基于DF7G—E型內燃機車司機室的冷熱負荷計算

李芍君 唐龍

摘 要：文章以DF7G-E型內燃機車為基礎，介紹了司機室冷熱負荷的計算方法。希望對相關工作提供參考。

關鍵詞：DF7G-E；歐盟標準；冷熱負荷前言

在內燃機車的設計過程中，越來越多的考慮到了司乘人員的舒適性，司機室內部溫度是否適宜在司機室的舒適性中占有很大比重，因此在設計過程中需要對司機室的冷熱負荷進行計算。DF7G-E型內燃機車是我國首次出口歐盟內燃機車，機車通過了歐盟認證并且完成了注冊。司機室的制冷、制熱系統在認證過程中需要響應歐盟標準BS EN 14813：2006《鐵路應用-機車駕駛室用空調》，在計算過程中由于EN14813中參數不全，引入TB/T1957-91《鐵路空調客車熱工計算方法》作為參考。

1 制冷負荷計算

1.1 環境條件

最高外部溫度下，車輛靜止，有太陽能負荷，有人（駕駛員和副駕駛員），最小新鮮空氣供應情況下。由此可以確定以下參數[1]：

1.2 K值確定

K值為傳熱系數，雖然標準中有K值的測試方法，但是由于試驗條件不足，采用TB/T1957中的計算方法，計算得到K值為0.54 W/（m2·k），但實際中機車門窗占總傳熱面積比例大，夾層筋板多，穿墻線孔、管孔多等原因，隔熱性能遠低于客車[2]，因此K值選用標準中規定的最大值1.6W/（m2·k）。

1.3 負荷計算

車體散熱由以下部分組成：車體傳熱、太陽輻射熱、車內人員散熱、車內電氣設備散熱、新風帶入車體的熱量[3]。

1.3.1 車體傳熱

φ1=K·F·△t （1）

式中K為傳熱系數/W/（m2·k），F為各個墻的面積/m2，△t為室內外溫差/K

1.3.2 太陽輻射熱

φ2=QS，F+QS，W+QS，D （2）

式中QS，F為車窗區域的太陽負荷/W，QS，W為各墻的日光負荷/W，QS，D為車頂區域的日光負荷/W。

標準EN14813-2-2006 §11.3.2中有關于三部分日光負荷計算的詳細公式。在計算過程中需要注意的是，前后車窗因裝有遮陽簾，應將遮陽簾的遮光系數考慮在內，DF7G-E型內燃機車司機室采用白色遮陽簾，遮光系數為0.5[4]，同時由于司機室位于機車中部，在計算各墻日光負荷的時候只計算直接暴露在日光下的面積，需要減去被前后機械間遮擋的面積。

1.3.3 車內人員散熱

φ3=n·q （3）

式中：n為車內人員數，n=2，q為平均每人散發的熱量，q=118W/人[1]

1.3.4 車內電氣設備散熱

φ4=300W～500W

車內電氣設備的散熱量根據實際車內安裝的電氣設備的多少而定，內燃機車車內裝有的電氣設備較少，沒有電爐、電水壺等大功率發熱設備，因此取φ4=300W。

1.3.5 新風帶入車體的熱量

φ5=n·ρ·V·（ho-hi） （4）

式中：n為車內人員數，ρ為空氣密度/kg/m3，V為每人新風量/ m3/（h·人），ho和hi為室外、室內空氣的焓/kJ/kg。

DF7G-E型內燃機車司機室五部分的散熱量相加為3941W，該車選用空調的制冷量為4300W，制冷系統的設計符合標準要求。

2 制熱負荷計算

2.1 環境條件

最低外部溫度下，車輛最高操作速度，不計算太陽能負荷、不計算人員及電氣設備的散熱，要求滿足最低新鮮空氣的供應。由此可以確定以下參數[1]：

2.2 負荷計算

車體散熱由以下部分組成：車體傳熱、新風帶入車體的熱量。

2.2.1 車體傳熱

φ1=K·F·△t （5）

式中K為傳熱系數/W/（m2·k），F為各墻的面積/m2，△t為室內外溫差/K。

2.2.2 新風帶入車體的熱量

φ2=n·ρ·V·△t·Cp （6）

式中n為車內人員數，ρ為空氣密度/kg/m3，V為每人新風量/m3/（h·人），Cp為空氣定壓比熱容，為1.003KJ/Kg·K。

DF7G-E型內燃機車司機室兩部分的散熱量相加為-4490.5 W，司機室內部有兩個側墻電暖器（1.5KW/個），兩個膝爐（800W/個）和一個帶有預定時功能的加熱器（2.2KW）。總計散熱量為6.8KW，制熱系統的設計符合標準要求。

3 結束語

通過計算可以看出，DF7G-E型內燃機車司機室在設計過程中滿足了標準要求，該計算方法適用于所有內燃機車司機室的冷熱負荷計算。

參考文獻

[1]BS EN 14813-1：2006.鐵路應用-機車駕駛室用空調 第1部分：舒適度要求[Z].

[2]肖云華，黃光遠，朱茂華.電力機車空調系統的設計選型[J].電力機車與城軌車輛，2006.

[3]TB/T1957-91.鐵路空調客車熱工計算方法[Z].

[4]TB/T1951-87.客車空調設計參數[Z].