіцієнти компресора дозволяють визначити енергетичні втрати дійсногокомпресора.
Індикаторнапотужність компресора, Вт:
/>, (9.1)
де />− теоретичнапотужність компресора, Вт;
/> − індикаторнийККД.
/> (9.2)
де />− коефіцієнтпідігріву; />−емпіричний коефіцієнт (/>= 0,0025);
/>− температуракипіння рідкого холодоагенту у випарнику.
/>,
/> Вт.
Ефективнапотужність компресора:
/>, (9.3)
де />− механічний ККД (/>=0,90…0,93).
/>Вт.
Ефективний ККДкомпресора:
/>, (9.4)
/>
Потужність навалу двигуна компресора, Вт.
/>, (9.5)
де />− загальний ККДпередачі дорівнює 0,96...0,99.
/>Вт.
10.РОЗРАХУНОК ТРУБОПРОВОДІВ
Трубопроводидля холодильних машин підбирають по внутрішньому діаметру.
Діаметрвсмоктувального трубопроводу компресора визначається за формулою, м:
/>, (10.1)
де />− об'ємнийвидаток пари холодоагенту при всмоктуванні в к компресор,м3/с;
/> − швидкістьруху пари холодоагенту у всмоктувальному трубопроводі (/>= 12м/ с).
/>, (10.2)
де />− масовийвидаток холодоагенту, кг/год;
/>− питомийоб'єм пари холодоагенту при всмоктуванні в компресор, м3/кг;
/> м3/с,
/>м.
Діаметрнагнітальною трубопроводу компресора визначається за формулою, м:
/>, (10.3)
де />−об'ємний видаток пари холодоагенту при нагнітанні компресора, м3/с;
/> − швидкістьруху пари холодоагенту при нагнітанні компресора, (/>= 5м/ с).
/>, (10.4)
де />− масовийвидаток холодоагенту, кг/год;
/>− питомийоб'єм пари холодоагенту при нагнітанні з компресора, м 3/кг;
/> м/с,
/>м.
11.РОЗРАХУНОК КОНДЕНСАТОРА
Мета розрахункуконденсатора — визначення площі теплопередавальної поверхні та витратохолоджуючого повітря.
Площутеалопередавальної поверхні конденсатора визначаємо з рівняння теплопередачі.
/>, (11.1)
де />− тепловенавантаження на конденсатор, Вт;
/>− коефіцієнттеплопередачі, Вт/м2∙К;
/>− площатеплопередавальної поверхні конденсатора, м2;
/>− середнялогарифмічна різниця температур.
/>, (10.2)
Коефіцієнттеплопередачі для конденсаторів з повітряним охолодженням складає 30…45 Вт/м2∙К.
/>
Рисунок11.1− Графік температурного режиму роботи конденсатора: />− температураконденсації, 0С; />− температура повітря навході в конденсатор (дорівнює температурі зовнішнього повітря), 0С;/>− температураповітря на виході з конденсатора, 0С. (/>>/>на 3...4 oС).
/>, (10.3)
/>, (10.4)
/>, (10.5)
/>0С,
/>0С,
/>0С,
/>м2.
/>Вт
Витрати повітрячерез конденсатор, м3/с:
/>, (10.6)
де />− теплоємністьповітря, Дж/кг∙К (/>= 1003 Дж/кг∙К);
/> − щільністьповітря, кг/м3;
/>− нагрів повітря уконденсаторі 0С.
/>, (10.7)
/>0С
/>, (10.8)
де />− тискатмосферного повітря, />= 1∙105 Па;
/>− газова сталаповітря, /> =287 Дж/кг∙К
/>− середня різницятемператур повітря на вході та виході з конденсатора, К.
/>, (10.9)
/>, (10.10)
/>, (10.11)
/> К,
/> К,
/>К,
/> кг/м3,
/>м3/с.
12. ОСНОВНІ ВИМОГИ ОХОРОНИ ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКИ ПРИ ЕКСПЛУАТАЦІЇХОЛОДИЛЬНИХ УСТАНОВОК
В процесіобслуговування, виконання ремонту і при випробуваннях холодильної установкипасажирських вагонів доводиться мати справу з агрегатами і апаратами, які маютьчастини, що рухаються, і працюють під великим тиском і високою електричноюнапругою.
Крім тогодоводиться працювати на залізничних коліях в умовах транспорту, що рухається.
В цих умовах всіпрацівники зобов'язані знати і дотримувати правила техніки безпеки.
На залізничномутранспорті основним документом, організуючим безпечну роботу, є Правилатехнічної експлуатації (ПТЕ), Інструкція по сигналізації на залізницях, правилаі інструкції по техніці безпеки при виконанні окремих робіт.
Окрім правилтехніки безпеки, всі працюючі повинні добре знати будову і умови експлуатаціїтого обладнання, з яким їм доводиться працювати, а так само уміти надаватипершу допомогу при нещасних випадках.
Особам, незнайомим з обладнанням і інструкціями по його експлуатації, забороняєтьсяпроводити будь-які перемикання на панелях, вмонтовувати і демонтуватиобладнання.
До обслуговуванняхолодильного обладнання допускаються особи, які досягли 18 років, спеціальнонавчені правилам техніки безпеки і знаючі інструкцію по обслуговуванню даноїхолодильної установки.
При виконанніробіт слід користуватися тільки справним, передбаченим для даного типуобладнання інструментом. Не можна виконувати будь-які ремонтні роботи накомпресорі, що знаходиться під напругою. При операціях, пов'язаних з небезпекоюураження електричним струмом, застосовують захисні засоби (гумові килимки,інструмент з ізольованими ручками), а на пристроях, звідки може бути подаватисянапруга, вішають таблички.
Розбиратикомпресори, апарати і трубопроводи дозволяється тільки в захисних окулярах іполі зниження тиску фреону до атмосферного. При огляді внутрішніх порожнинкомпресора використовують переносні лампи на напругу не більше 36 В і акумуляторніліхтарі. Користуватися для освітлення відкритим полум'ям забороняється.
Заправку абопоповнення системи холодильної установки холодоагентом проводять так, щоб фреонподавався на сторону низького тиску. Відгвинчувати колпачкову гайку на штуцерівентиля балона дозволяється тільки в захисних окулярах.
Зберігати балони,у тому числі і порожні тільки у встановлених місцях.
Не дозволяєтьсяексплуатувати холодильну установку за відсутності пломб на манометрах, а таксамо по закінченню термінів огляду їх освідотства.
Манометриперевіряють і калібрують не рідше одного разу на рік.
Не дозволяєтьсяпроводити ремонт і підтягати болти на працюючому обладнанні і на трубопроводах,що знаходяться під тиском.
Обморожену черезпопадання рідкого фреону ділянку шкірного покриву треба розтирати ватяноюкулькою до почервоніння, шкіри після чого протерти і накласти пов'язку з бинта.
При утворенніпухирів шкіру розтирати не можна. Якщо фреон потрапив в очі, потрібно промитиїх струменем води кімнатної температури під невеликим тиском і закапати в очістерильне вазелінове масло.
Палити приобслуговуванні холодильного устаткування забороняється.
ВИСНОВОК
В курсовій роботівиконані необхідні розрахунки та графічна частина по розробці холодильноїсистеми вагона.
Холодильна машинапарова компресійна, одноступеневого стиснення, працює на холодоагенті R134а,система охолодження безпосередня.
Таблиця −Розрахункові параметри курсової роботиПараметри Значення
1 Сумарна площа теплопередавальних поверхонь огорожі кузова вагона, м2 246,66
2 Зведений коефіцієнт теплопередачі огорожі кузова вагона, Вт/м2·К 0,4678 3 Сумарні теплонадходження в вагон, Вт 8393 4 Робоча холодопродуктивність холодильної машини, Вт 24690
5 Температура кипіння рідкого холодоагенту, 0С 5
6 Температура конденсації холодоагенту, 0С 45 7 Теплове навантаження на конденсатор, Вт 32580 8 Параметри поршневого компресора: 8.1 Кількість ступіней стиснення 1 8.2 Коефіцієнт подачі в робочих умовах 0,648 8.3 Діаметр циліндра, м 0,0696 8.4 Хід поршня, м 0,0491 8.5 Кількість циліндрів 4 8.6 Частота обертання вала компресора, об/хв 1000 8.7 Ефективна потужність компресора, Вт 6338 8.8 Потужність електродвигуна компресора, Вт 7248
9 Площа теплопередавальної поверхні конденсатора, м2 54,67
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ
1 Демьянков Н.В. Холодильние машины иустановки. − М.: Транспорт, 1976.
2 Фаерштейн Ю.О. Китаев В.Н. Кондиционированиевоздуха в пассажирских вагонах. − М.: Транспорт, 1984.
3 Осадчук Г.И., Фарафонов Е.С. Холодильноеоборудование вагонов и кондиционирование воздуха. − М.: Транспорт, 1974.
4 Заворыкин М.А., Черкез В.М. Кондиционированиевоздуха в пассажирских вагонах. − М.: Транспорт, 1977.
5 Фарафонов Е.С. Ким Н. Ремонткомпрессоров пассажирских вагонов. − М.: Транспорт, 1 973. — 127с.
6. Енергохолодильні системи вагонів та їхТО: Метод. вказ. для студ. вищ. навч. закл. залізн. трансп. /В.М.Іщенко. − К.: КУЕТТ, 2005. − 45 с.: іл.