隔熱壁厚度對(duì)動(dòng)車傳熱影響

宋年歡　張鳴　鄭學(xué)林

摘 要：動(dòng)車隔熱壁能夠提高車體結(jié)構(gòu)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(duì)列車傳熱系數(shù)計(jì)算，討論隨著隔熱壁厚度的增加，對(duì)動(dòng)車傳熱的影響。

關(guān)鍵詞：隔熱壁；傳熱系數(shù)；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(fā)展，對(duì)列車保溫性能要求越來越高，尤其是我國地域遼闊，各地區(qū)的氣候條件相差很大，北方寒冷地區(qū)冬季最低溫度會(huì)達(dá)到-40℃，所以說列車隔熱壁的保溫性能至關(guān)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(qū)域選用的保溫材料也是不同的。動(dòng)車對(duì)保溫材料的選擇，會(huì)根據(jù)保溫材料的性質(zhì)、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(huì)增加車體制造的成本，減少車內(nèi)的空間，因此，選擇合適的保溫層厚度對(duì)于動(dòng)車的發(fā)展是很重要的。本文通過對(duì)某型號(hào)動(dòng)車的局部區(qū)域的傳熱系數(shù)計(jì)算，討論隔熱壁厚度增加時(shí)，列車傳熱性能的變化。

1 車體介紹

該型號(hào)車輛采用16節(jié)編組，中間車體由頂板、側(cè)墻、端墻、門和窗組成。各個(gè)區(qū)域的組成材料不同，在此選擇側(cè)墻和雙層鋁合金有風(fēng)道地板為計(jì)算對(duì)象，隔熱壁材料選擇的是碳纖維，雙層鋁合金有風(fēng)道底板選擇的是超細(xì)玻璃棉氈。兩部分材料組成如表1，表2。

2 計(jì)算方法介紹

將該車體兩個(gè)區(qū)域看成由板墻、內(nèi)飾、中間保溫材料和外壁結(jié)構(gòu)構(gòu)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(tǒng)的傳熱學(xué)分析方法進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算公式如下：

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

3 計(jì)算結(jié)果

將隔熱壁的厚度從0到120mm增加時(shí)，傳熱系數(shù)如表3，表4所示。

4 結(jié)論

通過對(duì)側(cè)墻和雙層鋁合金有風(fēng)道地板不同厚度下的傳熱系數(shù)計(jì)算，可以看出，當(dāng)厚度在50mm之內(nèi)參加時(shí)，傳熱系數(shù)的參加很明顯，當(dāng)厚度大于50mm時(shí)，傳熱系數(shù)的增加變得緩慢，效果不夠明顯。計(jì)算結(jié)果說明了傳熱系數(shù)隨厚度增加的變化趨勢，但是存在一定的誤差，動(dòng)車運(yùn)動(dòng)時(shí)，表面的傳熱系數(shù)會(huì)有變化，而且，車體中存在很多熱橋結(jié)構(gòu)，對(duì)列車的傳熱系數(shù)有很大影響。動(dòng)車隔熱壁厚度與很多因素有關(guān)，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(jīng)濟(jì)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。