Состояние вопроса по системам кондиционирования воздуха

Екатеринбург, 2001

Введение

 

Основные задачи транспорта – своевременное, качественное и полное удовлетворение потребностей народного хозяйства и населения в перевозках, повышение экономической эффективности его работы.

Установки кондиционирования воздуха, применяемые на пассажирских вагонах имеют большую массу. Это связано с тем, что одна часть аппаратов расположена под рамой вагона, другая в потолочном пространстве, а это требует большого количества трубопроводов для соединения этих частей. Так же все холодильные установки в пассажирских вагонах с кондиционированием воздуха обладают недостаточно высокими технико-экономическими показателями.

Для совершенствования установок кондиционирования воздуха необходимо работать над путями снижения массы, улучшения условий ремонта и содержания, решать задачи по применению плавного регулирования и автоматического поддержания постоянной температуры воздуха в вагоне, улучшению герметичности системы. Дальнейшее развитие техники, получение необходимых температурно-влажностных условий в вагонах направлено на совершенствование конструкции холодильных машин, приборов отопления и повышение теплотехнических характеристик кузова вагона.

В связи с электрификацией многих участков железных дорог созданы условия для широкого применения электрического отопления пассажирских вагонов и централизованного электроснабжения установок кондиционирования воздуха и других электропотребителей. Это позволяет улучшить не только комфортные условия для пассажиров, но и уменьшить затраты человеческого труда на обслуживание оборудования вагонов.

Разработка конструкции теплоизоляционных ограждений и определение расчетной площади и расчетного коэффициента теплопередачи ограждения кузова вагона

Определение расчетной площади ограждения кузова вагона

Расчетная площадь теплопередающей поверхности кузова определяется по формуле

 

, м²                                 /3, с. 31/

 

где  и соответственно, наружная и внутренняя площади поверхностей ограждения.

Рассчитаем площадь наружной поверхности

1) Площадь пола:  

2) Площадь боковых стен:

3) Площадь торцовых стен:

4) Площадь крыши:                                  /5, с. 49/

 

 

5) Площадь больших окон:

 

,

 

где длина окна /4, с. 386/;

ширина окна /4, с. 386/;

количество окон /4, с. 386/

6) Площадь малых окон:

 

,

 

где ; ;                  /4, с. 386/

 

 

Рассчитаем площадь внутренней поверхности

 

1) ;

2) ;

3) ;

4) ;

 

Тогда    ;

 

 (без площади окон).

 

Общая площадь кузова вагона:

1

2

Вопросы охраны труда и техники безопасности при эксплуатации холодильных установок

 

К обслуживанию холодильных установок допускаются лица не моложе 18 лет, специально обученные и знающие инструкцию по обслуживанию данной установки.

Помещение для ремонта холодильного оборудования должно быть оборудовано приточно-вытяжной вентиляцией, обеспечивающей достаточный воздухообмен и исключающий опасную концентрацию хладагента в воздухе.

Запрещается наполнять хладагентом баллоны, у которых неисправны вентили, поврежден корпус, окраска и надписи не соответствуют марке данного хладагента. Принимая партию баллонов, необходимо проверить паспорт о проведенных испытаниях, который доложен прилагаться заводом-изготовителем.

Запрещается перевозить и хранить хладон-12 в какой-либо другой таре или баллонах, помещенных у источника тепла, а также без специального укрытия, защищающего баллоны от солнечных лучей. Вне специального хранилища не разрешается держать для работы более одного баллона с хладагентом.

Перед заполнением системы необходимо прежде всего убедиться, что в баллоне находится именно хладон-12. Затем проверить не загрязнены ли аппараты, нет ли влаги и воздуха в системе. Открывать колпачковую гайку на штуцере вентиля баллона следует в очках, при этом выходное отверстие баллона надо направить в сторону от себя.

В процессе заполнения системы хладагентом запрещается нагревать баллон любым способом. Нельзя оставлять баллон с хладагентом присоединенным к системе холодильной установки больше времени, необходимого для непосредственного ее заполнения или для удаления из нее хладагента.

При перекачке в баллон хладагента из системы разрешается использовать лишь те баллоны, срок проверки которых не истек. Норма заполнения баллона хладоном-12 не должна превышать 1,1 кг/л, фреоном-22 – 1 кг/л.

Демонтаж и вскрытие компрессоров и аппаратов холодильной установки можно производить только после того, как хладагент будет полностью удален из них, а давление понижено до атмосферного и останется таким некоторое время.

Во время осмотра и ремонта холодильного оборудования и особенно внутренних частей компрессора и аппаратов нельзя пользоваться для освещения открытым огнем, так как под действием пламени хладон-12 выделяет ядовитые вещества. Разрешается применять переносные электрические лампы напряжением не выше 12 В или электрические аккумуляторные фонари.

Следует обращать особое внимание на исправность манометров и автоматических приборов регулирования. Нельзя эксплуатировать холодильные установки, если на манометрах нет пломб, истек срок их проверки или на их шкале не нанесена красная черта предельно допустимого рабочего давления. При повышении давления более допустимого по паспорту установка немедленно должна быть выключена.

Запрещается эксплуатировать холодильное оборудование при снятых или неисправных устройствах, ограждающих приводные ремни, движущиеся и вращающиеся части. Нельзя крепить соединения трубопроводов и аппаратов и затягивать болты компрессора во время работы установки, а также оставлять запорные вентили компрессора и других аппаратов со снятыми колпачками. Запрещается проверять нагрев внутренних подшипников на ходу, т.е. при работающем двигателе.

Работники, ремонтирующие и обслуживающие холодильное оборудование, должны работать в специальной хорошо защищенной одежде и защитных очках.

Заключение

 

В курсовом проекте рассмотрены следующие пункты:

· состояние вопроса по системам кондиционирования воздуха в пассажирских вагонах;

· определена расчетная площадь теплопередающих поверхностей кузова вагона;

· найден расчетный коэффициент теплопередачи ограждения помещения вагона;

· произведен теплотехнический расчет вагона для летнего периода;

· построен процесс обработки воздуха в системе кондиционирования;

· описание конструкции и системы охлаждения вагона;

· приведена схема установки с приборами автоматики;

· рассчитан и построен холодильный цикл работы установки;

· произведен тепловой расчет холодильной машины;

· расчет основных параметров компрессора;

· расчет теплообменных аппаратов установки: испарителя-воздухоохладителя и конденсатора;

· рассмотрены вопросы охраны труда и техники безопасности при эксплуатации холодильной установки.

 

 

Список использованных источников

 

1. Зворыкин М.Л., Черкез В.М. Кондиционирование воздуха в пассажирских вагонах. – М.: Транспорт, 1977. – 288 с.

2. Осадчук Г.И., Фарафонов Е.С. Холодильное оборудование вагонов и кондиционирование воздуха. – М.: Транспорт, 1974. – 304 с.

3. Фаерштейн Ю.О., Китаев Б.Н. Кондиционирование воздуха в пассажирских вагонах. – М.: Транспорт, 1984. – 272 с.

4. Вгоны. Под редакцией Л.А. Шадура. – М.: Транспорт, 1973. – 440 с.

5. Постарнак С.Ф., Зуев Ю.Ф. холодильные машины и установки. – М.: Транспорт, 1982. – 335 с.

6. Лунев Б.П., Вишняков Б.И., Сергеев К.А. Энергохолодильные системы вагонов и их техническое обслуживание. Задание на курсовой проект с методическими указаниями. – М.: ВЗИИТ, 1991. – 25 с.

7. Орлов М.В., Сенаторов С.А., Смольянинов А.В. Основные требования к содержанию и оформлению дипломных проектов. Для специальности 17.10 «Вагоны». Методические указания. – Екатеринбург: УЭМИИТ, 1993. – 30 с.

Екатеринбург, 2001

Введение

 

Основные задачи транспорта – своевременное, качественное и полное удовлетворение потребностей народного хозяйства и населения в перевозках, повышение экономической эффективности его работы.

Установки кондиционирования воздуха, применяемые на пассажирских вагонах имеют большую массу. Это связано с тем, что одна часть аппаратов расположена под рамой вагона, другая в потолочном пространстве, а это требует большого количества трубопроводов для соединения этих частей. Так же все холодильные установки в пассажирских вагонах с кондиционированием воздуха обладают недостаточно высокими технико-экономическими показателями.

Для совершенствования установок кондиционирования воздуха необходимо работать над путями снижения массы, улучшения условий ремонта и содержания, решать задачи по применению плавного регулирования и автоматического поддержания постоянной температуры воздуха в вагоне, улучшению герметичности системы. Дальнейшее развитие техники, получение необходимых температурно-влажностных условий в вагонах направлено на совершенствование конструкции холодильных машин, приборов отопления и повышение теплотехнических характеристик кузова вагона.

В связи с электрификацией многих участков железных дорог созданы условия для широкого применения электрического отопления пассажирских вагонов и централизованного электроснабжения установок кондиционирования воздуха и других электропотребителей. Это позволяет улучшить не только комфортные условия для пассажиров, но и уменьшить затраты человеческого труда на обслуживание оборудования вагонов.

Состояние вопроса по системам кондиционирования воздуха

В настоящее время все холодильные установки в пассажирских вагонах с кондиционированием воздуха, имеющие подвагонную компоновку, обладают недостаточно высокими технико-экономическими показателями.

Основные недостатки:

· большие масса и габариты;

· значительный расход электроэнергии;

· недостаточная надежность и долговечность;

· трудность обеспечения полной герметизации системы из-за разбросанности агрегатов и длинных трубопроводов с большим количеством разъемов.

Снижение массы холодильных установок можно осуществлять за счет интенсификации теплообмена и соответствующего уменьшения поверхности аппаратов, как наиболее тяжелой части холодильных установок.

Применение плавного регулирования холодопроизводительности и автоматического поддержания стабильной температуры воздуха в вагоне можно осуществлять путем поочередного включения цилиндров компрессора. Такой способ регулирования, несомненно, прогрессивен, так как благодаря этому сводится к минимуму количество пусков и остановок компрессора и обеспечивается более устойчивая температура в вагоне. Примером установки с широким диапазоном регулирования является установка фирмы «Стоун» холодопроизводительностью – 31.4 кВт.

Весьма целесообразно изменять температуру воздуха по желанию пассажиров отдельно в каждом купе. В вагонах поездов «Рейнгольд» эксплуатируемых с 1962 г. в ФРГ, применены аппараты «Жетэйр» устанавливаемые в каждом купе. В них происходит вторичная тепловая обработка воздуха, поступившего из нагнетательного воздуховода, и пассажиры могут сами устанавливать в купе желаемую температуру.

Улучшение технико-экономических показателей вагонных холодильных установок может быть достигнуто за счет повышения частоты вращения коленчатого вала компрессора, например, до 3000 об/мин.

Улучшение герметичности системы является одним из наиболее существенных факторов, влияющих на надежность работы холодильной установки.

Первым шагом по улучшению герметичности системы было создание полугерметичных компрессоров, смонтированных в одном корпусе с бесколлекторным электродвигателем переменного тока (например, компрессор ФУБС 15) Полностью же герметичную систему можно создать только при агрегатировании установки, т.е. применении автономного кондиционера с питанием переменным током.

Автономный кондиционер представляет собой единый агрегат отдельные части которого соединены с помощью сварки. Это позволяет ликвидировать один из основных недостатков подвагонных установок, имеющих фланцевые и резьбовые соединения.

Агрегат удобен в обслуживании, легко монтируется на вагоне и при необходимости может быть быстро заменен другим не только на пунктах оборота поезда, но и во время его стоянок.

Автономные кондиционеры появились на транспорте около двадцати лет назад, но уже сейчас находят широкое применение во многих странах.

Кондиционеры, работающие в цикле теплового насоса, весьма экономичны и целесообразны для применения на железнодорожном транспорте. Они могут обеспечить не только охлаждение воздуха, но и подогрев без применения специальных подогревателей путем реверсирования в холодильной системе направление потока хладагента в зависимости от наружных температурных условий.

Применение теплового насоса позволяет значительно расширить возможности использования установок кондиционирования воздуха. В южных направлениях с умеренным климатом, где температура воздуха бывает -5 градусов даже в зимнее время года, такая установка может обеспечить круглогодичное кондиционирование воздуха, не нуждаясь в дополнительном применении приборов системы отопления.

При более холодном климате может потребоваться добавочный подогрев воздуха приборами отопления. И лишь при сильных морозах такая установка оказывается экономически невыгодной.

 

Таблица 1.1 – Техническая характеристика

Характеристика установки кондиционирования воздуха	Мягкий с двух и четырехместными купе	мягко-жесткий с четырехместными купе («Микст»)	жесткий с четырехместными купе
Завод-изготовитель	Им. Егорова	Им. Вильгельма Пика (ВНР)	В г. Аммендорфе (ГДР)
Система электроснабжения	Индивид.	Индивид.	Смешанная
Ток и номинальное напряжение	Постоянный 110В	Постоянный 110В	Постоянный 110В Переменный 300В
Мощность генератора, кВт.	26	26	28
Емкость аккумуляторной батареи, А×ч.	400	390	300
Отопление	Водяное	Смешанное	Смешанное
Теплопроизводительность котла, кВт (ккал/ч.)	38 (33000)	38 (33000)	46 (40000)
Мощность электропечей, кВт	–	5	20 (300В)
Мощность электрокалориферов, кВт.	16	5	6 (110В)
Количество подаваемого воздуха, м3/ч.	5000/3000/2000	3200	5000/4000
Тип холодильной установки	КЖ‑25П	«СТОУН-КЭРРИЕР»	МАВ-II
Холодопроизводительность установки, кВт (ккал/ч.)	29 (25000)	25 (21000)	31 (27000)
Тип компрессора	ФУ‑15	5F‑40	«5»
Число цилиндров, шт.	4	4	4
Диаметр цилиндров, мм.	76	63.3	80
Ход поршня, мм.	40	50	58
Характеристика установки кондиционирования воздуха	Мягкий с двух и четырехместными купе	мягко-жесткий с четырехместными купе («Микст»)	жесткий с четырехместными купе
Частота вращения вала компрессора, 1/сек. (об/мин)	20 (1200)	26 (1560)	24 (1410)
Количество ступеней и способ регулирования холодопроизводительности	Три ступени, изменением частоты вращения вала	Четыре ступени, отжатие клапанов	Три ступени, отжатие клапанов
Установленная суммарная мощность электродвигателя холодильной установки (без вагонного вентилятора), кВт.	13,2	10,6	14,7
Масса холодильной установки, т.	1,43	1,30	1,41
Удельный расход мощности, кВт./1000 ккал/ч.	0,44	0,50	0,60
Удельная масса, кг/1000 ккал/ч.	57,5	62	52,2