2.2. Тепловий вплив сонячної радіації

Випромінювання Сонця у бік Землі здійснюється у вигляді електромагнітного випромінювання, яке несе теплову енергію. Теплове випромінювання Сонця оцінюється інтенсивністю сонячної радіації I.

(2.17)

де – кут нахилу сонця в градусах (для липня = 20⁰ );

γ – часовий кут сонця в даний момент часу;

– географічна ширина розміщення вагона;

– висота сонця над горизонтом;

(2.18)

де τ – час після полудня;

15⁰ – кут повороту за одну годину;

,

,

Інтенсивність прямої сонячної радіації на поверхні, перпендикулярній напрямку сонячного проміння;

, (2.19)

де – постійна сонячного опромінювання, ( =1367 Вт/м );

p – коефіцієнт прозорості атмосфери, (приймаємо p = 0,75);

Повна інтенсивність сонячної радіації на даху вагона обчислюється по формулі:

, (2.20)

де – інтенсивність розсіяної сонячної радіації;

– інтенсивність прямої сонячної радіації.

Інтенсивність розсіяної сонячної радіації залежить від висоти сонця над горизонтом і визначається по графіку, при h = 35,03⁰

Інтенсивність прямої сонячної радіації обчислюється як:

, (2.21)

Інтенсивність сонячної радіації на бічній стіні вагону обчислюється по формулі:

, (2.22)

де – інтенсивність прямої сонячної радіації;

– інтенсивність розсіяної сонячної радіації;

Інтенсивність прямої сонячної радіації обчислюється як:

(2.23)

де – азимут сонця в градусах, який визначається по наступній формулі:

(2.24)

,

,

Інтенсивність розсіяної сонячної радіації на боковій стіні розраховується як:

, (2.25)

Інтенсивність сонячної радіації на даху вагону, освітленої сонцем, склала 545,4 Вт/м² , а на бічній стіні –101,96Вт/м².

3. Теплоізоляційні конструкції огороджень

3.1 Розрахункова схема ізоляційної конструкції елемента огороджень, вибір теплоізоляційного матеріалу, мінімальна товщина теплоізоляції

Теплоізоляційні конструкції кузовів пасажирських і рефрижераторних вагонів складаються з теплової ізоляції, яка встановлюється між елементами каркасу кузова, а також між зовнішньою і внутрішньою обшивками.

Теплоізоляційний шар різко зменшує інтенсивність теплообміну між внутрішнім і зовнішнім середовищем, сприяє зменшенню потужності опалювального і холодильного обладнання вагонів, а також нормалізації температури внутрішніх поверхонь огороджень кузова.

Основною вимогою до теплоізоляції є низька здатність проводити теплоту. Крім того, вона повинна мати невелику об’ємну масу, погано поглинати вологу, не руйнуватися при частому підніманні і зниженні температури, не руйнуватися під час транспортування, не повинна виділяти шкідливі речовини і зберігати свої якості на протязі довгого терміну експлуатації.

Отже, основним показником теплоізоляції є теплопровідність, що характеризується коефіцієнтом теплопровідності λ.

Для даного варіанту, коефіцієнт теплопровідності становить λіз=0,03Вт/(м×К). Відповідно до нього вибираємо теплоізоляційний матеріал ISOVER, оскільки його коефіцієнт теплопровідності в межах λ = 0,03…0,04 Вт/(м×К).

ISOVER – теплоізоляційний матеріал з мінеральної вати на основі скловолокна високої якості. Він негорючий, екологічно чистий і довговічний матеріал.

Теплоізоляцію розраховують для зимового періоду експлуатації, а для літнього лише перевіряють, тому що різниця температур всередині вагона взимку більша ніж влітку.

Схема розрізу

де t_п=25⁰С – температура всередині вагона;

t_н= -30⁰С– температура ззовні вагона взимку ;

α_ст.п=7,54 Вт/м^2.К – коефіцієнт теплопередачі на внутрішній поверхні кузова;

λ_із = 0,03 Вт/(м К) – коефіцієнт теплопровідності теплової ізоляції;

Мінімальна товщина ізоляції буде рівна:

(3.1)

(3.2)

Товщина теплоізоляції