В процессе эксплуатации тепловозов в зимних условиях температурный режим в кабине машиниста должен быть на уровне 1б-18°С. На его состояние не должны влиять температура окружающей среды, режим работы силовой установки, скорость движения тепловоза и т.д. Из этого следует, что температура в кабине машиниста будет оставаться постоянной только в том случае, если в любой момент времени имеет место равновесие между поступлением тепла и его потерями через ограждение.
Qsbt.otc тепло, рассеиваемое ограждением кабины (соответственно передней, боковой стенками, крышей, полом, задней стенкой, передними и боковыми окнами) ккал/ч;
Таблица 11
Спокойное сидение - 50 ккал/чм2;
2 Стояние без напряжения - 60 ккал/чм2
Общее количество тепла, выделяемое локомотивной бригадой, зависит от поверхности кожи каждого из присутствующих и может быть определено по формуле Дюбуа.
Коэффициент 1/2 в выражении (5"7) введен в связи с наличием теплоизоляции между внешней и внутренней обшивой кабины, выступающая в роли экрана.
Примем, что головная часть тепловоза занимает такое положение, при котором освещается передняя стенка, лобовые окна и крыша. При этом температура указанных поверхностей в вредней на 2-4°С была выше температуры соответствующих внутренних поверхностей, в зависимости от условий окружающей среды. Изменение температуры внутренней поверхности от температуры окружающей среды представлены на рис. 6 . Видно, что температура отдельных поверхностей достигает значительных величин (до +55 °С для задней стенки при - +40 °С). Более низкие температуры передней стенки по сравнению с другими поверхностями можно объяснить более интенсивным обдувом воздуха при движении тепловоза.
Внутренняя поверхность задней стенки во всем диапазоне температур окружающей среды выше температур других поверхностей. Объясняется это, прежде всего, более высокими температурами воздуха в дизельном помещении. Так при 32°С температура в дизельном помещении (в районе высоковольтных камер) составила 53 °С, а температура задней стенки соответственно 49 - 50 °С.
Используя уравнение (57) и полученные зависимости температур отдельных поверхностей кабины (рис. 6.4), произведем подсчет тепла, поступающего в помещение локомотивной бригады.
Полученные данные для различной температуры окружающей среды представлены на рис. 65. Зависимости (рис. 65) показывают, что от действия солнечных лучей в кабину машиниста тепловоза поступает значительное количество тепла (до 2100 ккал/ч). Это максимальное тепло приходится на период наибольшей облучательной способности солнца (Е$) в ясный день на 40 параллели. Из анализа отдельных поверхностей, облучаемые солнечными лучами видно, что, несмотря на малую площадь передних окон (по сравнению с площадью крыши), они пропускают довольно значительное количество тепла (до 860 ккал/ч) и составляет примерно 40% от общего тепла, поступающего в кабину за счет радиации.
Полученные зависимости (рис. 6.5) не учитывают радиационной составляющей, которая также имеет место при эксплуатации тепловозов в зимних условиях. В этом случае тепло из кабины через ограждение посредством излучения направлено в пространство. При этом последний член в уравнении обращается в нуль, т.к. излучение солнца отсутствует (Е$ =0).
ккал/ч (58)
Для получения значений теряемого тепла в окружающую среду представим зависимости температуры некоторых поверхностей ограждения кабины от температуры окружающей среды (рис. 66). Видно, что температура стенок в зависимости от температуры окружающей среды изменяется по прямой.
Причем, температура передней стенки несколько (на 1,5-2,5°С) ниже температуры крыши. Температура передних стеноп от температуры окружающей среды изменяется более полого, что можно объяснить более высоким коэффициентом теплопередачи (до 5 ккал/м2ч°С) по сравнению с ограждением (Кр = 2,0 ккал/м2ч°С).
Значения потерь тепла ограждением за счет радиации в зависимости от температуры окружающей среды показаны на рис. 67
Из рисунка 67 видно, что утечка тепла из кабины при радиационном теплообмене может оказать существенное влияние на температурный режим, особенно при работе тепловозов в условиях с низкими температурами (до -50°С). В этом случае рассеяние тепла ограждением кабины достигает 486 ккал/ч.
С учетом радиационной составляющей общее количество тепла, необходимого для поддержания температурного режима на уровне санитарных норм, представлено на рис. 68. Видно, что общее количество тепли с учетом радиационной составляющей при -50% и 100 км/ч равно примерно, 5400 ккал/ч. Это количество тепла, теоретически необходимого для поддержания температурного режима в кабине машиниста тепловоза 2ТЭ10Ш. при указанных выше условиях. Заметим, что утечка тепла за счет радиационного теплообмена составляет 9,1% от общего тепла уходящего через ограждение кабины тепловоза.
Из приведенных данных видно, что количество тепла, уносимого за счет радиационного теплообмена, необходимо учитывать, особенно, если это связано с выбором типа отопления, определение его рабочих зон для поддержания необходимого температурного режима в кабине независимо от температуры окружающей среды при эксплуатации тепловозов в условиях холодного климата и т.д.