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摘 要:文章以DF7G-E型内燃机车为基础,介绍了司机室冷热负荷的计算方法.希望对相关工作提供参考.

关 键 词 :DF7G-E;欧盟标准;冷热负荷前言

在内燃机车的设计过程中,越来越多的考虑到了司乘人员的舒适性,司机室内部温度是否适宜在司机室的舒适性中占有很大比重,因此在设计过程中需要对司机室的冷热负荷进行计算.DF7G-E型内燃机车是我国首次出口欧盟内燃机车,机车通过了欧盟认证并且完成了注册.司机室的制冷、制热系统在认证过程中需要响应欧盟标准BS EN 14813:2006《铁路应用-机车驾驶室用空调》,在计算过程中由于EN14813中参数不全,引入TB/T1957-91《铁路空调客车热工计算方法》作为参考.


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1.制冷负荷计算


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1.1 环境条件

最高外部温度下,车辆静止,有太阳能负荷,有人(驾驶员和副驾驶员),最小新鲜空气供应情况下.由此可以确定以下参数[1]:

1.2 K值确定

K值为传热系数,虽然标准中有K值的测试方法,但是由于试验条件不足,采用TB/T1957中的计算方法,计算得到K值为0.54 W/(m2k),但实际中机车门窗占总传热面积比例大,夹层筋板多,穿墙线孔、

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管孔多等原因,隔热性能远低于客车[2],因此K值选用标准中规定的最大值1.6W/(m2k).

1.3 负荷计算

车体散热由以下部分组成:车体传热、太阳辐射热、车内人员散热、车内电气设备散热、新风带入车体的热量[3].

1.3.1 车体传热

φ1等于KF△t (1)

式中K为传热系数/W/(m2k),F为各个墙的面积/m2,△t为室内外温差/K

1.3.2 太阳辐射热

φ2等于QS,F+QS,W+QS,D (2)

式中QS,F为车窗区域的太阳负荷/W,QS,W为各墙的日光负荷/W,QS,D为车顶区域的日光负荷/W.

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标准EN14813-2-2006 11.3.2中有关于三部分日光负荷计算的详细公式.在计算过程中需要注意的是,前后车窗因装有遮阳帘,应将遮阳帘的遮光系数考虑在内,DF7G-E型内燃机车司机室采用白色遮阳帘,遮光系数为0.5[4],同时由于司机室位于机车中部,在计算各墙日光负荷的时候只计算直接暴露在日光下的面积,需要减去被前后机械间遮挡的面积.

1.3.3 车内人员散热

φ3等于nq (3)

式中:n为车内人员数,n等于2,q为平均每人散发的热量,q等于118W/人[1]

1.3.4 车内电气设备散热

φ4等于300W~500W

车内电气设备的散热量根据实际车内安装的电气设备的多少而定,内燃机车车内装有的电气设备较少,没有电炉、电水壶等大功率发热设备,因此取φ4等于300W.

1.3.5 新风带入车体的热量

φ5等于nρV(ho-hi) (4)

式中:n为车内人员数,ρ为空气密度/kg/m3,V为每人新风量/ m3/(h人),ho和hi为室外、室内空气的焓/kJ/kg.

DF7G-E型内燃机车司机室五部分的散热量相加为3941W,该车选用空调的制冷量为4300W,制冷系统的设计符合标准要求.

2.制热负荷计算

2.1 环境条件

最低外部温度下,车辆最高操作速度,不计算太阳能负荷、不计算人员及电气设备的散热,要求满足最低新鲜空气的供应.由此可以确定以下参数[1]:

2.2 负荷计算

车体散热由以下部分组成:车体传热、新风带入车体的热量.

2.2.1 车体传热

φ1等于KF△t (5)

式中K为传热系数/W/(m2k),F为各墙的面积/m2,△t为室内外温差/K.

2.2.2 新风带入车体的热量

φ2等于nρV△tCp (6)

式中n为车内人员数,ρ为空气密度/kg/m3,V为每人新风量/m3/(h人),Cp为空气定压比热容,为1.003KJ/KgK.

DF7G-E型内燃机车司机室两部分的散热量相加为-4490.5 W,司机室内部有两个侧墙电暖器(1.5KW/个),两个膝炉(800W/个)和一个带有预定时功能的加热器(2.2KW).总计散热量为6.8KW,制热系统的设计符合标准要求.

3.结束语

通过计算可以看出,DF7G-E型内燃机车司机室在设计过程中满足了标准要求,该计算方法适用于所有内燃机车司机室的冷热负荷计算.

参考文献

[1]BS EN 14813-1:2006.铁路应用-机车驾驶室用空调 第1部分:舒适度要求[Z].

[2]肖云华,黄光远,朱茂华.电力机车空调系统的设计选型[J].电力机车与城轨车辆,2006.

[3]TB/T1957-91.铁路空调客车热工计算方法[Z].

[4]TB/T1951-87.客车空调设计参数[Z].

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