城市軌道交通車輛構(gòu)造第9周第2次課件

1、河 北 東 方 學(xué) 院 Hebei Oriental Universtiy 城市軌道交通車輛構(gòu)造 郝瑞朝 交通學(xué)院交通學(xué)院 河 北 東 方 學(xué) 院 Hebei Oriental Universtiy 一、蒸氣壓縮式制冷工作原理 蒸氣壓縮式制冷屬于液體汽化制冷。在一定的壓力下，液體 溫度達(dá)到沸點(diǎn)就會(huì)沸騰。在制冷技術(shù)中，液體達(dá)到沸點(diǎn)的溫度 稱為蒸發(fā)溫度。對(duì)沸騰的液體繼續(xù)加熱，它就會(huì)不斷蒸發(fā)，而 在這個(gè)過(guò)程中，熱量也在不斷地被液體吸收。在相同壓力下， 不同液體的蒸發(fā)溫度不同，需要吸收的熱量（也稱汽化潛熱） 也不同。例如在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水的蒸發(fā)溫度為100，汽化 潛熱為2258kJ/kg，常用制冷劑R

2、-12（氟利昂-12）的蒸發(fā)溫度 為-29.8，汽化潛熱為165.3kJ/kg。 河 北 東 方 學(xué) 院 Hebei Oriental Universtiy 將一個(gè)盛滿低溫R-12液體的敞口容器放在密閉的空 間內(nèi)，這個(gè)空間的溫度高于R-12的沸點(diǎn)，則R-12液 體將吸收空間里的熱量而汽化，使這個(gè)空間內(nèi)的空 氣溫度降低，實(shí)現(xiàn)了制冷。這個(gè)降溫過(guò)程直到容器 內(nèi)的液體R-12汽化完為止。為了將汽化的R-12回收 使用，需要將它冷卻成液體，如用環(huán)境介質(zhì)（大氣 或水）來(lái)冷凝，條件是蒸氣的冷凝溫度應(yīng)比環(huán)境介 質(zhì)的溫度高。 河 北 東 方 學(xué) 院 Hebei Oriental Universtiy 因?yàn)閴毫^

3、高的蒸氣其冷凝溫度也較高，因此只要將R- 12蒸氣壓縮到所需的冷凝溫度對(duì)應(yīng)的壓力，再用環(huán)境介 質(zhì)冷凝，就可使R-12蒸氣重新變?yōu)橐后w。由于冷凝后的 R-12液體的溫度還高于被冷卻空間的溫度，因此必須對(duì) 其降溫降壓，使液體R-12可以在被冷卻空間內(nèi)重新吸熱 汽化，實(shí)現(xiàn)空間制冷。這個(gè)循環(huán)過(guò)程就是蒸氣壓縮式制 冷工作原理。 河 北 東 方 學(xué) 院 Hebei Oriental Universtiy 二、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)系統(tǒng)的組成二、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)系統(tǒng)的組成 蒸氣壓縮式制冷循環(huán)系統(tǒng)主要是由壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥 和蒸發(fā)器四個(gè)部件組成，并用管道連接，形成一個(gè)封閉的循環(huán) 系統(tǒng)，如圖7-1所示。 其工

4、作工程為：其工作工程為： （1）液體制冷劑在蒸發(fā)器中吸收室內(nèi)空氣的熱量，汽化成低 壓低溫的蒸氣后被壓縮機(jī)吸入； （2）壓縮機(jī)消耗一定的機(jī)械功將制冷劑蒸氣壓縮成壓力、溫度 都較高的蒸氣并將其輸入冷凝器； 河 北 東 方 學(xué) 院 Hebei Oriental Universtiy （3）高溫、高壓的制冷劑蒸氣在冷凝器內(nèi)被環(huán)境介質(zhì) （如空氣或水）強(qiáng)制冷卻，放出熱量后被冷凝成液體， 此時(shí)的制冷劑液體還處于高溫、高壓狀態(tài)； （4）高溫高壓的制冷劑液體經(jīng)過(guò)膨脹閥節(jié)流降壓，重 新變?yōu)榈蜏亍⒌蛪旱囊后w進(jìn)入蒸發(fā)器。 這四個(gè)階段周而復(fù)始地循環(huán)，達(dá)到持續(xù)制冷的效果。 冷凝機(jī)和蒸發(fā)器通風(fēng)機(jī)分別如圖7-2和圖7-3所示

5、。 河 北 東 方 學(xué) 院 Hebei Oriental Universtiy 圖7-1 制冷循環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 河 北 東 方 學(xué) 院 Hebei Oriental Universtiy 圖7-2 冷凝風(fēng)機(jī)圖7-3 蒸發(fā)器通風(fēng)機(jī) 河 北 東 方 學(xué) 院 Hebei Oriental Universtiy 三、制冷劑三、制冷劑 制冷劑是在制冷系統(tǒng)中不斷循環(huán)并通過(guò)其本身的狀態(tài)變化以 實(shí)現(xiàn)制冷的工作物質(zhì)媒介。制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)吸收被冷卻介質(zhì) （水或空氣等）的熱量而汽化，在冷凝器中將熱量傳遞給周圍 空氣或水而冷凝。 1對(duì)制冷劑的要求對(duì)制冷劑的要求 使用制冷劑應(yīng)安全、可靠、易得、價(jià)廉，且應(yīng)滿足下列要 求：

6、 （1）臨界溫度高，在常溫或制冷溫度下能夠液化。 河 北 東 方 學(xué) 院 Hebei Oriental Universtiy （2）蒸發(fā)壓力在要求的蒸發(fā)溫度下不能過(guò)低，應(yīng)略高于大氣壓力， 以防外界空氣深入系統(tǒng)而降低制冷能力；在要求的冷凝溫度下冷 凝壓力不能過(guò)高，壓力過(guò)高會(huì)給系統(tǒng)的密封增加難度，還會(huì)使壓 縮機(jī)的壓縮功增大、實(shí)際排氣量減小。 （3）單位容積制冷量越大越好。對(duì)一臺(tái)壓縮機(jī)而言，在一定的工 況下，如果所用制冷劑的單位容積制冷量大，則其制冷量也就大； 當(dāng)要求產(chǎn)生同樣的制冷量時(shí)，制冷劑的單位容積制冷量越大，制 冷劑的循環(huán)量就越少。采用大單位容積制冷量的制冷劑還可縮小 壓縮機(jī)和系統(tǒng)的尺寸。 河

7、 北 東 方 學(xué) 院 Hebei Oriental Universtiy （4）凝固溫度低，以免制冷劑在蒸發(fā)溫度下凝固。 （5）粘度和比重小，以減少制冷劑在制冷裝置中的流動(dòng)阻力。 （6）導(dǎo)熱系數(shù)和放熱系數(shù)高，以提高系統(tǒng)的傳熱效率，減小傳 熱面積。 （7）有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，對(duì)金屬不起腐蝕作用，在制冷劑的 工作溫度和工作壓力范圍內(nèi)，不分解、不聚合、無(wú)燃燒和爆炸的 危險(xiǎn)。 （8）對(duì)人體無(wú)毒、無(wú)刺激性氣體。 河 北 東 方 學(xué) 院 Hebei Oriental Universtiy 2常用制冷劑常用制冷劑 可以當(dāng)作制冷劑的物質(zhì)有幾十種，但目前工業(yè)上常用的不過(guò) 十余種，其中被廣泛采用的有氨（R717）

8、、氟利昂-12（R12）、 氟利昂-22（R22）、R134a、R407C、R404A、R410A等。 氟利昂是飽和碳?xì)浠衔锏柠u素衍生物的總成，目前用做制冷劑 的主要是甲烷（CH4）和乙烷（C2H2）的衍生物。用鹵素原子代 替原化合物中的一部分或全部氫原子就能得到不同性質(zhì)的氟利昂， 以符號(hào)“R”配以兩位數(shù)字（甲烷族）或三位數(shù)字（乙烷族）表示， 如代號(hào)為R-22的制冷劑是二氟一氯甲烷，化學(xué)分子式為CHCLF2。 河 北 東 方 學(xué) 院 Hebei Oriental Universtiy 一、空調(diào)機(jī)組一、空調(diào)機(jī)組 城市軌道交通車輛一般在車頂設(shè)兩臺(tái)單元式空調(diào)機(jī)組，通過(guò) 車頂風(fēng)道及風(fēng)口向車內(nèi)送風(fēng)，各

9、空調(diào)單元均設(shè)有兩獨(dú)立的制冷系 統(tǒng)，以增加空調(diào)裝置的可靠性?？照{(diào)機(jī)組采用機(jī)械壓縮制冷，由 于受車輛輪廓限界及車體斷面的限制，城軌車輛須采用超薄型空 調(diào)機(jī)組。單元式空調(diào)機(jī)組的結(jié)構(gòu)如圖7-4所示。 空調(diào)機(jī)組框架用不銹鋼制成，機(jī)組內(nèi)分前室、后室兩部分。 前室有通風(fēng)機(jī)、一次過(guò)濾器、二次過(guò)濾器、新風(fēng)擋板及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、 回風(fēng)擋板及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、蒸發(fā)器、膨脹閥、電磁閥、電氣箱和緊急 河 北 東 方 學(xué) 院 Hebei Oriental Universtiy 通風(fēng)逆變器等；后室有壓縮機(jī)總成、冷凝器、冷凝器風(fēng)扇、 壓力控制閥、附件和電氣箱等?？照{(diào)機(jī)組用四個(gè)橡膠減振器 安裝在車體上，送、回風(fēng)口用褶管與車體風(fēng)道相連。 單節(jié)

10、車輛空調(diào)機(jī)組布置如圖7-5所示。 根據(jù)空調(diào)機(jī)組的出風(fēng)方式，一般可分為下出風(fēng)和側(cè)出風(fēng) 兩種。在城軌車輛中，使用下出風(fēng)方式的空調(diào)機(jī)組較多，下 面以天津?yàn)I海輕軌DK38型列車為例，介紹下出風(fēng)式空調(diào)系 統(tǒng)，結(jié)構(gòu)如圖7-6所示。 河 北 東 方 學(xué) 院 Hebei Oriental Universtiy 圖7-4 單元式空調(diào)機(jī)組結(jié)構(gòu)圖 1冷凝器風(fēng)機(jī)；2冷凝器；3全封閉壓縮機(jī)；4新風(fēng)口；5回風(fēng)口； 6送風(fēng)機(jī)；7電加熱器；8送風(fēng)口；9蒸發(fā)器 河 北 東 方 學(xué) 院 Hebei Oriental Universtiy 圖7-5 城軌車輛單車空調(diào)機(jī)組布置 河 北 東 方 學(xué) 院 Hebei Oriental U

11、niverstiy 圖7-6 DK38型列車空調(diào)機(jī)組結(jié)構(gòu) 1空調(diào)機(jī)組；2一連接風(fēng)道；3一軟風(fēng)道；4一主風(fēng)道；5一送風(fēng)格柵； 6一回風(fēng)道；7一回風(fēng)口；8一排水管；9一自然排風(fēng)口 河 北 東 方 學(xué) 院 Hebei Oriental Universtiy 二、通風(fēng)系統(tǒng)二、通風(fēng)系統(tǒng) 通風(fēng)系統(tǒng)由通風(fēng)機(jī)組、風(fēng)道、風(fēng)口、空氣過(guò)濾器等部件組成， 有機(jī)械強(qiáng)迫通風(fēng)和自然通風(fēng)兩種方式。城軌車輛采用機(jī)械強(qiáng)迫通 風(fēng)方式，依靠通風(fēng)機(jī)所造成的空氣壓力差，通過(guò)車內(nèi)送風(fēng)道輸送 經(jīng)過(guò)處理后的空氣，從而達(dá)到通風(fēng)換氣的目的。1通風(fēng)機(jī) 常用的通風(fēng)機(jī)有軸流式、離心式和貫流式三種。在車輛通風(fēng) 系統(tǒng)中常采用離心式風(fēng)機(jī)送風(fēng)，排風(fēng)機(jī)和冷凝風(fēng)機(jī)

12、采用軸流式風(fēng) 機(jī)。 河 北 東 方 學(xué) 院 Hebei Oriental Universtiy 圖7-7 軸流式風(fēng)機(jī) 1葉片；2機(jī)殼；3電機(jī) 圖7-8 離心式風(fēng)機(jī) 1吸氣口；2機(jī)殼；3葉輪；4排氣口；5機(jī)座 河 北 東 方 學(xué) 院 Hebei Oriental Universtiy 2通風(fēng)管道通風(fēng)管道 通風(fēng)管道的作用是疏導(dǎo)空氣。在送風(fēng)系統(tǒng)里，依靠風(fēng)道把處 理好的新鮮空氣輸送到客室車廂內(nèi)；在排風(fēng)系統(tǒng)里，依靠風(fēng)道把 需要排除的污濁空氣輸送至車外。 （1）主風(fēng)道、回風(fēng)道及排風(fēng)道）主風(fēng)道、回風(fēng)道及排風(fēng)道 主風(fēng)道的作用是將經(jīng)過(guò)空氣冷卻器或預(yù)熱器處理后的空氣輸 送到客室內(nèi)。在主風(fēng)道中常裝有調(diào)風(fēng)機(jī)構(gòu)，用以調(diào)

13、節(jié)通過(guò)風(fēng)道的 風(fēng)量，到達(dá)向每個(gè)送風(fēng)口均勻送風(fēng)的目的，調(diào)節(jié)方式可以手動(dòng)或 自動(dòng)。 河 北 東 方 學(xué) 院 Hebei Oriental Universtiy 回風(fēng)道是室內(nèi)回風(fēng)使用的風(fēng)道，一端與回風(fēng)口相連，另 一端與通風(fēng)機(jī)相通。 排風(fēng)道是用來(lái)排除車內(nèi)污濁空氣的風(fēng)道，一端連接 排風(fēng)口，另一端與排風(fēng)機(jī)相連或與自然通風(fēng)器相連。 （2）新風(fēng)口、送風(fēng)口、回風(fēng)口及排風(fēng)口）新風(fēng)口、送風(fēng)口、回風(fēng)口及排風(fēng)口 新風(fēng)口是新鮮空氣的吸入口。新風(fēng)口一般裝有新風(fēng) 格柵，用以防止雜物及雨雪進(jìn)入車內(nèi)，如圖7-9所示； 另外還設(shè)有新風(fēng)濾網(wǎng)和新風(fēng)調(diào)節(jié)裝置，以便根據(jù)需要調(diào) 節(jié)新風(fēng)量，同時(shí)在通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)便于關(guān)閉新風(fēng)口。 河 北 東

14、方 學(xué) 院 Hebei Oriental Universtiy 圖7-9 新風(fēng)過(guò)濾格柵 河 北 東 方 學(xué) 院 Hebei Oriental Universtiy 送風(fēng)口是用來(lái)向客室內(nèi)分配空氣的。送風(fēng)口處大多裝有送 風(fēng)器及風(fēng)量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，它不但使客室內(nèi)送風(fēng)均勻、溫度均勻、 達(dá)到氣流組織分布合理的效果，還可以根據(jù)需要來(lái)調(diào)節(jié)送風(fēng)量 的大小，送風(fēng)口處一般也裝有送風(fēng)濾網(wǎng)。 回風(fēng)口是室內(nèi)再循環(huán)空氣的吸入口。正常情況下，客室內(nèi) 一部分空氣應(yīng)作為回風(fēng)?；仫L(fēng)與新風(fēng)混合前是在客室中被充分 循環(huán)過(guò)的，與新風(fēng)混合過(guò)濾后，通過(guò)蒸發(fā)器入口進(jìn)入。可設(shè)置 調(diào)節(jié)擋板，用于調(diào)節(jié)新風(fēng)、回風(fēng)的混合量。 河 北 東 方 學(xué) 院 Heb

15、ei Oriental Universtiy 排風(fēng)口是排除車內(nèi)污濁空氣和多余空氣的出 口。由于外界新鮮空氣不斷送入車內(nèi)，為保 持車內(nèi)壓力恒定，將與新風(fēng)等量的車內(nèi)污濁 空氣通過(guò)排風(fēng)口排除車外。排風(fēng)口一般設(shè)置 在車內(nèi)的長(zhǎng)椅下，經(jīng)內(nèi)墻板后側(cè)導(dǎo)向車頂， 由車頂靜壓排風(fēng)器排出車外。 河 北 東 方 學(xué) 院 Hebei Oriental Universtiy 3空氣過(guò)濾器空氣過(guò)濾器 空氣過(guò)濾器是利用過(guò)濾材料將空氣中的懸浮顆粒除掉的設(shè)備。 4緊急通風(fēng)系統(tǒng)緊急通風(fēng)系統(tǒng) 現(xiàn)代城軌列車的每輛車均配有一臺(tái)緊急逆變器，在交流輔助 電源設(shè)備（SIV輔助逆變器）故障的情況下，緊急通風(fēng)系統(tǒng)立即 自動(dòng)投入工作，向客室、司機(jī)室

16、輸送新風(fēng)，維持至少45 min緊急 通風(fēng)，應(yīng)急供電由蓄電池供給。當(dāng)交流輔助電源供電正常時(shí)，空 調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)入正常工作狀態(tài)。 河 北 東 方 學(xué) 院 Hebei Oriental Universtiy 三、電暖三、電暖 城市軌道交通車輛的采暖主要采用電熱采暖，電熱器由底板、 安裝架、罩板及電熱元件等組成，安裝在座椅下面。 河 北 東 方 學(xué) 院 Hebei Oriental Universtiy 四、空調(diào)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)及控制四、空調(diào)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)及控制 城市軌道交通車輛空調(diào)系統(tǒng)以自動(dòng)控制為主，在自動(dòng)控制部 分發(fā)生故障時(shí)，可采用手動(dòng)調(diào)節(jié)裝置?？照{(diào)機(jī)組的工作由微機(jī)進(jìn) 行控制，通過(guò)微機(jī)調(diào)節(jié)器可控制室溫?？照{(diào)系統(tǒng)中新風(fēng)口、風(fēng)道 和客室座位下均設(shè)有溫度傳感器，由溫度傳感器測(cè)得的溫度值， 傳遞到調(diào)節(jié)器中進(jìn)行處理。每節(jié)車有一臺(tái)微機(jī)調(diào)節(jié)器，它控制兩 個(gè)空調(diào)單元，可由司機(jī)室集中控制或每節(jié)車單獨(dú)控制。 河 北 東 方 學(xué) 院 Hebei Oriental Universtiy 五、司機(jī)室空調(diào)五、司機(jī)室空調(diào) 目前大部分城軌車輛不單設(shè)司機(jī)室空調(diào)單元，司機(jī)室送風(fēng)由 設(shè)在頭尾車輛上鄰近司機(jī)室的空調(diào)機(jī)組提供，通過(guò)送風(fēng)道