2.3 Расчет и выбор электронагревательных устройств вагона

2.3.1 Тепловой расчет

Тепловой баланс, обеспечивающий поддержание расчетной температуры воздуха внутри вагона, может быть определен уравнением:

Р_от = ΔР_пв + ΔР_фв + ΔР_в – ΔР_п – ΔР_о,

где ΔРпв - тепловые потери через ограждающую поверхность вагона,

ΔРфв -тепловые потери при инфильтрации конструкции, открывании дверей при

посадке и высадке пассажиров,

ΔРв - тепловая энергии, необходимая для подогрева воздуха в системе вентиляции,

ΔРп - тепловые потери пассажиров вагона,

ΔРо - тепловые потери оборудования вагона

2.3.1.1 Тепловые потери через ограждающую поверхность вагона можно определить:

ΔР_пв = S_пв · К'_т · Ө_р , кВт

где Sпв – суммарная поверхность ограждения вагона, м²;

К'_т - обобщенный коэффициент теплопередачи вагона, Вт / м²ºC;

Ө_р - расчетный перегрев воздуха в помещениях вагона или разность между

расчетными значениями температур снаружи и внутри вагона, ºC.

В качестве примера в таблице А.11 приведены основные теплотехнические характеристики для некоторых моделей вагонов.

2.3.1.2 Тепловые потери при инфильтрации конструкции и открывании дверей при посадке и высадке пассажиров могут быть условно приняты равными 10% от потерь через ограждающую поверхность вагона, т.е.

ΔР_о = 0,1 ΔР_пв

2.3.1.3 Тепловая энергии, необходимая для подогрева воздуха в системе вентиляции вагона:

ΔРв = ρ·c_в·V · Ө_р ,

где ρ = 1,3 кг/м³ – плотность воздуха;

c_в = 1006кДж/кг·ºC – удельная теплоемкость воздуха;

V - объем наружного воздуха, поступающего в вагон, м³ (норма воздуха зимой при

температуре - 40ºC может составлять 10м³/ч на одного пассажира;

Ө_р - расчетный перегрев воздуха в помещениях вагона или разность между

значениями температур снаружи и внутри вагона, ºC.

Примечание: Плотность воздуха и его теплоемкость зависят от температуры и давления, но их можно принимать в практических расчетах неизменными и соответствующими 0ºC и 101,08кПа.

2.3.1.4 Тепловые потери пассажиров можно определить:

ΔР_п = q ·n_п ,

где q = 90Вт – среднее значение удельных потерь человека в единицу времени;

n_п – количество пассажиров.

2.3.1.5 Тепловые потери от работающего оборудования вагона от работающего оборудования (электрического освещения, электрических машин и т.п.) могут составлять 1,5…2,5 кВт или:

ΔР_фв = 0,1 ΔР_пв

2.3.1.6 Необходимая мощность энергии для обеспечения расчетного теплового баланса в вагоне составляет:

Р_от = Ө_р· (S_пв · К'_т + ρ·c_в·V) - q ·n_п

2.3.2 Виды электрического отопления пассажирских вагонов

2.3.2.1 Комбинированное электро-водяное отопление. Мощность ЭН в котле (бойлере) вагона должна быть не менее:

Р_эн = η_к · [Ө_р (η_во· S_пв · К'_т + η_вк·ρ·c_в·V) - q ·n_п)] ,

где η_к – КПД ЭН котла (бойлера) отопления (η_к = 0,95);

η_во- КПД системы водяного отопления (можно принять η_во = 0,8);

η_вк- КПД водяного калорифера (примем η_вк = 0,7);

Ө_р - расчетный перегрев воздуха в помещениях вагона, ºC;

Sпв – суммарная поверхность ограждения вагона, м²;

К'_т - обобщенный коэффициент теплопередачи вагона, Вт / м²·ºC;

q = 90Вт – среднее значение удельных потерь человека в единицу времени, Вт;

n_п – количество пассажиров в вагоне;

ρ = 1,3 кг/м³ – плотность воздуха;

c_в = 1006кДж/кг·ºC – удельная теплоемкость воздуха;

V - объем наружного воздуха, подаваемого в вагон системой вентиляции.

Электрическая схема соединений ТЭН для котла комбинированного электро-водяного отопления представлена на рис. А.13.

2.3.2.2 Комбинированное электрическое отопление. Мощность ЭН в электрических печах вагона должна быть не менее:

Р_эп = η_эп · (Ө_р· S_пв · К'_т - q ·n_п) ,

где η_эп – КПД электрических печей (ЭП) отопления (η_эп = 0,98);

Ө_р, Sпв, К'_т, q, n_п – смотри выше.

Мощность ЭН в электрическом калорифере воздуха вагона должна быть не менее:

Р_эк = η_эк·ρ·c_в·V ,

где η_эк – КПД электрического калорифера воздуха (η_эк = 0,95);

ρ,c_в,V – параметры воздуха и производительность калорифера (смотри выше).

Электрическая схема соединений ЭН для комбинированного высоковольтного электрического отопления вагона представлена на рис. А.15.

2.3.2.3 Электрическое калориферное отопление. Мощность ЭН в электрическом калорифере вагона должна быть не менее:

Р_эк = η_эк · [(Ө_р· S_пв · К'_т + ρ·c_в·V) - q ·n_п ] ,

где η_эк – КПД электрического калорифера воздуха (η_эк = 0,95);

Ө_р, Sпв, К'_т, ρ, c_в,V – параметры воздуха и производительность калорифера (смотри