Коэффициент теплопередачи

При температуре  воздуха 38 С и влажности 56 % наступает  предел естественной терморегуляции тела.

Тепловыделения  пассажиров определяются по формуле : Q3 = q1 * n;  (8)

Где q1 – суммарное (сухое и влажное) тепло, выделяемое одним пассажиром, Вт

n – Количество пассажиров, количество сидящих мест.

Тепловой комфорт  пассажиров зависит от правильного  выбора параметров метеорологического состояния воздуха в помещении  с учетом времени года и климатических условий местности, по которой будет курсировать транспортное средство. При этом имеется ввиду, что пассажир находится в спокойном состоянии.

Общая теплоотдача  пассажира, находящегося в спокойном  состоянии, при нормальных условиях составляет около 100 ккал/ч. За счет этого тепла температура воздуха в пассажирских помещениях увеличивается по сравнению с наружной температурой воздуха. Разница между этими температурами в зависимости от производительности вентиляции может колебаться в пределах 3-10 с. Переводя ккал/ч, получаем теплоотдачу одного пассажира q1=  117 Вт.

2.4. Теплопритоки от  освещения и электрооборудования

Теплопритоки  от освещения и электрооборудования необходимо учитывать для полного рассмотрения задачи. Примем их равными 47 Вт (Q4). 

2.5. Теплопритоки от солнечной радиации

Основные поступления  тепла в помещение летом происходит через окно. В помещение поступает  коротковолновое излучение, непосредственно проникающее через остекление, а также конвективное тепло и длинноволновое излучение за счет разности температур и поглощенного солнечного тепла элементами заполнения оконного проема.

Теплопритоки  от солнечной радиации рассчитываются по формуле :

Q5 = (Ak * Ir * Kk * Fk /αн)  + (Ac * IB * Kc * Fc / αн) + (IB * KOK * FOK);  (9)

Где Ak,  Ac - коэффициенты теплопоглощения солнечных луче крышей и стенами кабины транспортного средства.

Ir , IB – Интенсивность солнечной радиации для горизонтальной (крыша) и вертикально (стены и окна) поверхностей кузова вагона, зависящая от широты местности.

Kk,  Kc - коэффициенты теплопередачи ограждений стен и крыши.

KOK – Коэффициент пропускания солнечных лучей окнами с двойными стеклами, определяемый, как произведение коэффициента пропускания солнечных лучей стеклам К1 и поправочных коэффициентов, учитывающих загрязнение стекол К2 = 0,9.

αн – коэффициент теплоотдачи воздуха к наружной поверхности, определяемый по эмпирической формуле :

αн = 8 + 0,7 * (U + 15) / lº²  (10)

где U – скорость движения транспортного средства, принимаемая равной 60 км/ч;

l – длина боковой стены конструкции кабины.

Суммарный теплоприток  равен сумме вышеперечисленных  теплопритоков. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Расчетная часть 

1.Расчет коэффициента теплопередачи 

Коэффициент теплопередачи  будем рассчитывать по формуле (1):

К = Σ(Ki*Fi)/ΣFi;

Где Ki – коэффициент теплопередачи стенки, Fi – площадь поверхности стенки;

Ki найдем по формуле (4):

К = 1 / [Σ(δi / λi) + (1/ αн) + (1/ αвн.)] ;

Будем находить каждый член уравнения по отдельности; 

Σ(δi / λi) – просуммируем значения, приведенные в таблице 1:

 

Для пола Σ(δi / λi) = 0,00019 + 0,133 + 0,05 + 1,059 + 0,0312 = 1,27339 Вт/К

Для боковых  стен Σ(δi / λi) = 0,00023 + 0,133 + 0,706 + 0,02 = 0,85923 Вт/К

Для торцевых стен Σ(δi / λi) = 0,00023 + 0,133 + 0,706 + 0,02 = 0,85923 Вт/К

Для крыши Σ(δi / λi) = 0,00022 + 0,133 + 0,4 + 0,823 = 1,35622 Вт/К

Для окон Σ(δi / λi) = 0,00435 +0,4 + 0,00435 = 0,4087 Вт/к 

1/ αн = 1/(15 + 3*U/ lº² );

Где l – длина кабины = 20,1 м

Переменной величиной  в данном уравнении является скорость движения транспортного средства;  

Найдем 1/ αн для различных скоростей от 0 до 75 км/ч,  

 
 

Примем значение αв равным 10 Вт/(м²*К) следовательно 1/ αв = 0,1 м²*К/Вт 

Теперь рассчитаем К в зависимости от скорости движения для каждого элемента вагона: 

 
 

Теперь рассчитаем коэффициент теплопередачи кабины в целом для разных скоростей.

Для начала рассчитаем площади элементов кабины:

Длина вагона равна 20,1 м, ширина – 3,1 м, высота – 3 м.

Из за кривизны поверхности крыши нужно учитывать соотношение Fкр /Fп = 1,1

Fп = 20,1 * 3,1 = 62,31 м²

Fкр = 62,31 * 1,1 = 68,541 м²

Fб.ст = 20,1 * 3 = 60,6 м²

Fт.ст = 3,1 * 3 = 7,75 м² 

ΣF = 62,31 + 68,541 + 50,25 + 7,75 = 188,851 м² 

 

Кср = 0,793 Вт/м²К 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.Расчет теплопритоков в вагон кузова 

Суммарные теплопритоки находим по формуле Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4  + Q5,

Разберем по отдельности каждую составляющую уравнения. 

Q1 – теплоприток через ограждения

Q1 = К * F * (tн – tв);

Tн = 25 С

Tв = 18 С