工学工程建筑毕业论文 铁路客车冬季热泵式空调取暖可行性分析

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1、湖南师范大学本科毕业论文考籍号：XXXXXXXXX姓名：XXX专业：工学工程建筑论文题目：铁路客车冬季热泵式空调取暖可行性分析指导老师：XXX二〇一一年十二月十日摘要：目前我国铁路空调客车冬季取暖仍然以电加热器取暖为主，电加热器取暖方式操作简单、基本满足客车取暖的要求。但是，由于现在能源状况趋于紧张，对于冬季取暖仍然以电加热器取暖为主的铁路客车而言，就显得有些浪费能源。借助已得到广泛应用的房间热泵空调技术，通过理论计算与分析，对在南方地区运行的铁路空调客车冬季采用热泵取暖的可行性、经济性、可靠性等方面进行分析，认证了铁路

2、空调客车冬季采用热泵空调取暖的可行性。关键词：铁路客车热泵供热分析1铁路客车供热现状及问题随着铁路运行速度的不断提高，客车空调化是必然的进程，如何使铁路空调客车安全、快速、舒适、健康、高效运行，是铁路大提速的重要课题。目前我国铁路客车冬季取暖以电加热器取暖为主，电加热器取暖方式操作简单、基本满足客车取暖的要求；北方地区部分客车采用燃煤炉独立温水取暖装置，该装置也能达到客车取暖的要求，但乘务员操作强度增加，客室空气易被煤灰与煤烟污染；而电加热器耗电量太大，热效率不高，使用成本偏高，有的客车为了降低能耗，或避免火灾隐患，确保

3、行车安全，行车中关闭车顶空调机组内新风预热器或通风机，以减少新风量，这样严重影响了客室的空气品质，在南方地区运行的客车，其车厢两侧的电加热器使用时间极短，使用效率极低。因此上述两种取暖都不是理想的取暖方式。近年来热泵技术在空调制冷行业得到广泛应用，技术也日益成熟，本文侧重于对铁路客车空调冬季采用热泵取暖进行探讨。2热泵技术在空调客车上使用的可行性分析2．1冬季客车热负荷计算2．1．1车内所需要的供热量冬季铁路客车车内所需热量的计算公式为：Q=Q1+Q6-Q3-Q5(kW)式中：Q1——车内外温差通过车体隔热壁损耗的热量，

4、并考虑车门窗泄漏的热损失，一般泄漏热损失按(0．1～0．15)Q1计算，则：Q1=(1．1～1．15)KF(tB—tH)(kW)Q6——送入车内Gkg／s空气所需的加热量，Q6=GC’p(tn—tc)=GHC’p(tB—tH)(kW)其中tH——车内空气设计计算温度(℃)；tB——外气设计计算温度(℃)；tn——空气加热后的送风温度(℃)；tc——空气加热前的混合空气温度(℃)；C’p——一空气比热(kJ／kg.K)；Q3——n名旅客每小时散发的显热量，每人小时按64.55W计算；Q5——通风机与照明等散发的热量。计算时

5、，取外气温度为-7℃，车内温度为18℃，泄漏的热损失系数为1.15，车体传热系数K=1.5W/(m2.K)，车体传热面积F=310m2来计算，则有：Q1=1．15KF(tB—tH)=1.15*1.5*310*（18-（-7））=13.369（kW）硬座车所需热量：取定员为119人，新风量为20m3/h.人，则：Q6=GHC’p(tB—tH)=16.726kWQ=22.414kW硬卧车所需热量：取定员为67人，新风量为20m3/h人Q6=9.417(kW)Q=18.461kW软卧车所需热量：取定员为37人，新风量为20m3

6、/h人Q6=5.2(kW)Q=16.181kW2．1．2单元式空调机组热泵循环供热量的理论计算根据不同工况下制冷量换算公式Q0b=Q0aλbqvb/λaqva，可计算出不同工况下的制冷量。对于KLD-29PQ和KLD-40PQ而言，其名义制冷量Q0a=29.07kW和Q0a=40.7kW时，查相关图得λb、λa；再由制冷系统换热器计算公式QK=Q0+W，可得到在不同外气条件下，单元式空调机组一个制冷系统热泵循环时的产热量分别如表1所示：不同外气温度条件下单元式热泵式空调机组的供热量表1　70C00C-70C-150CKL

7、D-29PQ（1个系统）17．751kW14．104kW12．686kW10．307kWKLD-40PQ（1个系统）25．105kW19．997kW18．011kW14．679kW冬季不同客车车种在-70C时，其所需热量与电加热器、单元式空调机组热泵的产生热量如表2所示：电加热与单元式空调热泵方式供热量比较表2　电加热器供热量热泵供热量车厢需要的热量YZ2524．15kW25．372kW（2个制冷系统）22．414kWYW2520．7kW18．011kW（1个制冷系统）18．461kWRW2520．7kW18．011kW

8、（1个制冷系统）16．181kW注：YZ25车用两台KLD-29机组，共4个制冷系统；YW25与RW25车均用一台KLD-40机组，共2个制冷系统。2．2用电量比较现行的客车冬季的供热都采用电加热的方式，每车种所耗电量及单元式空调热泵循环时的耗电量如表3所示：电加热器与单元式空调热泵耗电量表3　电加热器用电量（全负荷