Реферат: Система вентиляции и отопления вагонов

--PAGE_BREAK--

1.4
Расчет основных размеров и построение спирального кожуха радиального вентилятора
Рассчитываем удельную быстроходность по формуле:
<img width=«147» height=«95» src=«ref-1_1402325105-987.coolpic» v:shapes="_x0000_i1159"> (1.23)
где <img width=«23» height=«26» src=«ref-1_1402326092-196.coolpic» v:shapes="_x0000_i1160"> — производительность вентилятора,<img width=«52» height=«27» src=«ref-1_1402290660-304.coolpic» v:shapes="_x0000_i1161">;

<img width=«111» height=«55» src=«ref-1_1402326592-618.coolpic» v:shapes="_x0000_i1162">

<img width=«225» height=«55» src=«ref-1_1402327210-1114.coolpic» v:shapes="_x0000_i1163">

<img width=«21» height=«23» src=«ref-1_1402328324-197.coolpic» v:shapes="_x0000_i1164"> — давление, развиваемое вентилятором, Па;

<img width=«155» height=«28» src=«ref-1_1402328521-705.coolpic» v:shapes="_x0000_i1165">;

<img width=«16» height=«17» src=«ref-1_1402329226-170.coolpic» v:shapes="_x0000_i1166"> — частота вращения, об/мин;

<img width=«155» height=«23» src=«ref-1_1402329396-731.coolpic» v:shapes="_x0000_i1167">

<img width=«252» height=«95» src=«ref-1_1402330127-1578.coolpic» v:shapes="_x0000_i1168">

Выбираем угол установки лопастей:

– для входных кромок <img width=«75» height=«32» src=«ref-1_1402331705-375.coolpic» v:shapes="_x0000_i1169">;

– угол на выходе <img width=«87» height=«32» src=«ref-1_1402332080-429.coolpic» v:shapes="_x0000_i1170">.

<img width=«170» height=«72» src=«ref-1_1402332509-587.coolpic» v:shapes="_x0000_i1171">

Определяем наружный диаметр по формуле:


<img width=«107» height=«61» src=«ref-1_1402333096-597.coolpic» v:shapes="_x0000_i1172"> (1.25)
<img width=«188» height=«53» src=«ref-1_1402333693-922.coolpic» v:shapes="_x0000_i1173">

Ширины колеса определяется по формуле:
<img width=«83» height=«53» src=«ref-1_1402334615-434.coolpic» v:shapes="_x0000_i1174"> (1.26)
где <img width=«16» height=«23» src=«ref-1_1402335049-189.coolpic» v:shapes="_x0000_i1175"> — коэффициент запаса;

<img width=«65» height=«25» src=«ref-1_1402335238-319.coolpic» v:shapes="_x0000_i1176">.

<img width=«177» height=«53» src=«ref-1_1402335557-820.coolpic» v:shapes="_x0000_i1177">

Определяем число лопастей по формуле:
<img width=«151» height=«63» src=«ref-1_1402336377-917.coolpic» v:shapes="_x0000_i1178"> (1.27)
<img width=«321» height=«63» src=«ref-1_1402337294-1778.coolpic» v:shapes="_x0000_i1179">

Мощность, расходуемая на колесо:
<img width=«95» height=«57» src=«ref-1_1402339072-498.coolpic» v:shapes="_x0000_i1180"> (1.28)
где<img width=«16» height=«21» src=«ref-1_1402339570-177.coolpic» v:shapes="_x0000_i1181"> — КПД вентилятора с лопастями загнутыми вперед;

<img width=«65» height=«25» src=«ref-1_1402339747-334.coolpic» v:shapes="_x0000_i1182">

<img width=«247» height=«57» src=«ref-1_1402340081-1196.coolpic» v:shapes="_x0000_i1183">

Определяем ширину кожуха по формуле:
<img width=«119» height=«29» src=«ref-1_1402341277-571.coolpic» v:shapes="_x0000_i1184"> (1.29)
<img width=«203» height=«24» src=«ref-1_1402341848-849.coolpic» v:shapes="_x0000_i1185">

Сторона конструкторского квадрата:
<img width=«117» height=«29» src=«ref-1_1402342697-515.coolpic» v:shapes="_x0000_i1186"> (1.30)
<img width=«209» height=«24» src=«ref-1_1402343212-790.coolpic» v:shapes="_x0000_i1187">

Для построения спирального кожуха радиального вентилятора используем метод конструкторского аппарата, который заключается в следующем.

В центре вентилятора вычеркиваем конструкторский квадрат со стороною <img width=«87» height=«21» src=«ref-1_1402344002-439.coolpic» v:shapes="_x0000_i1188">. Вычеркиваем наружную окружность ротора диаметром <img width=«111» height=«29» src=«ref-1_1402344441-533.coolpic» v:shapes="_x0000_i1189"> и намечаем точку скругления горловины – точку К. От точки К по вертикали оси откладываем точку <img width=«101» height=«21» src=«ref-1_1402344974-460.coolpic» v:shapes="_x0000_i1190">, этой точкой определяем величину раскрытия кожуха, в этом месте стенка кожуха наиболее отдалена от окружности колеса в радиальном направлении.

С каждой вершины квадрата поочередно проводим дугу радиусом <img width=«251» height=«29» src=«ref-1_1402345434-719.coolpic» v:shapes="_x0000_i1191">, которые определяют контур спирального кожуха. Участок дуги с центром в четвертом углу квадрата <img width=«60» height=«29» src=«ref-1_1402346153-292.coolpic» v:shapes="_x0000_i1192"> называется «языком» квадрата – это минимальное расстояние от окружности колеса до стенки кожуха. На рисунке 1.8 приведена схема спирального кожуха радиального вентилятора.




2.               
Система водяного отопления
Основным видом отопления в вагоне является система водяного отопления открытого типа с естественной циркуляцией воздуха в нормальном режиме работы. Для усиления обогрева вагона при низких наружных температурах, а также для сокращения времени предварительного обогрева включают водяной насос. В вагоне с кондиционированием воздуха существует дополнительная система электрического отопления.
2.1 Необходимая теплопроизводительность системы отопления, расчет теплотехнических параметров котла, нагревательных труб, калорифера, бойлера
Целью расчета является определение теплопроизводительности отопительной системы, теплотехнических параметров котла, нагревательных труб, калорифера.

Необходимая теплопроизводительность отопительной системы:
<img width=«213» height=«32» src=«ref-1_1402346445-705.coolpic» v:shapes="_x0000_i1193">, (2.1)
где <img width=«36» height=«32» src=«ref-1_1402347150-257.coolpic» v:shapes="_x0000_i1194"> – теплопотери внутреннего объема вагона, через ограждение вследствие разности температур внутри и снаружи вагона, эти потери включают инфильтрацию, Вт;

<img width=«29» height=«29» src=«ref-1_1402347407-232.coolpic» v:shapes="_x0000_i1195"> – затраты тепла на подогрев наружного вентиляционного воздуха, Вт;

<img width=«29» height=«29» src=«ref-1_1402347639-236.coolpic» v:shapes="_x0000_i1196"> – затраты тепла на горячее водоснабжение, Вт;

<img width=«25» height=«29» src=«ref-1_1402347875-227.coolpic» v:shapes="_x0000_i1197"> – явное тепловыделение людей, Вт.

Теплопотери внутреннего объема вагона определяем по формуле:


<img width=«181» height=«32» src=«ref-1_1402348102-655.coolpic» v:shapes="_x0000_i1198"> (2.2)
где <img width=«23» height=«32» src=«ref-1_1402348757-205.coolpic» v:shapes="_x0000_i1199"> — коэффициент теплопередачи кузова, <img width=«116» height=«31» src=«ref-1_1402348962-626.coolpic» v:shapes="_x0000_i1200">;

<img width=«20» height=«20» src=«ref-1_1402349588-178.coolpic» v:shapes="_x0000_i1201"> – площадь теплопередающей поверхности ограждения кузова, <img width=«27» height=«27» src=«ref-1_1402294338-219.coolpic» v:shapes="_x0000_i1202">;

<img width=«17» height=«29» src=«ref-1_1402349985-173.coolpic» v:shapes="_x0000_i1203"> – температура внутри вагона,<img width=«27» height=«27» src=«ref-1_1402350158-209.coolpic» v:shapes="_x0000_i1204">;

<img width=«17» height=«29» src=«ref-1_1402350367-173.coolpic» v:shapes="_x0000_i1205"> – температура снаружи вагона, <img width=«27» height=«27» src=«ref-1_1402350158-209.coolpic» v:shapes="_x0000_i1206">.

Принимаем:

<img width=«168» height=«35» src=«ref-1_1402350749-739.coolpic» v:shapes="_x0000_i1207">;

<img width=«97» height=«27» src=«ref-1_1402351488-462.coolpic» v:shapes="_x0000_i1208">;

<img width=«85» height=«32» src=«ref-1_1402351950-388.coolpic» v:shapes="_x0000_i1209">;

<img width=«97» height=«32» src=«ref-1_1402352338-390.coolpic» v:shapes="_x0000_i1210">

<img width=«306» height=«28» src=«ref-1_1402352728-1001.coolpic» v:shapes="_x0000_i1211">

Затраты тепла на подогрев наружного вентиляционного воздуха:
<img width=«177» height=«28» src=«ref-1_1402353729-492.coolpic» v:shapes="_x0000_i1212"> (2.3)
Где <img width=«15» height=«17» src=«ref-1_1402354221-153.coolpic» v:shapes="_x0000_i1213"> — теплоемкость воздуха, <img width=«73» height=«25» src=«ref-1_1402354374-419.coolpic» v:shapes="_x0000_i1214">;

<img width=«19» height=«21» src=«ref-1_1402281870-182.coolpic» v:shapes="_x0000_i1215"> – плотность воздуха, <img width=«60» height=«27» src=«ref-1_1402282052-352.coolpic» v:shapes="_x0000_i1216">;

<img width=«21» height=«29» src=«ref-1_1402355327-198.coolpic» v:shapes="_x0000_i1217"> – объем наружного воздуха, поступающего в вагон, <img width=«73» height=«27» src=«ref-1_1402355525-403.coolpic» v:shapes="_x0000_i1218">;

<img width=«24» height=«32» src=«ref-1_1402355928-192.coolpic» v:shapes="_x0000_i1219"> – температура приточного воздуха, <img width=«27» height=«27» src=«ref-1_1402350158-209.coolpic» v:shapes="_x0000_i1220">.

Принимаем:

<img width=«124» height=«21» src=«ref-1_1402356329-443.coolpic» v:shapes="_x0000_i1221">;

<img width=«104» height=«27» src=«ref-1_1402356772-393.coolpic» v:shapes="_x0000_i1222">;

<img width=«237» height=«28» src=«ref-1_1402357165-784.coolpic» v:shapes="_x0000_i1223">.

Определяем температуру приточного воздуха по формуле:


<img width=«159» height=«35» src=«ref-1_1402357949-609.coolpic» v:shapes="_x0000_i1224"> (2.4)
<img width=«163» height=«35» src=«ref-1_1402358558-623.coolpic» v:shapes="_x0000_i1225">

<img width=«404» height=«29» src=«ref-1_1402359181-1566.coolpic» v:shapes="_x0000_i1226">

Затраты тепла на горячее водоснабжение:
<img width=«199» height=«53» src=«ref-1_1402360747-1022.coolpic» v:shapes="_x0000_i1227"> (2.5)
где <img width=«20» height=«29» src=«ref-1_1402361769-170.coolpic» v:shapes="_x0000_i1228"> – теплоемкость воды,<img width=«104» height=«25» src=«ref-1_1402361939-510.coolpic» v:shapes="_x0000_i1229">;

<img width=«29» height=«29» src=«ref-1_1402362449-219.coolpic» v:shapes="_x0000_i1230"> – суточной расход воды, <img width=«140» height=«27» src=«ref-1_1402362668-694.coolpic» v:shapes="_x0000_i1231">;

<img width=«21» height=«29» src=«ref-1_1402363362-192.coolpic» v:shapes="_x0000_i1232"> – количество мест в вагоне;

<img width=«12» height=«29» src=«ref-1_1402363554-170.coolpic» v:shapes="_x0000_i1233"> — температура горячей воды, <img width=«27» height=«27» src=«ref-1_1402350158-209.coolpic» v:shapes="_x0000_i1234">;

<img width=«11» height=«19» src=«ref-1_1402363933-154.coolpic» v:shapes="_x0000_i1235"> – начальная температура воды, <img width=«27» height=«27» src=«ref-1_1402350158-209.coolpic» v:shapes="_x0000_i1236">;

<img width=«15» height=«20» src=«ref-1_1402364296-161.coolpic» v:shapes="_x0000_i1237"> — суточная длительность потребления воды, <img width=«84» height=«27» src=«ref-1_1402364457-485.coolpic» v:shapes="_x0000_i1238">;

3600 – перевод час в сут.

Принимаем:

<img width=«185» height=«29» src=«ref-1_1402364942-781.coolpic» v:shapes="_x0000_i1239">;

<img width=«132» height=«29» src=«ref-1_1402365723-587.coolpic» v:shapes="_x0000_i1240">;

<img width=«67» height=«29» src=«ref-1_1402366310-310.coolpic» v:shapes="_x0000_i1241">;

<img width=«63» height=«32» src=«ref-1_1402366620-358.coolpic» v:shapes="_x0000_i1242">;

<img width=«56» height=«26» src=«ref-1_1402366978-314.coolpic» v:shapes="_x0000_i1243">;

<img width=«137» height=«31» src=«ref-1_1402367292-670.coolpic» v:shapes="_x0000_i1244">.

<img width=«329» height=«53» src=«ref-1_1402367962-1520.coolpic» v:shapes="_x0000_i1245">

Явное тепловыделение людей определяем по формуле:


<img width=«135» height=«32» src=«ref-1_1402369482-565.coolpic» v:shapes="_x0000_i1246"> (2.6)
где 0,5 – коэффициент, учитывающий 50% заселенности вагона;

<img width=«21» height=«29» src=«ref-1_1402363362-192.coolpic» v:shapes="_x0000_i1247"> – количество мест в вагоне;

<img width=«21» height=«32» src=«ref-1_1402370239-210.coolpic» v:shapes="_x0000_i1248"> – явное тепловыделение одного человека.

Принимаем:

<img width=«67» height=«29» src=«ref-1_1402366310-310.coolpic» v:shapes="_x0000_i1249">;

<img width=«104» height=«32» src=«ref-1_1402370759-526.coolpic» v:shapes="_x0000_i1250">.

<img width=«243» height=«29» src=«ref-1_1402371285-939.coolpic» v:shapes="_x0000_i1251">.

<img width=«397» height=«29» src=«ref-1_1402372224-1478.coolpic» v:shapes="_x0000_i1252">.

Определяем площадь поверхности нагрева водяного котла по формуле:
<img width=«96» height=«59» src=«ref-1_1402373702-536.coolpic» v:shapes="_x0000_i1253"> (2.7)
Где <img width=«21» height=«29» src=«ref-1_1402374238-194.coolpic» v:shapes="_x0000_i1254"> – поверхностная плотность теплового потока, <img width=«80» height=«27» src=«ref-1_1402374432-482.coolpic» v:shapes="_x0000_i1255">;

<img width=«20» height=«25» src=«ref-1_1402374914-201.coolpic» v:shapes="_x0000_i1256"> — коэффициент, учитывающий потери тепла котла в окружающую среду.

Принимаем:

<img width=«249» height=«29» src=«ref-1_1402375115-1094.coolpic» v:shapes="_x0000_i1257">;

<img width=«140» height=«32» src=«ref-1_1402376209-651.coolpic» v:shapes="_x0000_i1258">;

<img width=«61» height=«25» src=«ref-1_1402376860-292.coolpic» v:shapes="_x0000_i1259">.

<img width=«212» height=«53» src=«ref-1_1402377152-941.coolpic» v:shapes="_x0000_i1260">

Определяем расход угля по формуле:


<img width=«97» height=«59» src=«ref-1_1402378093-563.coolpic» v:shapes="_x0000_i1261"> (2.8)
Где <img width=«20» height=«29» src=«ref-1_1402378656-192.coolpic» v:shapes="_x0000_i1262"> — теплотворная способность, <img width=«83» height=«25» src=«ref-1_1402378848-470.coolpic» v:shapes="_x0000_i1263">;

<img width=«23» height=«29» src=«ref-1_1402379318-193.coolpic» v:shapes="_x0000_i1264"> — КПД котла.

Принимаем:

<img width=«249» height=«29» src=«ref-1_1402375115-1094.coolpic» v:shapes="_x0000_i1265">;

<img width=«175» height=«29» src=«ref-1_1402380605-803.coolpic» v:shapes="_x0000_i1266">;

<img width=«73» height=«29» src=«ref-1_1402381408-338.coolpic» v:shapes="_x0000_i1267">.

<img width=«316» height=«57» src=«ref-1_1402381746-1489.coolpic» v:shapes="_x0000_i1268">

Определяем поверхность нагревательных труб:
<img width=«160» height=«65» src=«ref-1_1402383235-763.coolpic» v:shapes="_x0000_i1269"> (2.9)
где <img width=«36» height=«32» src=«ref-1_1402347150-257.coolpic» v:shapes="_x0000_i1270"> – теплопотери внутреннего объема вагона, через ограждение вследствие разности температур внутри и снаружи вагона, эти потери включают инфильтрацию, Вт;

<img width=«31» height=«32» src=«ref-1_1402384255-211.coolpic» v:shapes="_x0000_i1271"> — коэффициент теплопередачи труб;

<img width=«19» height=«33» src=«ref-1_1402384466-180.coolpic» v:shapes="_x0000_i1272"> — средняя температура горячей воды в трубах, <img width=«27» height=«27» src=«ref-1_1402350158-209.coolpic» v:shapes="_x0000_i1273">.

Принимаем:

<img width=«141» height=«32» src=«ref-1_1402384855-684.coolpic» v:shapes="_x0000_i1274">;

<img width=«171» height=«35» src=«ref-1_1402385539-738.coolpic» v:shapes="_x0000_i1275">;

<img width=«19» height=«33» src=«ref-1_1402384466-180.coolpic» v:shapes="_x0000_i1276">=70<img width=«27» height=«27» src=«ref-1_1402350158-209.coolpic» v:shapes="_x0000_i1277">.

<img width=«229» height=«59» src=«ref-1_1402386666-1165.coolpic» v:shapes="_x0000_i1278">

Определяем поверхность водяного калорифера:
<img width=«97» height=«59» src=«ref-1_1402387831-544.coolpic» v:shapes="_x0000_i1279"> (2.10)
где <img width=«29» height=«29» src=«ref-1_1402347407-232.coolpic» v:shapes="_x0000_i1280"> – затраты тепла на подогрев наружного вентиляционного воздуха, Вт;

<img width=«27» height=«29» src=«ref-1_1402388607-196.coolpic» v:shapes="_x0000_i1281"> — коэффициент теплопередачи калорифера;

<img width=«16» height=«21» src=«ref-1_1402388803-184.coolpic» v:shapes="_x0000_i1282"> — средняя логарифмическая разность между температурами воды в калорифере и продуваемом воздухом.

Принимаем:

<img width=«136» height=«29» src=«ref-1_1402388987-683.coolpic» v:shapes="_x0000_i1283">;

<img width=«165» height=«32» src=«ref-1_1402389670-695.coolpic» v:shapes="_x0000_i1284">.

Средняя логарифмическая разность между температурами воды в

калорифере и продуваемом воздухом:
<img width=«96» height=«85» src=«ref-1_1402390365-640.coolpic» v:shapes="_x0000_i1285"> (2.11)
<img width=«121» height=«32» src=«ref-1_1402391005-407.coolpic» v:shapes="_x0000_i1286">

<img width=«135» height=«32» src=«ref-1_1402391412-429.coolpic» v:shapes="_x0000_i1287">

Принимаем:

<img width=«93» height=«35» src=«ref-1_1402391841-446.coolpic» v:shapes="_x0000_i1288">;

<img width=«123» height=«35» src=«ref-1_1402392287-463.coolpic» v:shapes="_x0000_i1289">;

<img width=«100» height=«35» src=«ref-1_1402392750-434.coolpic» v:shapes="_x0000_i1290">;

<img width=«116» height=«35» src=«ref-1_1402393184-457.coolpic» v:shapes="_x0000_i1291">.

<img width=«180» height=«32» src=«ref-1_1402393641-678.coolpic» v:shapes="_x0000_i1292">.

<img width=«173» height=«32» src=«ref-1_1402394319-615.coolpic» v:shapes="_x0000_i1293">

<img width=«177» height=«80» src=«ref-1_1402394934-1046.coolpic» v:shapes="_x0000_i1294">.

<img width=«165» height=«53» src=«ref-1_1402395980-952.coolpic» v:shapes="_x0000_i1295">
2.2 Теплогидравлический расчет системы
Цель расчета – определение фактической проектной мощности нагревательных приборов, для этого необходимо решить несколько задач:

1. Определить температуру остывания воды при естественной циркуляции в кольцах отопительной системы.

2. Определить статическое(гидравлическое) давление в отопительных ветвях, возникающее вследствие разности плотностей горячей воды в котле и остывшей воды в трубах.

3. Гидравлическое сопротивление воды в контуре отопительной системы.

4. Определить скорость движения воды в системе и на основании полученных значений определить расход воды в отопительных кольцах и их тепловую мощность.

Определяем температуру воды на границах участков по формуле:
<img width=«173» height=«32» src=«ref-1_1402396932-548.coolpic» v:shapes="_x0000_i1296"> (2.12)


где <img width=«23» height=«29» src=«ref-1_1402397480-184.coolpic» v:shapes="_x0000_i1297"> – внутренняя температура воздуха возле данного участка, <img width=«27» height=«27» src=«ref-1_1402350158-209.coolpic» v:shapes="_x0000_i1298">;

<img width=«15» height=«29» src=«ref-1_1402397873-168.coolpic» v:shapes="_x0000_i1299"> – температура воды в начальном участке,<img width=«27» height=«27» src=«ref-1_1402350158-209.coolpic» v:shapes="_x0000_i1300">;

l – длина труб, м.

Принимаем:

<img width=«100» height=«32» src=«ref-1_1402398250-445.coolpic» v:shapes="_x0000_i1301">;

<img width=«113» height=«32» src=«ref-1_1402398695-438.coolpic» v:shapes="_x0000_i1302">;

<img width=«105» height=«32» src=«ref-1_1402399133-429.coolpic» v:shapes="_x0000_i1303">;

<img width=«97» height=«29» src=«ref-1_1402399562-422.coolpic» v:shapes="_x0000_i1304">

<img width=«91» height=«32» src=«ref-1_1402399984-419.coolpic» v:shapes="_x0000_i1305">;

<img width=«112» height=«29» src=«ref-1_1402400403-444.coolpic» v:shapes="_x0000_i1306">    продолжение
--PAGE_BREAK--