孫兵

摘 要：針對(duì)某線列車(chē)客室滴水問(wèn)題，對(duì)空調(diào)排水方式進(jìn)行機(jī)理分析、理論計(jì)算，對(duì)滴水問(wèn)題進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，查找客室滴水根本原因。為解決客室滴水問(wèn)題，從接水盤(pán)積水高度、蒸發(fā)腔負(fù)壓、冷凝水飛濺三方面進(jìn)行分析改造，對(duì)整改前后進(jìn)行運(yùn)用對(duì)比分析。

關(guān)鍵詞：地鐵車(chē)輛；空排水方式；滴水；接水盤(pán)；蒸發(fā)腔；冷凝水

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.187

1 空調(diào)排水原理

該空調(diào)機(jī)組的排水結(jié)構(gòu)是采用直接在空調(diào)機(jī)組接水盤(pán)下開(kāi)排水口，接水盤(pán)收集的冷凝水通過(guò)排水口先排出到車(chē)輛頂部的接水盤(pán)，再通過(guò)車(chē)輛設(shè)置的排水管排到車(chē)下軌道上。

2 客室漏水原因分析

2.1 接水盤(pán)高度問(wèn)題

空調(diào)制冷冷凝水產(chǎn)出速度超出排水速度，導(dǎo)致冷凝水積存過(guò)多從接水盤(pán)中溢出。

2.2 蒸發(fā)腔負(fù)壓?jiǎn)栴}

送風(fēng)量偏大，蒸發(fā)腔內(nèi)存在負(fù)壓過(guò)大的問(wèn)題，冷凝水克服負(fù)壓排出空調(diào)機(jī)組存水高度較高。

2.3 冷凝水飛濺問(wèn)題

蒸發(fā)腔內(nèi)竄流造成接水盤(pán)內(nèi)的冷凝水濺出接水盤(pán)外。

3 理論計(jì)算校核

3.1 接水盤(pán)的理論計(jì)算校核

3.1.1 排水管有效排水面積校核

按空調(diào)機(jī)組運(yùn)行的最?lèi)毫幽豆r計(jì)算，此時(shí)空調(diào)凝露水量最大。

（1）根據(jù)空調(diào)進(jìn)出風(fēng)的含濕量，在凝露工況下實(shí)測(cè)客室空調(diào)機(jī)組的冷凝水排放量約為27kg/h。每個(gè)接水盤(pán)設(shè)置2個(gè)排水口，則單個(gè)排水口流量為6.75kg/h。

（2）排水口尺寸為30mm×14mm，單個(gè)排水口面積為420mm2。接水盤(pán)排水孔處的最大流速為：

以流量為準(zhǔn)的當(dāng)量直徑：

（3）冷凝水排放管徑的校核。接水盤(pán)尺寸為：長(zhǎng)1208mm，寬251mm，高45mm，考慮到車(chē)輛處在25‰的斜坡上行時(shí)的情況，需有效的防止水濺出，取接水盤(pán)的最大積水高度為35mm。

冷凝水的流量：

其中，Q—流量，m3/s；Q1=6.75kg/h；

D—排水管的當(dāng)量直徑（內(nèi)徑）；

V—冷凝水的流速，m/s。

流速計(jì)算公式：

其中，—流速系數(shù)（已考慮水頭損失），對(duì)于外伸管嘴采用0.6；

g—重力加速度，取9.8m/s2；

H—管嘴中心線到容器自由表面鉛直距離，為35-14/2=28mm。

計(jì)算得到流速為0.44m/s，帶入上式計(jì)算得到管徑為2.4mm，遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)選用的當(dāng)量管徑22mm，表明選用的排水管滿(mǎn)足排水要求。

3.1.2 水盤(pán)容量校核

接水盤(pán)尺寸為：長(zhǎng)1208mm，寬251mm，高45mm。除去蒸發(fā)器和電加熱器占用的體積后，接水盤(pán)最大有效容積約為1.208×（0.251-0.092）×0.035=6.72L，即單個(gè)水盤(pán)內(nèi)可存放約6.72kg的水。

3.1.3 水盤(pán)內(nèi)積水高度計(jì)算

（1）在水平狀態(tài)時(shí)接水盤(pán)積水高度。選用的通風(fēng)機(jī)單臺(tái)送風(fēng)量為2000m3/h，風(fēng)機(jī)靜壓300Pa；空調(diào)機(jī)組的機(jī)外靜壓為約150Pa?？照{(diào)機(jī)組水平放置運(yùn)行時(shí)整機(jī)機(jī)外靜壓則為150Pa。經(jīng)過(guò)測(cè)試和初步估算后，此時(shí)風(fēng)機(jī)靜壓約為260Pa；空調(diào)機(jī)組機(jī)外靜壓約為110Pa。

由風(fēng)機(jī)的吸力阻止冷凝水向外排出，冷凝水柱最大高度處于負(fù)壓最大區(qū)域，即接水盤(pán)靠近風(fēng)機(jī)的一側(cè)。此時(shí)最大積水高度：

（2）縱向運(yùn)行時(shí)接水盤(pán)最大積水高度。在上坡和轉(zhuǎn)彎過(guò)程中，假設(shè)由水平狀態(tài)轉(zhuǎn)化為爬坡和轉(zhuǎn)彎時(shí)，冷凝水量無(wú)變化，接水盤(pán)內(nèi)的水位同樣是一側(cè)高，另一側(cè)低。

（3）車(chē)輛轉(zhuǎn)彎時(shí)接水盤(pán)最大積水高度。車(chē)輛運(yùn)行的最小轉(zhuǎn)彎半徑為360m，超高120mm，轉(zhuǎn)彎坡度最大為0.33‰，小于爬坡時(shí)的坡度。假設(shè)橫向傾斜最大角度與縱向時(shí)一致均為25‰。

在爬坡階段車(chē)輛進(jìn)入轉(zhuǎn)彎過(guò)程中，水盤(pán)內(nèi)積水在橫向方向上發(fā)生變化。由于水盤(pán)內(nèi)對(duì)稱(chēng)布置排水管道，只需計(jì)算單側(cè)排水管道處的最大積水高度。

為簡(jiǎn)化計(jì)算，假設(shè)車(chē)輛轉(zhuǎn)彎狀態(tài)時(shí)水盤(pán)縱向方向上無(wú)高度差。此時(shí)水盤(pán)內(nèi)積水取平均值為15.25mm。轉(zhuǎn)彎過(guò)程中接水盤(pán)內(nèi)最大積水高度為30.3mm。

經(jīng)過(guò)上述計(jì)算，空調(diào)機(jī)組在爬坡和轉(zhuǎn)彎過(guò)程中，最大積水高度為31.4mm，小于接水盤(pán)的深度45mm，接水盤(pán)滿(mǎn)足使用要求。

4 提出改進(jìn)措施

4.1 蒸發(fā)腔負(fù)壓?jiǎn)栴}改進(jìn)措施

為降低空調(diào)機(jī)組的送風(fēng)量，使冷凝水克服負(fù)壓的存水高度降低，需在離心風(fēng)機(jī)出風(fēng)口處加多孔板。

4.2 冷凝水飛濺問(wèn)題的改進(jìn)措施

通過(guò)錄像發(fā)現(xiàn)回風(fēng)口冷凝水是在車(chē)輛以70km/h行駛到彎道并下坡的路段從回風(fēng)口處漏出，凝水從接水盤(pán)的一側(cè)的排水飛濺出來(lái)。

分析原因：在正常運(yùn)行情況下，排水口上部會(huì)有高速空氣流從車(chē)外吹到車(chē)內(nèi)；車(chē)高速行駛在彎道斜坡處，接水盤(pán)中的冷凝水會(huì)快速流向低側(cè)排水口；此時(shí)高速氣流會(huì)帶起冷凝水飛濺。列車(chē)在拐彎處行駛產(chǎn)生一個(gè)向心力，回風(fēng)口存在負(fù)壓區(qū)，多個(gè)因素導(dǎo)致冷凝水從接水盤(pán)飛濺到回風(fēng)口。

根據(jù)視頻中冷凝水飛濺的現(xiàn)象，需從防止冷凝水飛濺和溢出兩方面同時(shí)整改，在安裝擋板增加積水盤(pán)高度至75mm的同時(shí)，在排水口上面安裝擋板阻擋冷凝水飛濺。

5 結(jié)論

對(duì)于地鐵列車(chē)客室滴水問(wèn)題，在空調(diào)系統(tǒng)接水盤(pán)設(shè)計(jì)初期不應(yīng)僅僅停留在理論計(jì)算方面，要考慮到車(chē)輛運(yùn)用的復(fù)雜性，充分考慮列車(chē)運(yùn)行的加速、制動(dòng)和車(chē)輛晃動(dòng)以及蒸發(fā)器臟堵后負(fù)壓增加等因素。

參考文獻(xiàn)：

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