3. Определение расчётных температур окружающей среды

3.1. Определение расчётной температуры наружного воздуха

На маршруте следования транспортного модуля

В теплотехнических расчётах, вместо средних температур, применяют так называемые расчётные температуры наружного воздуха, которые учитывают возможные отклонения от их средних значений, приводимых в справочных данных.

В аналитических расчётах мощности тепловых потоков расчётную температуру наружного воздуха (t_р) определяют как усреднённо-посто-янную на протяжении всего маршрута или рассматриваемой климатической зоны с заданной надёжностью, ^оС:

t_р = t_ср  X∙, (3.1)

где tср	—	среднее значение температуры наружного воздуха на маршруте следования или его участке в рассматриваемый месяц года (3.2), оС;
Х	—	квантиль надёжности расчёта теплопритоков (табл. 3.1). В расчётах, выполняемых для проектных целей, надёжность Р следует принимать не ниже 0,99 либо пользоваться готовыми данными расчётных температур (см. табл. 2.1), которые распространяются на всю сеть железных дорог Российской Федерации;
	—	среднеквадратическое отклонение температуры наружного воздуха от её среднего значения (3.3), определяемое по правилу «3» (нормальный закон распределения случайной величины).

t_с.э.д + t_с.э.н

t_ср = —————–; (3.2)

2

t_мах.д – t_мин.н

 = —————–, (3.3)

3

где tс.э.д	—	среднемесячная экстремальная дневная температура наружного воздуха для рассматриваемого месяца на маршруте перевозки, оС, принимаемая по климатическим справочникам по состоянию на 12 ч дня;
tс.э.н	—	то же, ночная (по состоянию на 12 ч ночи), оС;
tмах.д	—	максимальная дневная температура наружного воздуха для рассматриваемого месяца на маршруте, оС;
tмин.н	—	то же, минимальная ночная, оС.

В курсовом проекте значения t_ср и  задают.

Таблица3.1

Значения квантиля (х) от надёжности расчёта теплопритоков (р)

Р	Х	Р	Х	Р	Х
0,60	0,25	0,87	1,13	0,94	1,56
0,65	0,38	0,88	1,18	0,95	1,64
0,70	0,52	0,89	1,23	0,96	1,75
0,75	0,67	0,90	1,28	0,97	1,88
0,80	0,84	0,91	1,34	0,98	2,05
0,85	1,04	0,92	1,40	0,99	2,33
0,86	1,08	0,93	1,48	0,999	3,09

При перевозках в зимний и весенний периоды года произведение X∙ в (3.1) принимают со знаком минус. Тем самым перевозку груза ставят в более жёсткие условия – летом и осенью жарче, зимой и весной холоднее.

Если маршрут следования транспортного модуля пролегает в разных климатических зонах, то этот маршрут разбивают на участки с однородными климатическими зонами и на каждом участке определяют расчётные температуры по выше указанной схеме.

При моделировании теплообменных процессов или, когда продолжительность нахождения транспортного модуля на участке менее суток, учитывают суточные колебания температуры окружающей среды (рис. 3.1). При этом расчётную температуру наружного воздуха на любое (текущее) время суток можно определить, °С:

t_р.э.д + t_р.э.н t_р.э.д – t_р.э.н  (Т – _см)

t_р = ————– – ——–——  сos ———–— , (3.4)

2 2 12

где tр.э.д	—	расчётная экстремальная дневная (полуденная, т.е. по состоянию на 12 ч дня) температура наружного воздуха для рассматриваемого месяца на маршруте перевозки (3.5), оС;
tр.э.н	—	то же, полуночная (см. (3.5)), оС;
Т	—	текущее местное время, часы суток, на которое производят расчёт температуры наружного воздуха, например, 8 ч утра;
см	—	смещение по времени суток экстремума дневных (ночных) температур относительно полудня (полуночи), ч, принимаемое для континентального климата 1 … 2 ч и для мягкого климата – 3 … 5 ч.

t_{р.э.д (р.э.н)} = t_{с.э.д (с.э.н)}  X∙. (3.5)

Рис. 3.1. Суточные колебания температуры наружного воздуха

Расчётную температуру наружного воздуха за время нахождения транспортного модуля на каком–либо i–м расчётном интервале (отрезок пути с однородной климатической зоной, погрузка и т.д.) следует определять как среднее значение функции (3.4) на этом интервале по времени суток (рис. 3.2) по интегральному выражению, °С:

t_р.э.д + t_р.э.н 6(t_р.э.д – t_р.э.н)  (Т_кi – _см)  (Т_нi – _см)

t_рi = —–——– – ——––——(sin ———–— – sin —–——–—), (3.6)

2 ∙_i 12 12

где Ткi	—	текущее местное время суток в конце i–го расчётного интервала, часы суток;
Тнi	—	то же, в начале, часы суток;
i	—	продолжительность нахождения транспортного модуля в i–м расчётном интервале, ч.

Рис. 3.2. Среднее значение функции (t_рi) на интервале {Т_нi, Т_кi}

в графоаналитических расчётах

Из выражения (3.6) видно, что с увеличением _i результат стремиться к своему пределу, равному первому слагаемому в этом выражении или в выражении (3.4). Для условий однородной климатической зоны выражение (3.6) приобретает частный вид (см. (3.2)).