基于DF7G—E型内燃机车司机室的冷热负荷计算

李芍君 唐龙

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。

1 制冷负荷计算

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/（m2·k），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、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/（m2·k）。

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=K·F·△t （1）

式中K为传热系数/W/（m2·k），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=QS，F+QS，W+QS，D （2）

式中QS，F為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。

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=n·q （3）

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

1.3.4 车内电气设备散热

φ4=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=300W。

1.3.5 新风带入车体的热量

φ5=n·ρ·V·（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=K·F·△t （5）

式中K为传热系数/W/（m2·k），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=n·ρ·V·△t·Cp （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/Kg·K。

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].