2 Определение среднего и эксплуатационного коэффициентов теплопередачи кузова пассажирского вагона

Парк пассажирских вагонов в основном состоит из вагонов с цельнометаллическими кузовами. Цельнометаллический кузов состоит из каркаса, наружной и внутренней обшивок, воспринимающих основную нагрузку, и слоев тепло- и влагоизоляционных материалов. Характеристики слоев изоляции вагона приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Характеристика слоев изоляции вагона

Наименование материала	Толщина слоя , м	Коэффициент теплопроводности материала слоя λ, Вт/(м ∙К)
Сталь	0,002	50-60
Теплоизоляция	0,06	0,04
Фанера	0,005	0,29-0,41
Стеклопластик	0,002	0,35

Основным показателем теплотехнических качеств кузова вагона является коэффициент теплопередачи его ограждений.

В общем случае коэффициент теплопередачи i-го элемента ограждения определяется по следующей зависимости:

(2.1)

где , – коэффициенты теплоотдачи соответственно наружной и внутренней поверхности -го элемента ограждения, Вт/(м² К);

– толщина -го слоя в -ом элементе, м;

– коэффициент теплопроводности -го слоя в -ом элементе, Вт/(м К).

Сумма отношений толщины и коэффициента проводимости равна, Вт/К:

(2.2)

Коэффициенты теплоотдачи соответственно наружной и внутренней поверхности -го элемента ограждения определяются по следующим зависимостям:

,

(2.3)

где , – коэффициенты теплоотдачи соответственно наружной и внутренней поверхностей конвекцией, Вт/(м² К);

, – коэффициенты теплоотдачи соответственно наружной и внутренней поверхностей излучением, Вт/(м² К).

Коэффициенты теплопередачи , , , зависят от температуры и скорости движения окружающего потока воздуха, горизонтальной или вертикальной ориентации поверхности в пространстве, ее оребренности, шероховатости и степени черноты. Числовые значения этих коэффициентов определяются по эмпирическим формулам, полученным на основе эксплуатационных исследований.

Коэффициент определяется по выражению:

(2.4)

Коэффициент определяется по выражению:

(2.5)

Коэффициент определяется по выражению:

(2.6)

Коэффициент определяется по выражению:

(2.7)

Для боковых и торцовых стен:

Для пола:

Для потолка:

Приведенный коэффициент теплопередачи ограждения кузова пассажирского вагона определяется по следующей зависимости, Вт/м²К:

(2.8)

3 Определение теплопритоков в вагон в летнее время

Расчет теплопритоков в вагон в летнее время производится для определения производительности системы охлаждения. Условие постоянства температуры внутри пассажирского вагона состоит в равенстве количества холода, вырабатываемого вагонным кондиционером и величины общего теплопритока.

Общий теплоприток в вагон в летнее время равен сумме частных теплопритоков и определяется по выражению:

(3.1)

где – частный теплоприток в вагон, кВт;

– количество рассматриваемых теплопритоков.

3.1 Теплоприток через ограждения

Теплоприток в салон пассажирского вагона через ограждения определяется по выражению:

(3.2)

где – общая площадь теплопередающей поверхности кузова вагона, ;

– учетный коэффициент теплопередачи, Вт/м²К;

- температура наружного воздуха, ;

- температура внутри вагона, .

Учетный коэффициент теплопередачи предусматривает изменение приведенного коэффициента теплопередачи за счет старения материала, размерных и технологических отклонений при изготовлении кузова вагона.

,

(3.3)

Вт/м²К.