2. Визначення товщини теплоізоляційного шару і коефіцієнта теплопередачі огороджуючи конструкцій кузовів пасажирського вагонів

Расчет теплоизоляции выполняют для зимнего периода года, т. к. при этом перепад температур снаружи и внутри вагона больше (по сравнению с летним): , а для летних условий делают лишь проверочный расчет. Поскольку зимой снаружи вагона температура ниже, чем внутри помещения вагона ( ), тепловой поток направлен изнутри вагона наружу.

%%%%%%%%%%%%%%%%%

Запишем выражения для удельного теплового потока:

(1)

(2)

(3)

где – соответственно коэффициент теплоотдачи на наружной и внутренней

поверхности стенки вагона;

– коэффициент теплопроводности стенки;

– толщина стенки;

– температура воздуха в помещении вагона;

– температура поверхности стенки со стороны помещения;

– температура поверхности стенки снаружи;

– температура наружного воздуха.

Определение толщины слоя теплоизоляции.

Для определения толщины теплоизоляционного слоя преобразуем формулы (2) и (3), в результате чего получим:

(4)

(5)

После сложения левых и правых частей последних двух уравнений будем иметь:

(6)

(7)

Значение величины q подставим из уравнения (1):

(8)

После несложных преобразований получим выражение для определения минимального слоя теплоизоляции:

(9)

Формула (9) очень удобна при выполнении теплового расчета именно на начальных стадиях проектирования, поскольку искомая с ее помощью минимальная толщина теплоизоляции не зависит от геометрических размеров создаваемой конструкции, а определяется температурой, коэффициентами теплоотдачи на поверхностях кузова и коэффициентом теплопроводности изоляционного материала.

Расчет коэффициента теплопередачи.

В общем случае можно записать еще одну формулу для удельного теплового потока:

(10)

где к – коэффициент теплопередачи.

Перенесем сомножители уравнений (1) – (3) из правой части в левую и сложим полученные выражения, после чего получим:

(11)

(12)

Отсюда видно, что коэффициент теплопередачи для однослойной стенки может быть определен по формуле:

(13)

Распространяя данный конкретный случай на многослойную стенку, запишем:

(14)

где – соответственно толщина (м) и коэффициент теплопроводности

i-тых слоев, составляющих ограждение;

i – номер слоя;

n – количество слоев.