隔熱壁厚度對動車傳熱影響

宋年歡　張鳴　鄭學林

摘 要：動車隔熱壁能夠提高車體結構的隔熱性能，減少車體的熱損失，增加車體熱舒適性，降低列車能耗。本文通過對列車傳熱系數計算，討論隨著隔熱壁厚度的增加，對動車傳熱的影響。

關鍵詞：隔熱壁；傳熱系數；厚度；影響

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.02.238

0 引言

隨著高速列車的快速發展，對列車保溫性能要求越來越高，尤其是我國地域遼闊，各地區的氣候條件相差很大，北方寒冷地區冬季最低溫度會達到-40℃，所以說列車隔熱壁的保溫性能至關重要。目前，可供選擇的保溫材料很多，車型不同，所選用的保溫材料不同，相同的車輛，局部區域選用的保溫材料也是不同的。動車對保溫材料的選擇，會根據保溫材料的性質、成本、隔熱效果等因素來考慮。隔熱壁厚度的增加，可以增加車體的保溫性能，但是，同樣會增加車體制造的成本，減少車內的空間，因此，選擇合適的保溫層厚度對于動車的發展是很重要的。本文通過對某型號動車的局部區域的傳熱系數計算，討論隔熱壁厚度增加時，列車傳熱性能的變化。

1 車體介紹

該型號車輛采用16節編組，中間車體由頂板、側墻、端墻、門和窗組成。各個區域的組成材料不同，在此選擇側墻和雙層鋁合金有風道地板為計算對象，隔熱壁材料選擇的是碳纖維，雙層鋁合金有風道底板選擇的是超細玻璃棉氈。兩部分材料組成如表1，表2。

2 計算方法介紹

將該車體兩個區域看成由板墻、內飾、中間保溫材料和外壁結構構成的一維多層平壁，忽略車體的幾何形狀和多層屏蔽的差別，用傳統的傳熱學分析方法進行計算。計算公式如下：

——車體傳熱系數，W/（m2·K）；——車輛靜止時車體空氣間和車體內表面的對流換熱系數，= 8W/（m2·K）；——第i層車壁材料導熱系數，W/（m·K）；——第i層車壁材料厚度，m；——列車靜止時車外空氣和車體外表面之間的對流換熱系數，=16 W/（m2·K）。

3 計算結果

將隔熱壁的厚度從0到120mm增加時，傳熱系數如表3，表4所示。

4 結論

通過對側墻和雙層鋁合金有風道地板不同厚度下的傳熱系數計算，可以看出，當厚度在50mm之內參加時，傳熱系數的參加很明顯，當厚度大于50mm時，傳熱系數的增加變得緩慢，效果不夠明顯。計算結果說明了傳熱系數隨厚度增加的變化趨勢，但是存在一定的誤差，動車運動時，表面的傳熱系數會有變化，而且，車體中存在很多熱橋結構，對列車的傳熱系數有很大影響。動車隔熱壁厚度與很多因素有關，確定最佳保溫層厚度，不僅要考慮隔熱壁的保溫性能，還要考慮經濟性因素。

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作者簡介：宋年歡（1993-），男，在讀研究生，研究方向：制冷與低溫。