Повышение эффективности работы теплового насоса в системе отопления пассажирского вагона тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.07, кандидат наук Приймин, Вячеслав Павлович

• Приймин, Вячеслав Павлович
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Приймин, Вячеслав Павлович

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Состояние вопроса, цели и задачи научного исследования

1.1. Тенденции совершенствования СКВ в пассажирском вагоностроении

1.2. Способы совершенствования режима "тепловой насос"

1.3. Постановка задачи исследования

ГЛАВА 2. Способы повышения энергетической эффективности транспортных климатических установок

2.1. Обзор перспективных хладагентов для транспортных климатических установок

2.2. Оценка общей энергетической эффективности транспортных климатических установок

2.3. Методика оценки энергетической эффективности реверсивных парокомпрессионных кондиционеров железнодорожного транспорта

2.4. Описание компьютерной программы для автоматизированного определения энергетической эффективности транспортных реверсивных кондиционеров

2.5. Выводы по главе

ГЛАВА 3. Двухступенчатое сжатие в транспортных климатических установках

3.1. Определение требуемой тепловой мощности системы отопления пассажирского вагона

3.2. Способы реализации технологии двухступенчатого сжатия в транспортных климатических установках

3.3. Технико-экономическое обоснование применения двухступенчатых ТНУ на железнодорожном транспорте

3.4. Выводы по главе

ГЛАВА 4. Исследование процессов образования инея на теплообменных аппаратах транспортных кондиционеров. Оптимизация алгоритма управления кондиционером

4.1. Образование инея на теплообменниках реверсивного кондиционера в теплонасосном режиме работы. Аналитическое описание явления

4.2. Постановка задачи эксперимента. Описание экспериментальной установки и порядка проведения эксперимента

4.3. Сравнение расчетных и опытных данных

4.4. Оценка погрешности измерений. Математическое описание экспериментальных данных

4.5. Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Приложение 1. Расчетные данные показателей энергетической эффективности на

хладагенте Я407а к таблице 2.6

Приложение 2. Алгоритм программы по определению энергетической эффективности

транспортных СКВ

Приложение 3. Блок-схема алгоритма программы по расчету ЭЭ

Приложение 4. Результаты расчета циклов реверсивного кондиционера с бустерным

компрессором

Приложение 5. Справки о внедрении

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности работы теплового насоса в системе отопления пассажирского вагона»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. В конце XX - начале XXI века, откликаясь на изменение социально-экономических условий в Российской Федерации и возрастание требований к микроклимату в пассажирских салонах и служебных помещениях подвижного состава, отечественными производителями были созданы новые серии кондиционеров для железнодорожного транспорта. От прототипов они отличались прежде всего моноблочным исполнением, применением озонобезопасных хладагентов и компрессоров ротационного типа (винтовых и спиральных), частотным регулированием производительности основных потребителей электрической энергии в составе бортовой системы кондиционирования воздуха (СКВ).

Быстрому внедрению новой техники способствовали созданные в короткие сроки нормативные требования и соответствующие нормативные документы МПС и ОАО "РЖД", а также конкуренция среди фирм-производителей транспортных СКВ, стремившихся завоевать ведущие позиции на рынке путем создания современного оборудования для пассажирских вагонов, вагонов-ресторанов и кабин управления локомотивами.

Уже с 2001 - 2002 гг. все новые вагоны производства основных отечественных вагоностроительных предприятий (ОАО "ТВЗ" г. Тверь и ЗАО "Вагонмаш" г. Санкт-Петербург) стали оснащаться кондиционерами производства ЗАО "Остров", ООО "Транскон", ООО "БСК" и других производителей. Несколько позже кондиционерами стали оснащать модернизируемые и проходящие тяжелые виды ремонта вагоны и локомотивы на ремонтных предприятиях отрасли. Организационно и технически проблема оснащения климатической техникой вагонов и локомотивов в первом приближении была решена. Возникли новые задачи: повышение эффективности и надежности аппаратов, оптимизация систем управления в динамических условиях эксплуатации, уменьшение энергопотребления, массы и габаритов климатических установок. Среди этих задач в условиях насыщения вагонов и локомотивов разнообразной техникой особую значимость приобрело повышение энергетической эффективности СКВ, что выражается прежде всего в сокращении энергопотребления этих систем, поскольку в летний период СКВ могут потреблять более половины генерируемой на вагоне мощности, а зимой в определенных условиях наблюдается ее нехватка.

Одним из наиболее результативных способов снижения энергопотребления системами кондиционирования воздуха является широкое использование в климатической железнодорожной технике реверсивного режима работы кондиционеров, т. н. режима "тепловой насос".

В Российской Федерации первые транспортные кондиционеры с режимом работы "тепловой насос" (ТН) были созданы в 2002 году к. т. н. Емельяновым А. Л. в ООО "БСК", к.т.н.

Жариковым В. А. и к.т.н. Гарановым С. А. в ЗАО "Лантеп". Эти кондиционеры работали весьма эффективно в области температур наружного воздуха 7мв = -8...+16 °С, обеспечивая экономию до 20% энергии в годовом потреблении при среднем коэффициенте преобразования 2,3 в указанном диапазоне.

Однако широкого распространения теплонасосный режим отопления не получил из-за ограниченного диапазона температур наружного воздуха, в котором эффективно его применение, а также из-за необходимости усложнения алгоритма управления реверсивным кондиционером и схемы подачи воздуха в салон отапливаемого объекта.

В связи с этим представляется весьма актуальным расширение области применения режима ТН до характерных для РФ в отопительный период значений температур -25 ^ -30 0С с одновременным повышением его эффективности, т.е. увеличением коэффициента преобразования.

Целью данной работы является исследование возможностей повышения эффективности работы транспортных кондиционеров для подвижного состава, в том числе за счёт использования режима "тепловой насос" при расширении диапазона наружных температур для его работы до -25 ^ -30°С.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

1) исследование основных путей совершенствования транспортных климатических установок;

2) исследование возможности и разработка способов совершенствования режима "тепловой насос" для железнодорожных кондиционеров;

3) определение типов хладагентов, наиболее подходящих и перспективных для применения в реверсивных кондиционерах железнодорожного транспорта;

4) анализ существующих методов оценки энергетической эффективности (ЭЭ) холодильных систем, разработка методика оценки ЭЭ транспортных установок кондиционирования воздуха с учётом их специфических особенностей;

5) исследование явления инееобразования на теплообменных аппаратах транспортных кондиционеров;

6) разработка рекомендаций по оптимизации алгоритма управления СКВ при работе кондиционера в режиме ТН.

Научная новизна исследования заключается в следующем:

1) исследованы пути и способы повышения ЭЭ транспортных СКВ за счёт использования режима "тепловой насос";

2) разработана методика определения энергетической эффективности транспортных климатических установок с режимом ТН, учитывающая специфику железнодорожного транспорта, а также компьютерная программа для ее применения;

3) получены зависимости коэффициента теплоотдачи наружных поверхностей теплообменных аппаратов транспортных СКВ и давления кипения хладагента в них от времени при инееобразовании. Предложено их математическое описание;

4) получены зависимости изменения давления кипения хладагента при инееобразовании, которые могут быть использованы для оптимизации алгоритма включения режима оттайки.

Практическая значимость исследования:

1) определены хладагенты, наиболее подходящие для применения в реверсивных кондиционерах для подвижного состава в целях расширения диапазона рабочих температур наружного воздуха ^ в для режима ТН;

2) показана эффективность применения двухступенчатого сжатия для транспортных климатических установок;

3) показано, что реверсивные кондиционеры с двухступенчатым сжатием могут без подключения дополнительных источников теплоснабжения обеспечить отопление пассажирского вагона до температуры наружного воздуха 7мв = - 25°С;

4) даны рекомендации по использованию разработанной компьютерной программы для оценки энергетической эффективности кондиционеров на подвижном составе железных дорог, позволяющей на этапе проектирования подобрать оптимальное оборудование для создаваемой климатической установки;

5) даны практические рекомендации по оптимизации алгоритма управления транспортной СКВ в части включения режима "оттайка".

Реализация результатов работы:

Разработанная программа оценки энергетической эффективности транспортных СКВ используется при разработке новых кондиционеров для подвижного состава в компании ООО "ДоКон СПб". Рекомендации по оптимизации алгоритма включения режима "оттайка" по изменению давления кипения также учтены и применяются в программном обеспечении кондиционеров, которые имеют режим работы "тепловой насос", производства той же компании.

Апробация работы:

Основные положения диссертации, результаты исследований, выводы и рекомендации докладывались и обсуждались на заседаниях кафедры "Теплотехника и теплосиловые

установки" ПГУПС в 2012 - 2016 годах, научно-технических конференциях студентов, молодых специалистов и ученых ПГУПС "Неделя науки" в 2013, 2015 и 2017 годах, на III, IV и V Международных научно-практических конференциях "Локомотивы. XXI век" в 2015^2017 гг.

Публикации:

Основное содержание работы опубликовано в 2 печатных работах и одном электронном издании, в том числе 2 работы в изданиях, внесенных в Перечень Высшей Аттестационной Комиссии России. Тезисы докладов с трех международных конференций и одной всероссийской опубликованы в их материалах.

Личный вклад диссертанта:

Автор лично разрабатывал методику определения ЭЭ транспортных климатических установок. На базе участка испытаний АО "Заслон" автором был создан стенд для исследования явления инееобразования на теплообменных аппаратах транспортных реверсивных кондиционеров и получены экспериментальные зависимости изменения приведенного коэффициента теплоотдачи по наружной стороне и давления кипения от времени. Автором лично получено математическое описание полученных зависимостей.

Структура и объем работы:

Работа состоит из введения, четырех глав, заключения и пяти приложений, списка использованной литературы из 75 наименований, содержит 47 рисунков и 26 таблиц.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ НАУЧНОГО

ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Тенденции совершенствования СКВ в пассажирском вагоностроении

В последние годы отечественными вагоностроительными заводами была выпущена достаточно большая модельная линейка пассажирских вагонов. В каждой серии новых вагонов были применены различные технические решения или имелось различное их сочетание. Новые технические решения и элементы конструкции проверялись эксплуатацией, что позволяло выявить среди большого их количества оптимальные. В результате закономерным итогом стало создание нового поколения пассажирских вагонов моделей 61-4476, 61-4440, 61-4462, 61-4458 и др., а также двухэтажных вагонов серий 61-4465, 61-4473, вышедших на линии незадолго до Олимпийских игр 2014 года [3]. Вагоны нового поколения визуально отличаются от своих предшественников измененной конструкцией кузова, новым типом тележек, автоматическими раздвижными тамбурными дверьми и всего несколькими вентиляционными форточками на весь вагон. Они плохо пригодны для эксплуатации без использования систем подготовки и подачи воздуха в салон, что не так давно было широко распространено на наших железных дорогах. Обеспечение благоприятного микроклимата в салонах новых вагонов приобрело исключительно важное значение.

Создание новой модельной линейки пассажирских вагонов вызвало большую заинтересованность к бортовым системам кондиционирования воздуха. На сегодняшний день существует большое количество направлений совершенствования СКВ: энергосбережение, уменьшение размеров и массы установки, снижение нормативных требований по тепло- и холодопроизводительности, разработка новых норм подачи свежего воздуха в вагон, отказ от водяных систем отопления и сосредоточения разных функциональных назначений в одной установке. Рассмотрим самые значимые тенденции подробнее.

Снижение нормативных требований по холодопроизводительности СКВ

Параметры микроклимата на российских железных дорогах регламентируются стандартами СП 2.5.1198-03, ГОСТ Р 51690 - 2000, ГОСТ 55182 - 2012 и др., на железных дорогах стран ЕС - стандартами ШС 553, БК 13129, БК 14750 и др.[1, 2]. Среди прочего они устанавливают нормы расхода свежего воздуха на пассажира и температурный режим в салоне транспортного средства. Основные требования к микроклимату представлены в таблице 1.1.

Таблица 1.1. Сравнение основных параметров микроклимата между стандартами

России и ЕС

Наименование стандарта СП 2.5.1198-03 EN 131291

Расход свежего воздуха на 1 пасс., м3/ч При *;нв. < -20° : 10 м3/ч -20 < *;нв. < -5 °С : 15 м3/ч -5 < *;нв. <26° : 20 м3/ч *;нв. >26° : 15 м3/ч При W < - 20°С : 10 м3/ч -20°С < tHB. < -5°С : 15 м3/ч - 5°С < tHB. < 26°С: 20 м3/ч tHB> 26°С: 15 м3/ч

Температура воздуха в помещениях Лето: при *;н.в. < 30° : 24±2° при ^.в. > 30° : не более 28° Зима: 22 ± 2 ° -5 < tHB. < 15° : tBB. = 22° 15< t < 32° : t = '-н.в. ^ ^ : 1в.в.тах 26° 35 - 40° : tBB. = 27°

Относительная влажность, % I класс - 40 - 60 II и III класс - 30 - 70 45 - 65%

Скорость движения воздуха, м/с Лето: 0.25 м/с Зима: 0.2 м/с 0.05 - 0,85 м/с

Обращает на себя внимание довольно значительное различие в нормативных требованиях по холодпроизводительности между отечественными и западноевропейскими стандартами: для Центральной Европы требуемая холодопроизводительность составляет для пассажирских вагонов 0,35-0,5 кВт/человека; в России принято 0,7 кВт/человека, при том, что климат стран Западной Европы объективно теплее российского климата.

Резников и др. [5] сообщают, что в настоящее время при определении необходимой холодопроизводительности в качестве расчетных параметров для наружного воздуха принимаются для влажного теплого климата климатические условия Батуми (Тн = 32 °С, относительная влажность = 70%), для сухого жаркого климата - климатические условия Ашхабада (Тн = 40°, = 30%). Проводившиеся в течение многих лет испытания вагонов с бортовыми СКВ показали, что подавляющую часть времени кондиционер работал с минимальной холодопроизводительностью. Потребность в максимальной мощности кондиционера не возникала никогда [5].

Снижение холодопроизводительности транспортных климатических установок (ТКУ) напрямую связано с важным аспектом уменьшения энергопотребления системами кондиционирования воздуха. Для обеспечения требуемых параметров микроклимата в салоне необходима довольно мощная климатическая установка: из установленной предельной мощности подвагонного генератора в 32 кВт на долю СКВ в летний и переходные периоды

:EN 13129. Air Conditioning for Main Line Rolling Stock (Кондиционирование воздуха для подвижного состава магистральных линий). European Standard.

приходится около 22 кВт [4]. Пересмотрев базовые нормативные требования по холодопроизводительности, можно существенно снизить энергопотребление бортовых климатических систем без ущерба для комфортного пребывания пассажиров в вагоне.

Необходимо остановиться на проблеме нормирования подачи воздуха на одного пассажира, проявившейся в последние годы. Санитарные правила по организации пассажирских перевозок на железнодорожном транспорте [2] устанавливают нормы подачи наружного воздуха на одного человека в зависимости от его температуры для Российской Федерации. Эти нормы соответствуют требованиям Международного Союза Железных Дорог (далее МСЖД), принятым для климатических условий Западной Европы. По мнению некоторых специалистов [5], нормы МСЖД плохо применимы для наших климатических условий, например, подача минимального количества воздуха (10 м /ч) предусматривается в экстремальных для Западной Европы температурах наружного воздуха ниже -20 ° . Для России такие температуры являются обычным явлением. Также начиная с температуры в -5 ° начинается подача максимального количества воздуха в салон; норма подачи не меняется до температуры +26 °С. В среднем по России около 60% отопительного сезона температура наружного воздуха составляет -5 ^ +10 °С [5], поэтому, несмотря на то, что при этих температурах мощность, потребляемая системой отопления, минимальна, увеличение расхода наружного воздуха нецелесообразно и может привести к увеличению примерно на 5% годового расхода электроэнергии [5]. Кроме того, нормы МСЖД устанавливают подачу воздуха на одного пассажира и ориентируются преимущественно на вагоны с высокой населенностью - с местами для сидения и, в основном, для пригородных и региональных перевозок. В спальных вагонах, которых большинство в парке ОАО "РЖД", особенно в вагонах с двухместными купе, подача минимальной нормы свежего воздуха приведет к очень небольшому общему поступлению воздуха в вагон, в результате чего не может быть обеспечен требуемый уровень комфорта. Для решения этой проблемы представляется целесообразным ввести норму минимальной общей подачи на вагон или показатель минимально допустимой кратности воздухообмена в пассажирских помещениях вагона [5].

Конструктивные усовершенствования новых вагонов.

В значительной степени снижению энергопотребления ТКУ способствуют изменения конструкции вагона, а именно применение герметичных дверей и оконных блоков нового типа, а также применение современных теплоизоляционных материалов. В этом процессе вагоны серийного производства "Тверского вагоностроительного завода" достигли своего предела, имея значение коэффициента теплопередачи к наружного ограждения в 0,8 ^ 0,9 Вт/(м2К). Дальнейшее уменьшение коэффициента к требует кардинального изменения конструкции вагона [6]. Однако, такое достижение позволяет обеспечить нормативные санитарные

требования по температуре в вагоне при уменьшении холодопроизводительности кондиционера для купейных вагонов до 15-18 кВт с соответствующим снижением энергопотребления СКВ до 10-12 кВт и массогабаритных характеристик установки до 350 кг [4].

Модернизация систем рециркуляции.

Необходимо отметить еще одну важную тенденцию совершенствования СКВ -стремление отказаться от системы рециркуляции воздуха или существенно снизить время ее работы [5]. Санитарные правила [2] предусматривают снижение содержания рециркуляционного воздуха в смеси со свежим с 70 до 30%. Однако, по мнению В. А. Жарикова, это снижение не повлияет на количественный перенос бактерий по вагону и скорость их распространения, зато приведет к увеличению габаритов и массы ТКУ [6].

Наличие в вагоне СКВ с рециркуляцией приводит к усложнению конструкции (появляются дополнительные воздуховоды, решетки забора воздуха), необходимости установки и обслуживания фильтров рециркуляционного воздуха, установок обеззараживания, запахопоглотителей. Однако, система рециркуляции позволяет значительно сократить суммарное энергопотребление климатической системы за счет многократно меньшей разницы температур между рециркуляционным и охлажденным воздухом по сравнению с наружным и охлажденным воздухом для режима охлаждения. Вариантом усовершенствования систем рециркуляции является система рекуперации тепла (или холода) удаляемого из вагона воздуха. В этом случае вытяжной канал оборудуется специальным теплообменником-утилизатором, который передает теплоту отработанного воздуха свежему, при этом доля воздуха, идущего на рециркуляцию, может быть уменьшена. Эффективность такой системы будет зависеть прежде всего от показателей теплообменника-утилизатора. Расчеты показывают, что экономия может достигать 50 МВт/час для двухэтажных поездов при подогреве воздуха в теплообменнике на 16,5 К. К сожалению, на железнодорожном транспорте такие системы пока не получили широкого распространения.

Известно множество конструкций теплообменников-рекуператоров, применяющихся в гражданском строительстве. Эффективность различных устройств составляет от 50 до 90% [7]. Для железнодорожного транспорта можно рекомендовать теплообменники, компактные по размеру, простые в обслуживании и ремонте, с высокими межремонтными сроками службы. Примерами таких аппаратов являются пластинчатые, роторные теплообменники и тепловые трубы (см. рисунки 1.1, 1.2).

Рисунок 1.1. Приточно-вытяжная установка рекуперации тепла с роторным регенеративным теплообменником для стационарных СКВ

Рисунок 1.2. Рекуператор - тепловая труба

Пластинчатые теплообменники являются самыми простыми в конструктивном исполнении, имеют высокий кпд и незначительно увеличивают аэродинамическое сопротивление вентиляционной магистрали. В них нет движущихся частей. К недостаткам данной конструкции можно отнести риск образования конденсата на теплообменной поверхности. Поэтому необходимо предусмотреть дренажный трубопровод от теплообменника и каплеуловитель для захвата капель влаги, уходящих с приточным воздухом.

Роторные теплообменники имеют движущиеся части и допускают подмешивание части вытяжного воздуха к приточному. Их достоинствами являются высокий к.п.д. (до 90%), незначительный риск обмерзания и компактные размеры.

Эффективность рекуперации с использованием тепловых труб достигает 70%. К достоинствам тепловых труб относят компактные размеры, простоту конструкции и отсутствие движущихся частей [8].

В работе [9] были сделаны расчеты периода окупаемости включения в систему приточно-вытяжной вентиляции роторного и пластинчатого теплообменников. Исследования показали, что при самой низкой эффективности рекуперации (60%) и работе системы вентиляции 8 часов в сутки срок окупаемости теплообменников не превышает трех лет, а при круглосуточной работе не превышает одного года. В области высоких значений эффективности рекуперации повышение ее степени ведет к незначительному уменьшению сроков окупаемости, поэтому авторы считают достаточной эффективность рекуперации в пределах (80 — 85)%.

Интересным вариантом использования тепла уходящего воздуха является подмешивание некоторой части этого воздуха к наружному, омывающему поверхность испарителя (конденсатора в случае ХМ). Температура смешиваемого воздуха поднимется на , соответственно, поднимется и температура испарения хладагента. В режиме холодильной машины подмешивание салонного воздуха также окажется полезным и понизит температуру смесевого воздуха у конденсатора. Такое техническое решение предложил профессор Е. Т. Бартош в своей монографии [10].

Уравнение баланса смешения рециркуляционного воздуха с атмосферным имеет вид:

О с (г - г ) = G с (г - г ), (1.1)

рец р\ рец см ; исп р\ н.в. см; 5 \ /

где: О рец, висп - расход рециркуляционного воздуха и воздуха, идущего на испаритель соотв., м /ч; ср - изобарная теплоемкость воздуха; 1рец, и,в, - температуры рециркуляционного, смешанного и наружного воздуха соответственно.

Таким образом, подогрев атмосферного воздуха составит:

О (г - г ) -

Ч = г н.в. - гСм = рец см) = О рец (грец - гт), (1.2)

где: О рец - относительная доля рециркуляционного воздуха, О рец = О^/Оиси.

Очевидно, что Дгс будет возрастать с повышением доли рециркуляционного воздуха в суммарном потоке воздуха, идущего на испаритель. Однако, для уточнения значений Дгс и оценки эффективности данного технического решения необходимы дополнительные исследования.

В связи с ужесточившимися требованиями к системам рециркуляции производителям отечественных климатических установок необходимо рассмотреть варианты модернизации этих систем.

Модернизация воздухораспределительных устройств.

Другой круг проблем для вагонов с СКВ связан с обеспечением нормального воздухораспределения в ограниченном объеме и соблюдением требуемых скоростей движения воздуха в жилых помещениях. Прежде всего, это относится к конструкции воздухораздающих устройств в купе вагона - дефлекторов, вентиляционных решеток - и к конструкционному исполнению систем раздачи воздуха. В вагонах открытого типа (плацкартные вагоны старых серий и вагоны для пригородного и регионального сообщения) одноканальная система воздухораспределения состоит из потолочного воздуховода и монтируемых в него воздухораспределителей - решеток, диффузоров и т.п. (рисунок 1.3). Такая схема характеризуется наличием "застойных" зон у тамбуров, кроме того, приточный воздух

распределяется по вагону неравномерно. Стремясь избавиться от присущих этой системе недостатков, в частности, от уменьшения подачи приточного воздуха в зависимости от удаленности купе по длине воздуховода, применяют воздуховоды переменного сечения. Одним из наиболее существенных недостатков одноканальных систем является неравномерность температурного поля по высоте купе, что особенно сильно проявляется в режиме теплонасосного отопления. Для сглаживания этих неравномерностей при работе СКВ в режиме ТН предусмотрено периодическое включение системы жидкостного отопления.

Рисунок 1.3. Одноканальная система вентиляции пассажирского купейного вагона 1 - заборные жалюзи; 2 - инерционный фильтр; 3 - сетчатый фильтр; 4 - вентилятор; 5 -диффузор; 6 - воздухонагреватель; 7 - конфузор; 8 - противопожарная заслонка; 9 -потолочный воздуховод; 10 - вентиляционные решетки и дефлекторы.

Чтобы преодолеть недостатки одноканальной системы вентиляции, в прогрессивных

проектах нового подвижного состава применяется система двухканальной раздачи воздуха в вагоне. Такая система используется на высокоскоростных поездах «САПСАН». Применяется одновременная подача воздуха сверху, из потолочного воздуховода, и снизу, на уровне ног пассажира. Преимущества двухканальных систем перед одноканальными в отношении энергосбережения и обеспечения комфорта давно известны; двухканальные системы воздухораспределения широко используются на железнодорожном транспорте за рубежом [6].

Одной из проблем, требующих решения, является проблема соблюдения установленных скоростей движения воздуха на выходе из воздухораздающих устройств. Санитарные правила [2] устанавливают максимально допустимые скорости движения воздуха для летнего и зимнего режимов (см. таблицу 1.1). Проведенные испытания [5] показывают, что практически весь поток воздуха, выходящий из раздаточного устройства в купе, продолжает двигаться в том же направлении, как и в воздуховоде, что вызывает существенное повышение скорости воздуха в

определенных зонах, превышающее установленные санитарными правилами нормы. Прежде всего, повышение скорости отмечается у правой верхней полки в зоне головы пассажиров и в зоне головы пассажиров, сидящих за столиком на нижних полках за счет движения воздуха в зазорах между верхней полкой и стенами купе [5]. Описанные трудности вызвали проведение дополнительных исследований, подбор нового оборудования, но, к сожалению, считать проблему оптимального воздухораспределения в вагоне решенной преждевременно.

Покупейное управление микроклиматом.

Существенный вклад в повышение энергоэффективности пассажирского вагона могут внести системы покупейного управления микроклиматом. Требование по установке таких систем для вагонов локомотивной тяги бизнес-класса и первого класса было впервые сформулировано в "Типаже перспективного подвижного состава" ОАО РЖД. Такие системы в настоящее время установлены на нескольких поездах премиум-класса постоянного формирования. Если в некоторых купе с установленным режимом «Охлаждение» находятся пассажиры, желающие повысить температуру воздуха, то текущая холодопроизводительность кондиционера будет снижена, а значит, будет снижено и энергопотребление. Энергопотребление будет снижено аналогичным образом и в режиме нагрева.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Приймин, Вячеслав Павлович, 2017 год

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. СП 2.5.1336-03 Санитарные правила по проектированию, изготовлению и реконструкции локомотивов и специального подвижного состава железнодорожного транспорта. -Екатеринбург: Урал Юр Издат, 2007 - 44 с.

2. СП 2.5.1198-03 Санитарные правила по организации пассажирских перевозок на железнодорожном транспорте [Электронный ресурс]. - официальный сайт компании "КонсультантПлюс" - 2014. - Режим доступа: http://www.consultant.ru/cons/cgi/online.cgi?req=doc;base=LAW;n=200194#0

3. Каталог пассажирских вагонов ОАО "Тверской Вагоностроительный Завод" [Электронный ресурс]. - официальный сайт ОАО "ТВЗ" - 2014. - Режим доступа: http://www.tvz.ru/catalog/passenger/

4. Емельянов, А. Л. Энергосберегающие системы вентиляции и кондиционирования пассажирских вагонов / А. Л. Емельянов, В. М. Козин, В. В. Царь // Транспорт Российской Федерации - 2010. - №4 (29) - с. 54-57

5. Резников, А. Г. Проблемы создания систем кондиционирования воздуха в пассажирских вагонах локомотивной тяги / А. Г. Резников, А. А. Шустер // Тяжелое машиностроение -2003. - №1 - с. 21-23

6. Жариков, В. А. Климатические системы пассажирских вагонов / В. А. Жариков - М: ТРАНСИНФО - 2006 г. - 135 стр.

7. Главная страница сайта компании РФК Климат // [сайт компании РФК Климат]/ URL: http://www.rfclimat.ru/ (дата обращения 15.04.2014 г.)

8. Рекуператоры // [сайт компании "Norris+"]/ URL: http://www.norris.ru/nrsn/ng68.html (дата обращения 15.04.2014 г.)

9. Тихомиров, С. А. Анализ сроков окупаемости пластинчатого и роторного теплоутилизаторов [Электронный ресурс]/ С. А. Тихомиров, О. П. Иванов// - Научный журнал НИУ ИТМО. Серия "Холодильная техника и кондиционирование" - 2007 - №1 -режим доступа: http://openbooks.ifmo.ru/read refrigeration/7689/7689.pdf

10. Бартош Е. Т. Тепловые насосы в энергетике железнодорожного транспорта /Е. Т. Бартош -Москва - Транспорт - 1985 - 279 c.

11. Емельянов, А. Л. Системы индивидуального регулирования температуры воздуха в купе пассажирского вагона/ А. Л. Емельянов, С. Е. Буравой, Е. С. Платунов - Научный журнал НИУ ИТМО. Серия "Холодильная техника и кондиционирование" - 2008 - №1.

12. Михайлов А. Способы повышения эффективности режима "тепловой насос" в пассажирских вагонах железнодорожного транспорта/ Михайлов А. - дисс. на соискание уч. степ. к.т.н. -ПГУПС - 2013 - стр. 18-34.

13. Горбатов, К. М. Гибридная испарительно-компрессионная установка кондиционирования воздуха/ Емельянов А. Л., Гаранов С. А., Горбатов К. М. - Вестник МАХ - 2013 - №4 - стр. 34-37.

14. Емельянов, А. Л. Транспортная комбинированная испарительно-компрессионная система кондиционирования воздуха/ Емельянов А. Л., Антипов А. С., Буравой С. Е., Платунов Е. С. - Научный журнал НИУ ИТМО. Серия "Холодильная техника и кондиционирование" - 2007 -№1.

15. Термоэлектрический кондиционер//[сайт АО Корпорация НПО "РИФ"]/ URL: http://www.rifcorp.ru/products/zheleznodorozhnaja-tematika/termoelektricheskiii-konditsioner/ (дата обращения 20.04.2014 г.)

16. Киселев И. Г. Теплотехника на подвижном составе железных дорог: учебное пособие для студентов высших учебных заведений железнодорожного транспорта, обучающихся по специальности 190301 "Локомотивы" и 190302 "Вагоны" / И. Г. Киселев - М.: Транспорт -2008 - 277 с.

17. Цветков, О. Б. Хладагенты и окружающая среда/ Цветков О. Б. // Холодильная техника -2013 - №1 - стр. 20.

18. Цветков, О. Б. Энергоэкологические парадигмы холодильных агентов [Электронный ресурс]/ О. Б. Цветков // ж-л ЮНИДО в России - №3 - Режим доступа: www.unido-russia.ru.

19. Моханджрадж, М. Обзор недавних разработок новых хладоновых смесей для парокомпрессионных холодильных установок, установок кондиционирования воздуха и тепловых насосов/ М. Моханджрадж, С. Муралидхаран, С. Джаярадж // International Journal of Energ. Recearch - 2011 - стр. 647-669.

20. Пэлм, Б. Углеводороды как холодильные агенты в небольших тепловых насосах и холодильных системах - обозрение/ Б. Пэлм - International Journal of Refrigeration - 2008 - 31

- стр. 552-563.

21. Секхар, С. Характеристики смеси хладагентов HFC134a/HC600a/HC290 с использованием компрессора для CFC12 с минеральным маслом в качестве смазки/ С. Секхар, Р. Премназ, Д. Лал - Ecolibrium - Journal of Australian Institute of Ref., Air conditioning and Heating - 2003 -№2 - стр. 24 -29.

22. Пуркаясза, Б. Экспериментальное исследование смеси HC290/ сжиженный нефтяной газ в качестве заменителя HCFC22 - Int. J. of Refrigeration - 1998 - 21 - стр. 3 - 17.

23. Парк, К. Характеристики R433A для замены R22, использующегося в кондиционерах воздуха и тепловых насосах для коттеджей/ К. Парк, В. Шим, Д. Джанг - Applied Energy -2008 - 85 - стр. 896 - 900.

24. Маклайн-кросс, А. Использование и риски углеводородных хладагентов в автомобилях для Австралии и Соединенных Штатов/ Маклайн-кросс - Int. J. of Refrigeration - 2004 - 27 - стр. 339-345.

25. Греко, А. R407C как альтернатива R22 для парокомпрессионной морозильной фабрики, экспериментальное изучение/ А. Греко, Р. Мастрилло, А. Паломбо - Int. J. of Energy Research - 1997 - 21 - стр. 1087-1098.

26. Лау, З. Сравнение показателей воздушного теплового насоса с R407C и R22 в условиях заморозки и размораживания/ З. Лау, Х. Ванг, В. Пенг - Energy Conversion and Management

- 2008 - 49 - стр. 232-239.

27. Герштель, И. Будущее новых хладагентов с низким потенциалом глобального потепления начинается сегодня/ И. Герштель - Холодильная техника - 2012 - №2 - стр. 20 - 22.

28. Сами, С. Анализы характеристик новых альтернатив HCFC22 при теплоотдаче воздуху через стенку/С. Сами, Д. Десжардинс - Int. J. of En. Rec. - 2000 - 24 - стр. 759-768.

29. Парк, К. Характеристики альтернативного хладагента R430A в домашних умягчителях воды/ Парк К. - Дж., Джанг Д. - Energy Conversion and Management - 2009 - 50 - стр. 30453050.

30. Ким, М. оценка характеристик двух азеотропных холодильных смесей HFC-134a с R290 (пропан) и R600a (изобутан)/Ким М. - Journal of Energy Resources Technology ASME Transactions - 1994 - 116 - стр. 148-154.

31. Скоренко, А. Хладоны в холодильной отрасли и кондиционировании/ А. Скоренко // Империя холода - 2012 - №5 - стр. 66-67.

32. Холодон: продажа фреонов в Москве // [Сайт компании "Холодон"]/ URL: http://www.holodon.ru/ (дата обращения 5.05.2014)

33. Проект ЮНИДО/ГЭФ Минприроды России // [Электронный ресурс]/ URL: http://www.ozoneprogram.ru/ (дата обращения 30.06.2014)

34. Ким, С. Эксперимент и электронная модель производительности автокаскадной холодильной системы, использующей диоксид углерода в качестве хладагента/ С. Ким, М. Ким - Int. J. of Refrigeration - 2002 - 25 - стр. 1093-1101.

35. Быков, А. В. и др. Холодильные машины и тепловые насосы (повышение эффективности) /

A. В. Быков, И. М. Калнинь, А. С. Крузе - М.: Агропромиздат, 1988 - 287 с.

36. Тимофеевский, Л. С. Холодильные машины: Учебник для студентов втузов/А. В. Бараненко, Н. Н. Бухарин, В. И. Пекарев, Л. С. Тимофеевский - СПб.: Политехника, 2006 - 944 с.

37. Немировская В. В. Повышение эффективности автомобильных установок кондиционирования воздуха путем подбора оптимального состава оборудования : дис. ...канд. техн. наук : 05.04.03 / Немировская Виктория Владимировна.- Л.: ЛТИХП, 1985.248 с.

38. Талызин, М. С. Практическое применение энтропийно-статистического метода анализа (ЭСМА) холодильных циклов [Электронный ресурс] / М. С. Талызин, В. В. Шишов // Holodonline - промышленный портал о холодильной технике и оборудовании - 27.06.2016 -Режим доступа: http://www.holodonline.com/article/prakticheskoe-primenenie-entropiyno-statisticheskogo-metoda-analiza-esma-kholodilnykh-tsiklov/

39. Архаров, А. М. Энтропийно-статистический анализ распределения затрат энергии на компенсацию необратимости рабочих процессов систем кондиционирования / А. М. Архаров, В. В. Шишов // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. "Машиностроение" - 2013 -№2 - с. 84-96.

40. Arnemann, M. Energy Efficiency of Refrigeration Systems: Materials of International Refrigeration and Air Conditioning Conference [Электронный ресурс] / M. Arnemann // Purdue University - 2012 - Paper 1356 - p. 1-10 - Режим доступа: http://docs.lib.purdue.edu/iracc/1356

41. VDMA 24248 Energy Efficiency of Electrically Powered Heat Pumps - Coefficients of Energy Efficiency and Their Definition [Электронный ресурс] // 27.06.2016 - Режим доступа: http://www.biv-kaelte.de/fileadmin/user upload/BIV-Newsletter ab 11 2013/04 VDMA.pdf

42. Захаров, Ю. В. Судовые установки кондиционирования воздуха и холодильные машины/ Ю.

B. Захаров - СПб: Судостроение, 1994 - 504 с.

43. Цветков О. Б. Парижские идеологемы и энергоэффективные рабочие вещества техники низких температур [Электронный ресурс] / О. Б. Цветков, Ю. А. Лаптев, Н. А. Галахова, Б. Д. Тимофеев, А. В. Федоров, А. В. Кушнеров // Электронный научный журнал НИУ ИТМО, серия "Холодильная техника и кондиционирование" - 2016 - 12.10 - Режим доступа: http://refrigeration.ihbt.ifmo.ru/

44. Китаев, Б. Н. Теплообменные процессы при эксплуатации вагонов/Б. Н. Китаев - М. :Транспорт, 1984 - с. 87 - 89

45. ZUBADAN - кондиционер или нагревательный прибор? [Электронный ресурс] / Журнал компании Mitsubishi Electric "Формула жизни" - 2008 - №20 - стр. 11-14 - режим доступа: http://www.mitsubishi-aircon.ru/documentation/magazine/vol20/11-14.pdf

46. ТУ 3183-020-05744544-2008 Вагон пассажирский купейный модель 61-4440 [Электронный ресурс].- сайт "Промышленная Сибирь" - 2016 г. - Режим доступа: http://www.techtorg.ru/postav/product.asp?tid=1830465&id=318000&sort=7

47. Моземанн Д. Энергоэффективность при использовании природных хладагентов - практика требует переосмысления! / Моземанн Д. - журнал "Холодильный бизнес" - 2014 - №10 - с. 28-32

48. Емельянов, А. Л. Испытания воздушных трубчато-пластинчатых теплообменников / А. Л. Емельянов, Е. В. Кожевникова // журнал "Холодильная техника" - 2011 - №7 - с.27-35.

49. Данилова, Г. Н. Теплообменные аппараты холодильных установок / Г. Н. Данилова, С. Н. Богданов, О. П. Иванов, Н. М. Медникова, Э. И. Крамской - Л.: Машиностроение, 1986 -303 с.

50. Программа подбора компрессоров Copeland [Электронный ресурс] // 02.09.16 - Режим доступа: http://copeland.su/programma_podbora_spiralnih_kompressorov_copeland_scroll

51. Система кондиционирования воздуха СКВ-31 для вагонов локомотивной тяги [Электронный ресурс] / Продукция - Транспортные СКВ - Кондиционирование вагона - 30.01.15 - режим доступа: http://www.ostrov-hvac.ru/products/transport/railway/condition1/skv31/

52. Антонов Ю. Ф., Зайцев А. А. Контейнерный мост Санкт-Петербург - Москва на основе магнитной левитации: труды 2-й Международной научной конференции "Магнитолевитационные транспортные системы и технологии" / Ю. Ф. Антонов, А. А. Зайцев. - СПб.: Петербургский Государственный Университет Путей Сообщения императора Александра I, 2014. - с. 11-24

53. Усов П. Совместный ход [Электронный ресурс] / П. Усов // Газета "Гудок" - 2016 - №33 (25938) - режим доступа: http://www.gudok.ru/newspaper/?ID=1329328

54. Иванова В. Теплоотдача оребренных воздухоохладителей при инееобразовании / Иванова В. С. - журнал "Холодильная техника" - 1978 - №4 - с. 57-61

55. Тепловые насосы Mitsubishi Electric 2015 [Электронный ресурс]// сайт компании Mitsubishi Electric - 2015 - 5.07 - Режим доступа: http://www.mitsubishi-aircon. ru/product/products/index. shtml

56. Напалков Г. Тепломассоперенос в условиях образования инея / Г. Н. Напалков - М.: Машиностроение, 1983 - 189 с.

57. Рогов И. Инееобразование и методы интенсификации тепло- и массообмена в камерном оборудовании [Электронный ресурс]/ Рогов И. А., Бабакин Б. С., Выгодин В. А. -Холодильщик. ru - интернет-газета - 21.04.15 - режим доступа: http://www.holodilshchik.ru/index_holodilshchik_best_article_issue_2_2006.htm

58. Финько С. Моделирование теплофизических процессов инееобразования на низкотемпературных поверхностях энергетических установок / Финько С. Ф. - авт. дисс. -ВГТУ - 2002 - 16 с.

59. Коханский А. Нестационарный процесс инееобразования в воздухоохладителе / Коханский А. И., Чумак И. Г. - журнал "Холодильная техника" - 1976 - №10 - с.27-29

60. Сидоров П. Пути повышения энергоэффективности оборудования, применяемого в магазиностроении [Электронный ресурс] // Сидоров П. - Holodonline - 17.07.2015 - режим доступа: http://www.holodonline.com/article/puti-povysheniya-energoeffektivnosti-kholodilnogo-oborudovaniya-primenyaemogo-v-magazinostroenii/

61. Иванова В. Нарастание инея в зависимости от условий эксплуатации воздухоохладителей / Иванова В. С. - журнал "Холодильная техника" - 1978 - №9 - с.55-59

62. Явнель Б. О теплопередаче через слой инея / Явнель Б. К. - журнал "Холодильная техника" -1969 - №5 - с.34-37

63. Сундиев Н. Влияние толщины слоя инея на эффективность работы воздухоохладителей / Сундиев Н. П., Герасимов Н. А., Румянцев Ю. Д. - журнал "Холодильная техника"- 1981-№4 - с. 22-23

64. Смольская Э. Перенос тепла и пара при росте слоя снега - льда на поверхности теплообмена теплообменного аппарата / Смольская Э.Б., Павлюкевич Н. В., Юрков О. И. - Инженерно-физический журнал - 1975 - №3 - с.479-482

65. Явнель Б. Влияние инея на теплопередачу и аэродинамическое сопротивление воздухоохладителя / Явнель Б. К. - журнал "Холодильная техника" - 1970 - №9 - с.25-29

66. Stoecker W. How Frost Formation On Coils Affects Refrigeration Systems / Stoecker W. F. -Refrigerating Engineering - 1956 - Vol. 65 - №2 - p. 42-46

67. Гоголин, А. А. Кондиционирование воздуха в мясной промышленности / А. А. Гоголин -М.: Пищевая промышленность, 1966. - 274 с.

68. Кожевникова, Е. В. Экспериментальное исследование эффективности методов расчета трубчато-пластинчатых воздухоохладителей при различных режимах образования конденсата / Е. В. Кожевникова, Т. А. Лопаткина // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия "Холодильная техника и кондиционирование" - 2011 - №1 - режим доступа: http://refrigeration.ihbt.ifmo.ru/ru/article/7749/article_7749.htm

69. Быков, А. В. Теплообменные аппараты, приборы автоматизации и испытания холодильных машин / под ред. А.В. Быкова. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. -248 с.

70. AHRI Standard 410-2001, Forced-Circulation Air-Cooling and Air-Heating Coils / Air-Conditioning, Heating and Refrigeration Institute - 2111 Wilson Blvd, Arlington, VA 22201, U.S.A. - 2005.

71. Skuhede C. Технический справочник по пластинчатым теплообменникам / Claes Skuhede -Alonte, Italy: Alfa Laval, 2001 г. - 169 с.

72. Руководство по эксплуатации на измеритель-регулятор универсальный восьмиканальный ТРМ138. Издание фирмы "Овен" - М.: Р. №503 - 58 с.

73. Термогигрометры электронные CENTER, мод. 310, 311, 313, 314, 315 [Электронный ресурс]// сайт Торгового дома СпецТехноРесурс - 2016 - 23.09 - Режим доступа: http://www.td-str.ru/file.aspx?id=211

74. Термопреобразователи: термометры сопротивления и термопары [Электронный ресурс] / сайт компании ГК "Промприбор" - 2016 - 20.10 - Режим доступа: http://teplokip.narod.ru/index/0-992

75. Теория и техника теплофизического эксперимента: учебное пособие для вузов / Ю. Ф. Гортышов, Ф. Н. Дресвянников, Н. С. Идиатуллин и др.; под ред. В. К. Щукина. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 360 с., ил.

Приложение 1. Расчетные данные показателей энергетической эффективности на хладагенте Я407а к таблице 2.6 Характерные точки цикла Т1:

Рисунок 1. Принципиальная схема ТН с характерными точками для циклов Т1 и Т2

Р ,бар 1, °С V, дм3/кг ь, кДж/кг 8, кДж/(кг*К)

1 2,34 -20 92,51 385,89 1,7504

2 16,45 56,99 14,74 431,31 1,7504

3 16,45 56,99 14,74 431,3 1,7504

3' 16,45 40 12,89 410,7 1,6862

4 16,45 35,52 0,91 249,05 1,1655

5 2,34 -23,78 35,13 249,05 1,2031

6 2,34 -20 92,51 385,89 1,7504

В цикле Т1 процессы: 1 - 2 - изоэнтропное сжатие в компрессоре; 3 — 3' — 4 — конденсация; 4 — 5 — изоэнтальпийное дросселирование; 5 — 6 — кипение в испарителе. Характерные точки цикла Т2 (см. рисунок 1):

Р ,бар 1, °С V, дм3/кг ь, кДж/кг 8, кДж/(кг*К)

1 2,34 -13 95,86 391,7 1,773

2 16,45 63,62 15,38 438,86 1,773

3 16,45 63,62 15,38 438,86 1,773

3' 16,45 40 12,89 410,7 1,6862

4' 16,45 35,52 0,91 249,05 1,1655

4 16,45 31,52 0,9 243,18 1,1464

5 2,34 -23,95 32,67 243,18 1,1796

6 2,34 -13 95,86 391,7 1,773

В цикле Т2 описание процессов аналогично описанию для циклов Т1.

Характерные точки цикла Т3 (см. рисунок 2):

Рисунок 2. Принципиальная схема ТН с РТО для цикла Т3

Р ,бар 1, °С V, дм3/кг И, кДж/кг б, кДж/(кг*К)

1 2,34 8,52 105,76 409,72 1,8395

2 16,45 84,6 17,21 461,95 1,8395

3 16,45 84,6 17,21 461,94 1,8395

3' 16,45 40 12,89 410,7 1,6862

4 16,45 35,52 0,91 249,05 1,1655

5 16,45 18,75 0,85 225,23 1,0867

6 2,34 -24,44 25,14 225,23 1,1078

7 2,34 -20 92,51 385,89 1,7504

8 2,34 -20 92,51 385,89 1,7504

В цикле Т3 процессы: 1 — 2 — изоэнтропное сжатие в компрессоре; 3 — 3' — 4 — конденсация; 4 — 5 — преохлаждение жидкого хладагента в регенераторе; 5 — 6 — изоэнтальпийное дросселирование; 6 — 7 — кипение в испарителе; 7 — 8 — 1 — перегрев пара в регенераторе.

В таблицах обозначены: р — абсолютное давление, бар; 1 — температура, °С; V — удельный объем, м /кг; И — энтальпия, кДж/кг; б — энтропия, кДж/(кг• К).

Цикл Т1:

1. Удельная массовая теплопроизводительность цикла дкГ1 = К - К = 182,25 кДж/кг;

2. Удельная работа сжатия цикла 10Г1 = К - К = 45,42 кДж/кг;

3. Коэффициент трансформации цикла Т1 /лТ1 = ^^ = 4,01;

10 Т1

Цикл Т2:

4. Удельная массовая теплопроизводительность цикла чкГ2 = К - К = 195,68 кДж/кг;

5. Удельная работа сжатия цикла /0 Г2 = К - К = 47,16 кДж/кг;

6. Коэффициент трансформации цикла Т2 /иТ2 = ^2 = 4,15;

10 т 2

7. Отношение щТ2=/т2 = 1,03;

ИТ1

8. Отношение (рТ2 = Ч-2 = 1,07;

ЧкТ 1

9. Отношение хТ 1 = т — = 1,04;

10 т 1

Коэффициент обратимости базового цикла Лег:

10. Коэффициент трансформации базового обратимого цикла С2 (определяется по

Ткс

средним температурам кипения / конденсации) /С2 =-—-= 5,25;

Т к ср Т 0 ср

Лс 2 = И = 0,76.

ИС 2

Коэффициент лС\:

11. Коэффициент трансформации цикла Карно в температурах источников теплоты (цикл С1): температура окружающей среды 1ос. = -10°, температура в салоне

Т

кондиционируемого объекта (вагона) 1об = 22°, /С1 =-—-= 9,22;

Тобр То. с.

Л =/с2 = 0,57.

/С1

Тогда общая ЭЭ для рассматриваемой цепочки составит Л^т2 = Ла 'Лс2 '¥т2 = 0,447. Цикл Т3:

12. Удельная массовая теплопроизводительность цикла чкГЗ = К, — К = 212,9 кДж/кг;

13. Удельная работа сжатия цикла /0 гз = К — К = 52,2 кДж/кг;

14. Коэффициент трансформации цикла Т3 ¡лтъ = = 4,08;

-0 Т 3

15. Отношение щтъ = Лт3 = 1,02;

ЛТ1

16. Отношение (ртз = <<кТ 3 = 1,17;

<кТ 1

17. Отношение %тъ = -0Т3 = 1,15;

-0 Т1

18. Общая эффективность рассматриваемой цепочки лс^гз = Лс\ 'Лег 'Утъ = 0,442; Сравнение циклов Т2 и Т3:

19. Отношение лТъ = — = 0,98;

ЛТ 2

20. Отношение (рТЪкТ2 = <кТ3 = 1,09;

<кТ 2

21. Отношение %ТЗкТ2 = -0Т3 = 1,11;

-0 Т 2

22. Отношение удельных объемных холодопроизводительностей 1/гз = 0Т3 = 0,98, где

П, Т 2

<0 Т 3 з

^огз =-= 1519 кДж/м - удельная объемная холодопроизводительность цикла Т3,

и1Т 3

<0 Т 2 3

^огг =-= 1549 кДж/м - удельная объемная холодопроизводительность цикла Т2;

и1 Т 2

23. Изоэнтропная мощность компрессоров N = ' (Ч ~ Ч), где G = — - массовый

<0

расход хладагента, кг/с. При заданном = 28 кВт = 28/(391,7 - 243,2) = 0,188 кг/с; ааГЗ = 28/(385,9 - 225,2) = 0,174 кг/с, тогда:

= 8,89 кВт; = 9,1 кВт.

24. Суммарное тепловыделение конденсаторов: 0кГ2 = • (/3 -/4) = 0.188-195.7 = 36,9 кВт;

&т3 = °ат3 • (¿3 -¿4) = 0,174 • 212,9 = 37,1 кВт.

25. Отношение давлений кипения/конденсации л„тп =ж„т., =—-—= 7,03.

кт 2 кт 3 ^

26. Разность давлений кипения/конденсации для циклов Т2 и Т3 одинакова: Рк — Р0 = 14,11 бар.

Приложение 2. Алгоритм программы по определению энергетической эффективности транспортных СКВ

unit RevKon; interface uses ... Type ...

private { Private declarations } NuobXM,NuC1XM,NuDXM,NuEEXM,NuQ0XM: Extended; EC1XM, EC2XM, EDXM: Extended;

TempOCXM, TempVPXM,TempKipXM,TempKonXM, TempNapXM:integer; PereOhlXM,PeregrevXM: integer; PKelXM,PVispXM,PVkonXM,SumPslXM:Extended; NuobTH,NuC1TH,NuDTH,NuEETH,NuQ0TH: Extended; EC1TH,EC2TH,EDTH: Extended;

TempOCTH,TempVPTH,TempKipTH,TempKonTH,TempNapTH:integer;

PereOhlTH,PeregrevTH: integer;

PKelTH,PVispTH,PVkonTH,SumPslTH:Extended;

RefPowerXM,RefPowerTH: Extended;

EHolXM,EHolTH: Extended;

public

Ent_1XM,PotEnt_1XM,Ent_2XM,Ent_3XM,PotEnt_3XM, Ent_4XM,Ent_5XM,Ent_6XM: Extended;

Pres_1XM,Pres_2XM,Pres_3XM,Pres_4XM,Pres_5XM,Pres_6XM: Extended; точке 6 Ent_1TH,PotEnt_1TH,Ent_2TH,Ent_3TH,PotEnt_3TH, Ent_4TH,Ent_5TH,Ent_6TH: Extended;

Pres_1TH,Pres_2TH,Pres_3TH,Pres_4TH,Pres_5TH,Pres_6TH: Extended;

procedure ColorTXT(Sender: TObject); external 'revkon.dll1; procedure ExtMyDir(Sender: TObject); external 'revkon.dll'; procedure HladonCh(Sender: TObject); external 'revkon.dll'; procedure CreateGraph(AForm: TForm); external 'revkon.dll';

procedure SaveToWDoc(PFName: WideString; Abmp: TBitmap; I, j, stolb, strok: integer); external 'revkon.dll';

procedure Raschet(X1,X2,X3,X4,X5,X6,Y1,Y2,Y3,Y4,Y5,Y6:integer); external 'revkon.dll';

function FindEntalp(Y, X: integer):Double; external 'revkon.dll';

function FindEntOnPress(Y, Z:integer; X: Double): Double; external 'revkon.dll';

implementation

uses Math; {$R *.dfm}

procedure TfmMain.FormClose(Sender: TObject; var Action: TCloseAction); begin

Action:= caFree;

end;

procedure TfmMain.rgVyborXMClick(Sender: TObject); begin

If rgVyborXM.ItemIndex = 0 then begin

nbTemperaturaXM.PageIndex:= 0; bbCalk.Enabled:= True; end;

If rgVyborXM.ItemIndex = 1 then begin

nbTemperaturaXM.PageIndex:= 1; bbCalk.Enabled:= False; sbtnRun.Enabled:= False;

ShowMessage(,Для проведения расчета введите данные в ручном режиме'); end; end;

procedure TfmMain.FormCreate(Sender: TObject); begin

NomHlad:= -1; S:= 1; Iter:= 3; nbMainBook.PageIndex:= 0; nbTemperaturaXM.PageIndex:= 0; nbTemperaturaTH.PageIndex:= 0; sbtnRun.Enabled:= False; end;

procedure TfmMain.acNextExecute(Sender: TObject); begin

nbMainBook.PageIndex := nbMainBook.PageIndex + 1; end;

procedure TfmMain.acNextUpdate(Sender: TObject); begin

(Sender as TAction).Enabled := nbMainBook.PageIndex < (nbMainBook.Pages.Count -1); end;

procedure TfmMain.acBackExecute(Sender: TObject); begin

nbMainBook.PageIndex := nbMainBook.PageIndex - 1; end;

procedure TfmMain.acBackUpdate(Sender: TObject); begin

(Sender as TAction).Enabled := nbMainBook.PageIndex > 0; end;

procedure TfmMain.updTempKipClick(Sender: TObject; Button: TUDBtnType); begin

ColorTXT(Self); end;

procedure TfmMain.cbUchetPoterClick(Sender: TObject); begin

If NomHlad < 0 then begin

cbUchetPoter.Checked:= False; ShowMessage('HE ВЫБРАН ХЛДДОНОСИТЕЛЬ'); Exit; end;

If cbUchetPoter.Checked then begin

fmPoteri.PotVs:= fmPoteri.tbPoteriVs.Position / 1000; fmPoteri.PotNag:= fmPoteri.tbPoteriNag.Position / 1000; bbCalk.Click; DataUpdate;

edEnt 3.Visible:= True; edEnt 6.Visible:= True; bbPoteri.Enabled:= True; bbCalk.Enabled:= False; rgXMTH.ItemIndex:= 0; end else begin

edEnt 6.Visible:= False; edEnt 3.Visible:= False; Ent_1XM:= Ent_6XM; Ent_1TH:= Ent_6TH; Ent_3XM:= Ent_2XM; Ent_3TH:= Ent_2TH; bbPoteri.Enabled:= False; bbCalk.Enabled:= True; rgXMTH.ItemIndex:= 1; end;

edEnt 1.Update; edEnt 3.Update; end;

procedure TfmMain.edTempOCXMChange(Sender: TObject); begin

sbtnRun.Enabled:= True;

If StrToInt(Trim(edTempOCXM.Text)) > 0 Then (Sender as TEdit).Font.Color:= clRed;

If StrToInt(Trim(edTempOCXM.Text)) < 0 Then (Sender as TEdit).Font.Color:= clBlue;

TempOCXM:= 273 + StrToInt(Trim(edTempOCXM.Text)); end;

procedure TfmMain.edTempVPXMChange(Sender: TObject); begin

sbtnRun.Enabled:= True;

If StrToInt(Trim(edTempVPXM.Text)) > 0 Then (Sender as TEdit).Font.Color:= clRed;

If StrToInt(Trim(edTempVPXM.Text)) < 0 Then (Sender as TEdit).Font.Color:= clBlue;

TempVPXM:= 273 + StrToInt(Trim(edTempVPXM.Text)); end;

procedure TfmMain.FormKeyDown(Sender: TObject; var Key: Word;

Shift: TShiftState); begin

If Key = VK_ESCAPE then Close; end;

procedure TfmMain.FormShow(Sender: TObject); begin

With sgEneroPotr do begin Cells Cells Cells Cells Cells Cells Cells Cells Cells Cells Cells Cells Cells Cells Cells Cells Cells Cells Cells Cells Cells Cells Cells Cells end;

with sgOtchet do begin

Cells[0,0]:= 'РАСЧЕТНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ'; Cells[1,0]:= 'NuC1'; Cells[2,0]:= 'NuD'; Cells[3,0]:= 'NuEE'; Cells[4,0]:= 'NuQ0'; Cells[5,0]:= 'Nuob'; end;

EtalonNUC1XM:= 0

EtalonNuDXM:= 0

EtalonNuEEXM:= 0

EtalonNuQ0XM:= 0

EtalonNuObXM:= 0

EtalonNUC1TH:= 0

EtalonNuDTH:= 0

EtalonNuEETH:= 0

EtalonNuQ0TH:= 0

EtalonNuObTH:= 0

0, 0] = 'ПАРАМЕТРЫ';

1, 0] =

2, 0] = ■та1;

0, 1] = 'Мощность вентиляторов конденсатора';

1, 1] = '1,7';

2, 1] = '1,7';

0 2] = 'Мощность приточных вентиляторов';

1, 2] = '2,6';

2, 2] = '1,3';

0 3] = 'Катушка четырехходового клапана';

1, 3] = '0,03';

2, 3] = '0,03';

0 4] = 'Подогреватель картера компрессора';

1, 4] = '0';

2, 4] = '0,15';

0, 5] = 'Дренажный кабель';

1, 5] = '0,23';

2, 5] = '0,23';

0 6] = 'Электронагреватели/ВВО';

1, 6] = '0';

2, 6] = '12,78';

0 7] = 'Электроприводы воздушных заслонок';

1, 7] = '0,016';

2, 7] = '0,016';

end;

procedure TfmMain.FormActivate(Sender: TObject); begin

ExtMyDir(Self); end;

procedure TfmMain.rgMoschKomprXMClick(Sender: TObject); begin

If rgMoschKomprXM.ItemIndex = 0 then begin

edPotrMoschXM.Enabled:= True; edPotrMoschXM.SetFocus; sbtnStandartDataXM.Enabled:= False; end else begin

edPotrMoschXM.Enabled:= False; sbtnStandartDataXM.Enabled:= True; sbtnStandartDataXM.SetFocus; end;

end;

procedure TfmMain.rgMoschKomprTHClick(Sender: TObject); begin

If rgMoschKomprTH.ItemIndex = 0 then begin

edPotrMoschTH.Enabled:= True; edPotrMoschTH.SetFocus; sbtnStandartDataTH.Enabled:= False; end else begin

edPotrMoschTH.Enabled:= False; sbtnStandartDataTH.Enabled:= True; sbtnStandartDataTH.SetFocus; end;

end;

procedure TfmMain.edPotrMoschXMChange(Sender: TObject); begin

sbtnRun.Enabled:= True; If edPotrMoschXM.Text = '' then Exit;

If StrToInt(Trim(edPotrMoschXM.Text)) > 0 Then (Sender as TEdit).Font.Color:= clRed;

If StrToInt(Trim(edPotrMoschXM.Text)) < 0 Then (Sender as TEdit).Font.Color:= clBlue;

PKelXM:= StrToFloat(Trim(edPotrMoschXM.Text)); end;

procedure TfmMain.edPotrMoschTHChange(Sender: TObject); begin

sbtnRun.Enabled:= True; If edPotrMoschTH.Text = '' then Exit;

If StrToInt(Trim(edPotrMoschTH.Text)) > 0 Then (Sender as TEdit).Font.Color:= clRed;

If StrToInt(Trim(edPotrMoschTH.Text)) < 0 Then (Sender as TEdit).Font.Color:= clBlue;

PKelTH:= StrToFloat(Trim(edPotrMoschTH.Text)); end;

procedure TfmMain.edTempKipXMChange(Sender: TObject); begin

sbtnRun.Enabled:= True; If edTempKipXM.Text = '' then Exit;

If StrToInt(Trim(edTempKipXM.Text)) > 0 Then (Sender as TEdit).Font.Color:= clRed;

If StrToInt(Trim(edTempKipXM.Text)) < 0 Then (Sender as TEdit).Font.Color:= clBlue;

TempKipXM:= 273 + StrToInt(Trim(edTempKipXM.Text)); end;

procedure TfmMain.edTempKipTHChange(Sender: TObject); begin

sbtnRun.Enabled:= True;

If (edTempKipTH.Text = '') or (edTempKipTH.Text = '-') then Exit; If StrToInt(Trim(edTempKipTH.Text)) > 0 Then (Sender as TEdit).Font.Color:= clRed;

If StrToInt(Trim(edTempKipTH.Text)) < 0 Then (Sender as TEdit).Font.Color:= clBlue;

TempKipTH:= 273 + StrToInt(Trim(edTempKipTH.Text)); end;

procedure TfmMain.edTempKonXMChange(Sender: TObject); begin

sbtnRun.Enabled:= True; If edTempKonXM.Text = '' then Exit;

If StrToInt(Trim(edTempKonXM.Text)) > 0 Then (Sender as TEdit).Font.Color:= clRed;

If StrToInt(Trim(edTempKonXM.Text)) < 0 Then (Sender as TEdit).Font.Color:= clBlue;

TempKonXM:= 273 + StrToInt(Trim(edTempKonXM.Text)); end;

procedure TfmMain.edTempKonTHChange(Sender: TObject); begin

sbtnRun.Enabled:= True; If edTempKonTH.Text = '' then Exit;

If StrToInt(Trim(edTempKonTH.Text)) > 0 Then (Sender as TEdit).Font.Color:= clRed;

If StrToInt(Trim(edTempKonTH.Text)) < 0 Then (Sender as TEdit).Font.Color:= clBlue;

TempKonTH:= 273 + StrToInt(Trim(edTempKonTH.Text)); end;

procedure TfmMain.edTempNaporXMChange(Sender: TObject); begin

sbtnRun.Enabled:= True;

If edTempNaporXM.Text = '' then Exit;

If StrToInt(Trim(edTempNaporXM.Text)) > 0 Then (Sender as TEdit).Font.Color:= clRed;

If StrToInt(Trim(edTempNaporXM.Text)) < 0 Then (Sender as TEdit).Font.Color:= clBlue;

TempNapXM:= 273 + StrToInt(Trim(edTempNaporXM.Text)); end;

procedure TfmMain.edTempNaporTHChange(Sender: TObject); begin

sbtnRun.Enabled:= True;

If edTempNaporTH.Text = '' then Exit;

If StrToInt(Trim(edTempNaporTH.Text)) > 0 Then (Sender as TEdit).Font.Color:= clRed;

If StrToInt(Trim(edTempNaporTH.Text)) < 0 Then (Sender as TEdit).Font.Color:= clBlue;

TempNapTH:= StrToInt(Trim(edTempNaporTH.Text)); end;

procedure TfmMain.edPereohladXMChange(Sender: TObject); begin

sbtnRun.Enabled:= True;

If edPereohladXM.Text = '' then Exit;

If StrToInt(Trim(edPereohladXM.Text)) > 0 Then (Sender as TEdit).Font.Color:= clRed;

If StrToInt(Trim(edPereohladXM.Text)) < 0 Then (Sender as TEdit).Font.Color:= clBlue;

PereOhlXM:= 273 + StrToInt(Trim(edPereohladXM.Text)); end;

procedure TfmMain.edPereohladTHChange(Sender: TObject); begin

sbtnRun.Enabled:= True;

If edPereohladTH.Text = '' then Exit;

If StrToInt(Trim(edPereohladTH.Text)) > 0 Then (Sender as TEdit).Font.Color:= clRed;

If StrToInt(Trim(edPereohladTH.Text)) < 0 Then (Sender as TEdit).Font.Color:= clBlue;

PereOhlTH:= 273 + StrToInt(Trim(edPereohladTH.Text)); end;

procedure TfmMain.edPeregrevTHChange(Sender: TObject); begin

sbtnRun.Enabled:= True;

If edPeregrevTH.Text = '' then Exit;

If StrToInt(Trim(edPeregrevTH.Text)) > 0 Then (Sender as TEdit).Font.Color:= clRed;

If StrToInt(Trim(edPeregrevTH.Text)) < 0 Then (Sender as TEdit).Font.Color:= clBlue;

PeregrevTH:= 273 + StrToInt(Trim(edPeregrevTH.Text)); end;

procedure TfmMain.sbtnExitClick(Sender: TObject); begin

IniFile:= TiniFile.Create(ExtractFilePath(ParamStr(0))+'eerk.ini'); IniFile.WriteInteger('SAVE',,Nom,,Nom); IniFile.WriteInteger('SAVE',,fmTop,,fmMain.Top); IniFile.WriteInteger('SAVE',,fmLeft,,fmMain.Left); Close; end;

procedure TfmMain.edTempOCTHChange(Sender: TObject); begin

sbtnRun.Enabled:= True;

If StrToInt(Trim(edTempOCTH.Text)) > 0 Then (Sender as TEdit).Font.Color:= clRed;

If StrToInt(Trim(edTempOCTH.Text)) < 0 Then (Sender as TEdit).Font.Color:= clBlue;

TempOCTH:= 273 + StrToInt(Trim(edTempOCTH.Text)); end;

procedure TfmMain.edTempVPTHChange(Sender: TObject); begin

sbtnRun.Enabled:= True;

If (edTempVPTH.Text = '') or (edTempVPTH.Text = '-') then Exit; If StrToInt(Trim(edTempVPTH.Text)) > 0 Then (Sender as TEdit).Font.Color:= clRed;

If StrToInt(Trim(edTempVPTH.Text)) < 0 Then (Sender as TEdit).Font.Color:= clBlue;

TempVPTH:= 273 + StrToInt(Trim(edTempVPTH.Text)); end;

procedure TfmMain.edPeregrevXMChange(Sender: TObject); begin

sbtnRun.Enabled:= True;

If (edPeregrevXM.Text = '') or (edPeregrevXM.Text = '-') then Exit; If StrToInt(Trim(edPeregrevXM.Text)) > 0 Then (Sender as TEdit).Font.Color:= clRed;

If StrToInt(Trim(edPeregrevXM.Text)) < 0 Then (Sender as TEdit).Font.Color:= clBlue;

PeregrevXM:= 273 + StrToInt(Trim(edPeregrevXM.Text)); end;

procedure TfmMain.cbHladonChange(Sender: TObject); begin

sbtnRun.Enabled:= True; Ind:= 1; HladonCh(Self); edEnt_1.Text:= ''; edEnt_2.Text:= ''; edEnt_3.Text:= ''; edEnt_4.Text:= ''; edEnt_5.Text:= ''; edEnt_6.Text:= ''; cbUchetPoter.Checked:= False; end;

procedure TfmMain.rgXMTHClick(Sender: TObject); begin

If rgXMTH.ItemIndex = 0 then begin

edEnt_1.Text:= FloatToStr(Ent_1XM); edEnt_2.Text:= FloatToStr(Ent_2XM); edEnt_3.Text:= FloatToStr(Ent_3XM); edEnt_4.Text:= FloatToStr(Ent_4XM); edEnt_5.Text:= FloatToStr(Ent_5XM); edEnt_6.Text:= FloatToStr(Ent_6XM); end;

If rgXMTH.ItemIndex = 1 then begin

edEnt_1.Text:= FloatToStr(Ent_1TH); edEnt_2.Text:= FloatToStr(Ent_2TH); edEnt_3.Text:= FloatToStr(Ent_3TH); edEnt_4.Text:= FloatToStr(Ent_4TH); edEnt_5.Text:= FloatToStr(Ent_5TH); edEnt_6.Text:= FloatToStr(Ent_6TH); end;

end;

procedure TfmMain.sbtnRunClick(Sender: TObject); var

i: integer;

y, RPxm, RPth: Extended; begin

If (PKelXM = 0) or (PKelTH = 0) then ShowMessage('Не задана или не выбрана мощность компрессора');

If (RefPowerXM = 0) or (RefPowerTH = 0) then ShowMessage('Не задана холодопроизводительность'); If S = 7 then begin

ShowMessage('График загроможден, перед расчетом нажмите кнопку "ОЧИСТИТЬ ГРАФИК"');

sbtnClearGraph.Enabled:= True; nbMainBook.PageIndex:= 0; Exit; end; // РЕЖИМ ХМ SumPslXM:= 0; SumPslTH:= 0;

If cbUchetPoter.Checked then begin

Ent_1XM:= Ent_6XM - (Ent_6XM*fmPoteri.PotVsPer); Ent_3XM:= Ent_2XM - (Ent_2XM*fmPoteri.PotNagPer); EDXM:= (Ent_6XM - Ent_5XM) / (Ent_2XM - Ent_1XM); end else begin

Ent_6XM:= Ent_1XM;

EDXM:= (Ent_6XM - Ent_5XM) / (Ent_2XM - Ent_1XM); end;

EC1XM:= TempVPXM /(TempOCXM - TempVPXM);

if rgVyborXM.ItemIndex = 0 then EC2XM:= TempKipXM/(TempKonXM-TempKipXM) else EC2XM:= TempNapXM; NuC1XM:= EC2XM/EC1XM; NuDXM:= EHolXM / EC2XM;

RPxm:= StrToFloat(Trim(edRefPowerXM.Text)); PVispXM:= StrToFloat(Trim(sgEneroPotr.Cells[1,2])); NuQ0XM:= (RPxm - PVispXM)/ RPxm; If rgMoschKomprXM.ItemIndex = 0 then PKelXM:= StrToFloat(Trim(edPotrMoschXM.Text)) else PKelXM:= 0;

PVkonXM:= StrToFloat(Trim(sgEneroPotr.Cells[1,2])); for i:= 1 to sgEneroPotr.RowCount - 1 do begin

If (sgEneroPotr.Cells[1,i] = '') or (sgEneroPotr.Cells[1,i] = '-') then y:=

0

else y:= StrToFloat(SgEneroPotr.Cells[1,i]); SumPslXM:= SumPslXM + Y; end;

NuEEXM:= PKelXM/(PKelXM+SumPslXM); NuobXM:= NuC1XM*NuDXM*NuEEXM*NuQ0XM;

// РЕЖИМ TH

If cbUchetPoter.Checked then EDTH:= (Ent_6TH - Ent_5TH) / (Ent_2TH - Ent_1TH) else begin

Ent_6TH:= Ent_1TH;