張亞

摘 要： 針對(duì)某型有軌電車的運(yùn)行環(huán)境及其整車結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行了分析，確定了空調(diào)系統(tǒng)制冷量計(jì)算的主要技術(shù)參數(shù)，根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)的性能要求，對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的制冷容量進(jìn)行了計(jì)算，確定了空調(diào)機(jī)組的制冷量。

關(guān)鍵詞： 有軌電車；空調(diào)系統(tǒng)；制冷量

1 概況

1.1線路基本情況

某型有軌電車項(xiàng)目規(guī)劃線路全長(zhǎng)約7.6km，共設(shè)站9座。初期有軌電車客運(yùn)量預(yù)測(cè)為3.7萬人次，客流出近期會(huì)有較大的增速，近遠(yuǎn)期會(huì)逐步放緩，最終趨于穩(wěn)定。

1.2空調(diào)系統(tǒng)的制冷性能要求

根據(jù)某型有軌電車的設(shè)計(jì)要求，車輛在夏季室外溫度為35℃，濕度為61%時(shí)，可以保證客室及司機(jī)室車內(nèi)溫度為27℃，濕度為40～65%。根據(jù)列車載客人數(shù)，整列車所需新風(fēng)量不少于3120 m3/h。

2 車輛結(jié)構(gòu)形式

某型有軌電車為100%低地板有軌電車車輛，采用五輛編組模式，兩端為帶司機(jī)室的動(dòng)力車，中間為無動(dòng)力的拖車，動(dòng)力車與拖車中間為懸浮車。

3 制冷量計(jì)算

有軌電車的熱負(fù)荷主要有：車體傳熱、太陽輻射熱、旅客散發(fā)的顯熱量、旅客散發(fā)的潛熱量、車內(nèi)機(jī)電設(shè)備及照明設(shè)備的散熱量、新風(fēng)熱負(fù)荷?？照{(diào)系統(tǒng)所需要的制冷量為以上熱負(fù)荷之和。

3.1 車體傳熱

車體表面會(huì)與外界環(huán)境進(jìn)行熱交換，車體不同部分的傳熱系數(shù)不同。車體傳熱的計(jì)算公式為：

Q1=KF*Δt

公式中：

K — 傳熱系數(shù)，W/（m2·k）；

F — 車體傳熱面積，m2；

Δt — 車內(nèi)外溫差，℃

根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)的制冷性能要求，車內(nèi)外溫差為：

Δt=35-27=8℃

根據(jù)某型有軌電車的初步方案，得出車體各部分的面積及傳熱系數(shù)為下表所示：

計(jì)算得：

F=288m2

K=2W/（m2·k）

車體傳熱為：

Q1 =4605

3.2 太陽輻射熱

太陽輻射熱為太陽照射車輛并傳遞到車內(nèi)的熱量，根據(jù)某型有軌電車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，太陽輻射強(qiáng)度按照下式來計(jì)算：

Q=KCDFCDεCDJCD/αw+KCQFCQεCQJCQ/αw+KDBFDBεDBJDB/αw+DσFCCJCQ +KCMFCMεCM JCQ/αw

式中：

KCD、KCQ、KDB、KCM—車頂、側(cè)墻、地板、車門的傳熱系數(shù)，W/（m2·k）；

FCD、FCQ、FDB、FCC、FCM—車頂、一側(cè)側(cè)墻、地板、一側(cè)車窗和一側(cè)車門的傳熱面積，m2；

εCD、εCQ、εDB、εCM—車頂、側(cè)墻、地板和車門的陽光吸收系數(shù)；

JCD、JCQ、JDB—車頂、兩側(cè)側(cè)墻、地板外表面上的太陽輻射強(qiáng)度， W/m2；

D — 玻璃透光系數(shù)；

σ—遮光系數(shù)；

αw—外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)

車頂、側(cè)墻、地板的傳熱系數(shù)和車頂、側(cè)墻、地板和車窗玻璃的傳熱面積見表1。

根據(jù)TB 1951《客車空調(diào)設(shè)計(jì)參數(shù)》，取εCD=0.7，εCQ=0.5，εCM=0.7，εDB=0.5。

玻璃透光系數(shù)，雙層玻璃 D=0.55，車窗遮光系數(shù)無窗簾為σ=1，車輛靜止時(shí)，外表面換熱系數(shù)αw為16 W/ m2·k

根據(jù)常州地區(qū)的太陽輻射數(shù)據(jù)，進(jìn)行太陽輻射熱計(jì)算，得出太陽輻射出現(xiàn)在車輛南北方向運(yùn)行時(shí)的9時(shí)或15時(shí)最大，取最大值作為太陽輻射熱計(jì)算值：

Q2=14267W。

3.3 旅客的潛熱量和散濕量

根據(jù)某型有軌電車設(shè)計(jì)要求，額定載客人數(shù)為300人。根據(jù)TB 1951《客車空調(diào)設(shè)計(jì)參數(shù)》，在室溫27℃時(shí)，每個(gè)成年男子散發(fā)的顯熱量為64W，潛熱量為52.3W，散濕量為76g/h，群集系數(shù)為0.955。

根據(jù)以上參數(shù)進(jìn)行計(jì)算：

旅客散發(fā)的顯熱量：Q3 =18397W

旅客散發(fā)的潛熱量：Q4 =14984W

3.4 車內(nèi)機(jī)電設(shè)備、照明器具等的散熱量

車內(nèi)電機(jī)和照明器具等在工作過程中會(huì)散發(fā)一定的熱量，根據(jù)估算，全車所有設(shè)備散熱約為Q5=2000W

3.5 新風(fēng)熱負(fù)荷

空調(diào)系統(tǒng)在工作過程中會(huì)不斷從車外獲取新風(fēng)，新風(fēng)會(huì)給車內(nèi)帶來大量的熱負(fù)荷，新風(fēng)熱負(fù)荷按下述公式計(jì)算：

Q6=mw（Iw-In）*1000

式中：

mw — 新風(fēng)中干空氣質(zhì)量流量，kg/s；

Iw — 室外空氣焓值，kJ/kg干；

In — 室內(nèi)空氣焓值，kJ/kg干。

mw =Vw·ρw/（1+dw/1000）

式中：

Vw — 新風(fēng)流量，Vw =3060m3/h；

dw —室外空氣含濕量，g/kg干；

ρw — 空氣密度，kg/m3。

當(dāng)溫度為35℃，相對(duì)濕度為61%時(shí)，查資料得：

ρw=1.131kg/m3，dw=21.81g/kg干，則mw=0.941kg/s。

根據(jù)濕空氣焓濕圖得，Iw=91.18kJ/kg干。

當(dāng)溫度為27℃，相對(duì)濕度為65%時(shí)，查濕空氣焓濕圖得：

In=64.32kJ/kg干，dn=14.57g/kg干。

代入數(shù)據(jù)計(jì)算新風(fēng)熱負(fù)荷得：

Q6=25270W

3.6 空調(diào)裝置制冷量

空調(diào)裝置制冷量Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6=79462kW

4.結(jié)論

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，某型有軌電車在滿足空調(diào)系統(tǒng)性能要求的前提下，整車總制冷量需求為80kw，需要安裝兩臺(tái)制冷量為40kW的機(jī)組。

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