Министерство образования и науки РФ

ФГБОУ ВПО

Волгоградский государственный технический университет

Факультет подготовки инженерных кадров

Кафедра: «Теплотехника и гидравлика»

Контрольная работа

по Теплотехнике и ТЭ

тема: «Расчет системы отопления ТС»

Вариант №___

Выполнил:

студент гр. ______

_________________

Проверил

_________________

Волгоград 2012 г.

Содержание

1.Цель работы 3

2.Расчет теплового баланса салона автобуса. 6

3. Расчет теплообменного аппарата 9

4. Расчетные зависимости для определения коэффициентов теплоотдачи 12

5. Расчет процесса сгорания. 13

Список рекомендуемой литературы 17

Приложения 18

1.Цель работы

Выполнение контрольной работы является важным этапом в изучении дисциплины «Теплотехника и теплотехническое оборудование транспортных средств и автотранспортных предприятий» студентами направления «Эксплуатация транспортных средств», обеспечивающее:

• углубление и закрепление знаний по изучаемой дисциплине;

• приобретение навыков практического использования теоретических положений для расчетов теплообменных аппаратов и теплового баланса транспортного средства;

• изучение различных способов обогрева салона автомобилей.

(Термин «салон» в данной работе в зависимости от варианта задания используется для условного обозначения салона автобуса, а также кабины и фургона грузового автомобиля).

Таблица 1.

Таблица вариантов заданий.

Наименование	Обозн. и разм.	Вариант №
Температура окружающей среды	tнар , ○С
Давление окружающей среды	В, гПа
Необходимая температура в салоне	tвн , ○С
Кратность циркуляции	z, 1/ч
Размеры салона l x b x h	м
Схема теплообменного аппарата (см. 7.1.,7.2.,7.3.)	–
Скорость движения воздуха относительно наружной поверхности салона	W, м/с
Коэффициент избытка воздуха	a

Рисунок 1. Обогрев салона автобуса

Таблица 2

Числовые значения величин к рисунку 2

dвн, мм	dнар, мм	δстекла, мм	δ1, мм	δ2, мм	δ3, мм	λстали, Вт/(м·К)	λпен, Вт/(м·К)	λпласт, Вт/(м·К)	λстекла, Вт/(м·К)
100	108	6	1	70	3	50	0,04	0,3	0,74

Рисунок 2. Стенки автобуса:

а – стекло ( F_стекла= 30%); б – многослойная (F _{многосл.} = 70%)

2.Расчет теплового баланса салона автобуса.

Тепловой баланс салона автомобиля составляется для расчета необходимой теплопроизводительности системы отопления. Он учитывает теплоту, подводимую в салон и отводимую от него. Влияние в зимний период солнечной радиации из-за ее небольшой величины не учитывается, поэтому уравнение теплового баланса имеет следующий вид:

, (2.1)

где Q₀ – теплопроизводительность системы отопления; Q_r – тепловой поток, поступающий в салон от водителя и пассажиров (в целях упрощения расчета, можно пренебречь величиной Q_r.); Q_c – тепловой поток, отводимый через пол, потолок, стенки и стекла салона; Q_в – тепловой поток, удаляемый из салона вместе с выходящим наружу воздухом.

В общем случае, если стенки кабины состоят из n различных участков, то

, (2.2)

где k_i – коэффициент теплопередачи i-ого участка; F_i – площадь i-ого участка ; ∆t – разность температур воздуха внутри салона и снаружи.

Коэффициент теплопередачи i-ого участка определяется следующим образом:

(2.3)

где α_вi и α_нi – коэффициенты теплоотдачи соответственно на внутренней и наружной поверхностях участка стенки; m – число слоев на данном участке; δ_i, λ_i – соответственно толщина и коэффициент теплопроводности i-го слоя.

Внутри салона скорости движения воздуха весьма малы (не более 0,3 м/с по санитарным соображениям) и неравномерно распределены по объему. При столь малых скоростях процесс теплоотдачи на внутренней поверхности кабины обусловлен практически только естественной конвекцией. Коэффициенты теплоотдачи α_вi малы по сравнению с α_н и различны на различных участках. Например, α_в на поверхностях стекол будут больше, чем на поверхностях многослойных стенок, т. к. разность температур поверхностей и воздуха в первом случае больше, чем во втором. В данной работе с целью упрощения принято, что коэффициенты теплоотдачи на различных участках внутренней поверхности кабины одинаковы, т.е. α_вi = α_{в .} Из практики известно, что в подобных случаях α_в лежит в пределах от 6 до 20 Вт/(м²·К ). Рекомендуется принять для салона автобуса α_в = 12÷20 Вт/(м²·К ) (воздух периодически обновляется).

Тепловой поток Q_в, удаляемый из кабины с выходящим наружу воздухом, определяется следующим образом:

(2.4) где – средняя массовая изобарная теплоемкость воздуха (кДж/(кг·К)) в диапазоне температур от t_нар до t_вн ( в данной работе, учитывая значения температур, можно использовать C_pв при 0 ^○С);

A_в – объемный расход воздуха (м³/с); ρ_в – плотность воздуха в салоне (кг/м³); t_вн и t_нар – температуры воздуха внутри и снаружи салона (^○С).

Объемный расход воздуха составит:

(2.5)

где V – объем рассматриваемого салона автобуса V=8*3,5*2,5=70 (м³); Z – кратность циркуляцию (ч^-1).

Плотность воздуха в салоне определяется с помощью уравнения состояния идеального газа:

(2.6)

где В – атмосферное давление (Па); R = 287 Дж/(кг·К) – удельная газовая постоянная воздуха; T_вн= t_вн + 273 –температура воздуха внутри помещения (К).

F_c=30%, F_мног=70% для автобуса. F_общ=113,5м², F_стенка=79,45м², F_стекла=34,05м².

Q_стекла=0,012×34,05×20=81,75 Вт, Q_стенки=79,45×0,084×20=113,47 Вт.

∑ Q_стекла и Q_стенки=195,22 Вт.

После того, как определены потери теплоты через стенки салона Q_c и с уходящим воздухом Q_в, из уравнения можно найти потребную теплопроизводительность системы отопления: Q₀=Q_в+Q_c=195,22+4540=4735,22.