Системи кондиціювання повітря пасажирського вагона

1.5 Системи кондиціювання повітря пасажирського вагона

Значна частина сучасних пасажирських вагонів має систему кондиціювання повітря. Кондиціювання повітря - це комплекс заходів, які включають вентиляцію опалення вагона, підігрів подаваємого у вагон повітря в літню пору експлуатації. У ряді випадків проводиться додаткове осушення або зволоження повітря. Мета цих заходів - створення всередині вагона заданого мікроклімату.

Для охолодження повітря у вагонах застосовують компресорні холодильні установки з електроприводом, холодоагентом, в яких є хладон.

Холодильна установка складається з компресора, конденсатора, випарника, терморегулюючого вентиля, вентиляторів конденсатора та випарника.

Повітря вентилятором системи вентиляції вагона подається в повітропровід. Між вентилятором і повітропроводом розташовані випарник (повітроохолоджувач), краплевідділювач та калорифер (водяний при водяному і електричний при електричному опаленні вагона).

Близько 75 % повітря, яке надійшло в повітропровід, забирається із вагона через рециркуляційний канал, забірна решітка якого знаходиться в системі коридору. Інша частина повітря - зовнішнє повітря.

Рідкий фреон надходить у випарник (повітроохолоджувач), кипить при температурі - 30°С і відбирає тепло від продуваємого вентилятором повітря. Випарник представляє собою батарею, конструктивно виконану із ребристих мідних або стальних оцинкованих труб. Повітря, яке подається у вагон, охолоджується. Пари фреону відсмоктуються компресором, який приводиться в обертання електродвигуном, стискуються і нагнітаються в конденсатор. Тут вони конденсуються за рахунок охолодження їх повітрям, яке продувається через батарею конденсатора вентилятором. Рідкий фреон збирається в рейдері і по трубопроводу надходить у фільтро-сушильний апарат. Далі він направляється в повітроохолоджувач через дросельне обладнання, яке зменшує тиск фреону до тиску випаровування. Далі цикл роботи холодильної установки повторюється.

У повітроохолоджувачі разом з охолодженням відбувається і осушування повітря за рахунок конденсації парів вологи, які утримуються в теплому повітрі, при його контакті з холодними трубами та ребрами. Потраплянню крапель води в повітропровід запобігає краплевідділювач.

Повітроохолоджувач, як сказано вище, розміщується в повітропроводі в проміжку між дахом і стелею котлового кінця вагона Компресорний і конденсаторний агрегати розміщаються під вагоном. Усі агрегати функціонально зв'язані в загальну систему, режим якої задається, як правило, вручну. Керування холодильною системою в заданому режимі здійснюється системою автоматики і контролюється за допомогою датчиків температури, які встановлені в різних частинах вагона.

2. Визначення потужності основних споживачів електроенергії пасажирського вагона

 

2.1 Визначення потужності і вибір електродвигуна

У пасажирських вагонах застосовується велика кількість різних механізмів з електричним приводом. У вагонах без кондиціювання повітря використовують електродвигуни для приводу вентиляторів, циркуляційних насосів опалення, водяного насоса калорифера, компресора холодильної шафи, перетворювачів для люмінесцентного освітлення та електропостачання змінним струмом радіовузла. У вагонах з кондиціюванням повітря використовуються також електродвигуни компресора і вентилятора конденсатора.

Потужність електродвигуна (кВт) для приводу вентилятора системи вентиляції вагона визначається з формули:

, (2.1)

де  – коефіцієнт запасу потужності (приймається = 1,15…1,5);

 – розрахункова подача (продуктивність) вентилятора, м³/с;

 – сумарний напір вентилятора, м;

 – К.К.Д. вентилятора (приймається = 0,6… 0,8).

Продуктивність вентилятора не задана, її слід визначити.

Продуктивність вентилятора системи вентиляції вагона (м³/с) в літній період:

, (2.2)

де – розрахункова норма подачі зовнішнього повітря на одного пасажира в літній період м³/с;

 – коефіцієнт рециркуляції вентиляційного повітря (= 0,25);

 – розрахункове число пасажирів у вагоні.

 м³/с,

 кВт.

Вибираємо електродвигун (за потужністю):

двигун 2ПН112L,технічні характеристики приведені в таблиці 2.1

номінальний струм знаходимо за формулою:

, (2.3)

А.

Потужність електродвигуна для вентилятора конденсатора установки кондиціювання повітря визначається з формули:

; (2.4)

де  – К.К.Д. вентилятора конденсатора (приймається = 0,4…0,5 ),

 кВт.

Вибираємо електродвигун (за потужністю):

двигун 2ПН112L, технічні характеристики приведені в таблиці 2.1

номінальний струм знаходимо за формулою 2.3:

А.

При водяному опаленні визначаємо потужність електродвигуна циркуляційного насоса системи опалення:

(2.5)

де  – К.К.Д. насоса (приймається = 0,4…0,6 ),

 – коефіцієнт запасу потужності (приймається = 1,1…1,3),

 кВт.

Вибираємо електродвигун (за потужністю):

двигун 2ПН90L,технічні характеристики приведені в таблиці 2.1

номінальний струм знаходимо за формулою 2.3:

А.

Визначаємо потужність електродвигуна компресора установки кондиціювання повітря. Розрахункова потужність (кВт) електродвигуна компресора визначається за формулою:

, (2.6)

де  – коефіцієнт, який враховує частковий характер роботи компресора (для електродвигуна компресора пасажирського вагона приймається = 0,35… 0,5);

 – загальний (повний) тепловий потік, який повинен бути відведений повітроохолоджувачем, Вт.

Загальний (повний) тепловий потік складається із шести теплових потоків:

а) тепловий потік, який надходить через поверхню кузова вагона, Вт

, (2.7)

де  = 270,5 м²;

 – розрахункова температура зовнішнього повітря влітку, °С; – розрахункова температура усередині вагона влітку, °С;

– середній коефіцієнт теплопередачі поверхні вагона,

;

 Вт,

б) тепловий потік від інфільтрації для літнього періоду експлуатації, Вт:

, (2.8)

 Вт,

в) тепловий потік, принесений зовнішнім повітрям при вентиляції вагона:

, (2.9)

де  – розрахункова норма подачі зовнішнього повітря на одного пасажира в літній період, м³/с.

 – теплоємність повітря,

,

 Вт,

г) тепловий потік за рахунок сонячної радіації, Вт

, (2.10)

де – розрахункова поверхня кузова вагона, яка опромінюється сонцем, м², (приймається  = (0,3…0,4) );

 – розрахункова (максимальна) температура поверхні кузова вагона (приймається = 50 °С);

 – тривалість сонячного опромінювання вагона протягом доби, год.;

 Вт,

д) тепловий потік, що виділяється пасажирами вагона, Вт,

, (2.11)

де – потужність теплового потоку, що виділяється одним пасажиром, Вт,

 Вт,

е) тепловий потік від роботи електродвигунів, які розташовані усередині вагона, освітлювальних та інших електроприладів, Вт

 Вт,

Загальний (повний) тепловий потік у вагон:

 (2.12)

 Вт,

 кВт.

Вибираємо електродвигун (за потужністю):

двигун 2ПН160L,технічні характеристики приведені в таблиці 2.1

номінальний струм знаходимо за формулою 2.3:

А.

Таблиця 2.1 – Технічні характеристики електродвигунів

Найменування двигуна	Розрахункова потуж-ність, кВт	Потужність за ката-логом, кВт	Тип	Номіналь- ний струм, А	Номіналь- ний ККД	Кратність пускового струму
1	2	3	4	5	6	7
Привід вентилятора системи вентиляції	1,74	2,2	2ПН112L	51,5	0,855	2-4,5
Привід вентилятора конденсатора	1,99	2,2	2ПН112L	51,5	0,855	2-4,5
Привід циркуляційного насоса	0,404	0,55	2ПН90L	15,28	0,72	2-4,5
Привід компресора	9,38	11,0	2ПН160L	254,34	0,865	2-4,5