3 Определение коэффициента теплопередачи ограждения кузова грузового вагона

Основной задачей при расчете ограждающей конструкции является определение рациональной толщины теплоизоляционного слоя, в зависимости от технических требований и экономической целесообразности.

Согласно задания перевозится температурный груз – абрикосы, при температуре перевозки +3°C и при среднегодовой температуре от +1 до +8°C, согласно таблице 4 источника [1] нормативный коэффициент теплопередачи:

• для стен: k=0,512 Вт/(м²·К);

• для крыши: k=0,435 Вт/(м²·К);

• для пола: k=0,579 Вт/(м²·К);

Конструктивное оформление ограждения кузова влияет на условия теплопередачи, поэтому при определении теплопритоков вагон-холодильника пользуются приведенным коэффициентом теплопередачи для всей площади ограждения кузова.

где 1,1 – коэффициент, учитывающий наличие тепловых мостиков в элементах ограждения и старение теплоизоляции;

–коэффициент теплопередачи отдельного элемента ограждения кузова вагона;

–площадь теплопередающей поверхности отдельного элемента.

Определяем для частей ограждения кузова. При расчете не учитываем часть кузова, занятую машинным отделением.

Наружные размеры кузова АРВ составляют:

• длина по концевым балкам L=21 м;

• наружная ширина грузового помещения B=3,1 м;

• высота боковой стены по наружи H=2,7 м;

• высота крыши h=0,5 м;

• радиусы, образующие крышу R₁=0,4 м; R₂=2 м.

Схема поперечного сечения кузова приведена на рисунке 1.

РИСУНОК 1!!!!!

Рисунок 1– Схема поперечного сечения кузова АРВ

Площадь боковой стены

Площадь пола

Площадь крыши

где S – длина дуги, образующей верхнюю часть крыши.

где – угол, ограничивающий дугу.

где – длина хорды, ограничивающий секторABC.

Площадь торцевой стены

где – площадь сектора;

–площадь ΔABC.

Общая площадь вагона

Определим величину приведенного коэффициента теплопередачи ограждения кузова по формуле 1

4 Расчет толщины теплоизоляции ограждения

Определение толщины потребного слоя изоляционного слоя ограждения производится исходя из условий обеспечения наименьшего значения коэффициента теплопередачи (интенсивности теплопритоков и теплопотерь) при заданном температурном напоре:

где – толщина изоляционного и других слоев материалов, составляющих ограждающую конструкцию, м;

–коэффициенты теплопроводности, изоляционного и других материалов конструкции ограждения вагона, Вт/(м·К);

–нормативный коэффициент теплоотдачи, Вт/(м²·К);

–коэффициенты теплоотдачи, из внешней среды к наружной поверхности вагона и от внутренней поверхности ограждения кузова к воздуху внутри вагона, Вт/(м²·К).

При ориентировочных расчетах для определения величины коэффициента радиационного и конвективного теплообменов можно пользоваться формулой [1, с.10]

где – коэффициент радиационного теплообмена,

– скорость движения вагона,V=100 км/ч;

l– длина омываемой воздухом поверхности,l=21 м.

Для пола

Изоляционный слой (рисунок 2):

1. резина(0.002м,0.16 Вт/(м К));

2. столярная плита(0.018м,0.22 Вт/(м К));

3. перфоль(0.0005м,0.2 Вт/(м К));

4. полиуретан ППУ-304Н(0.04м,0.035 Вт/(м К));

5. стеклопластик(0.002м,0.4 Вт/(м К));

6. сталь листовая(0.003м,30 Вт/(м К)).

Подставляя значения в формулу (3.1) получаем: