第五章普通客車通風系統(tǒng)

第五章普通客車通風系統(tǒng)引子部分一、作用

將經(jīng)過處理的空氣輸送和分配到客室并獲得合理的氣流組織，同時將污濁空氣排出室外，使空氣參數(shù)達到設(shè)計要求。二、特點

是空調(diào)裝置中唯一不分季節(jié)而長期運轉(zhuǎn)的系統(tǒng)。

三、工作方式

1、自然通風

依靠自然通風器和風道向車內(nèi)輸送經(jīng)過調(diào)節(jié)的空氣。2、強迫通風

利用專設(shè)的通風機和風道向車內(nèi)輸送經(jīng)過調(diào)節(jié)的空氣。3、誘導通風系統(tǒng)

利用誘導器使二次風在室內(nèi)就地循環(huán)，不必集中處理和主風道輸送，所以風管尺寸小，設(shè)備緊湊。誘導空調(diào)系統(tǒng)1-混合箱；2-噴嘴；3-靜壓室；4-通風機；5-集中空氣處理箱第五章普通客車通風系統(tǒng)第五章普通客車通風系統(tǒng)４、高速客車通風系統(tǒng)由新風系統(tǒng)、回風系統(tǒng)、通風機和送風系統(tǒng)組成。270km/h高速列車氣流組織示意圖通風系統(tǒng)一般由風機、進排風裝置、風道以及空氣凈化設(shè)備組成。高速列車的通風系統(tǒng)通常還包括空氣壓力波動控制裝置。第五章普通客車通風系統(tǒng)一、組成

第一節(jié)通風系統(tǒng)的組成

（一）集中式空調(diào)通風系統(tǒng)

集中式鐵路客車空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理圖第五章普通客車通風系統(tǒng)第五章普通客車通風系統(tǒng)（二）單元式空調(diào)通風系統(tǒng)

過濾器：對空氣進行除塵（灰塵和雜質(zhì)）處理的裝置。

回風口：室內(nèi)再循環(huán)空氣的吸入口。

風機：產(chǎn)生一定風量和風壓的空氣。

主風道：空氣處理室、送風道、連結(jié)用風道，輸送處理后的空氣。

回風道：抽取室內(nèi)再循環(huán)空氣。

送風口：均勻分配輸送空氣。

廢排裝置：排出車內(nèi)廢氣和多余空氣。二、作用三、分類

1、按風機在風道中的位置分：壓出式和吸入式。2、按回風和送風的情況分：單風機系統(tǒng)和雙風機系統(tǒng)。第五章普通客車通風系統(tǒng)第五章普通客車通風系統(tǒng)四、通風機（組）通風機組是通風系統(tǒng)的動力裝置，它由通風機和電動機組成，一般安裝在車輛端部平頂板上部空間，也可安裝在車下部，其安裝處所主要取決于空氣處理設(shè)備的位置。通風機的類型1、離心式按葉片形式可分為后向型：葉片曲率大，效率高前向型：風壓大徑向型：用于風壓較低的處所第五章普通客車通風系統(tǒng)2、軸流式

特點：空氣的吸入和排出方向與通風機軸平行，產(chǎn)生的壓力比離心式低，但輸送的空氣量大，常用作冷卻風機和排風扇。

第五章普通客車通風系統(tǒng)3、貫流式

結(jié)構(gòu)是滾筒形，其兩個端面封閉。特點：通風機葉片沿軸的方向可以加長，可采用加長葉片的辦法減少葉輪直徑。其外殼可以作成可旋轉(zhuǎn)式，以改變通風機出風口方向。常用在風機盤管機組和冷庫風幕中。通風機的尺寸大小用通風機的號數(shù)即風機葉輪直徑的分米數(shù)表示。例如：No.1表示葉輪直徑100mm通風機。第五章普通客車通風系統(tǒng)

按照空氣流動方向，通風機安設(shè)在空氣處理室前面的為壓出式系統(tǒng)，通風機放在空氣處理室后面的為吸入式系統(tǒng)。通風系統(tǒng)中，送風和回風共用一臺通風機的叫單風機系統(tǒng)，分別設(shè)有送風機和回風機的則叫雙風機系統(tǒng)。通風機在安裝時，應采用有效的隔音減振措施。一是在通風機的安裝座上加裝橡膠減振器；二是在通風機機殼上敷設(shè)阻尼涂料；三是在主風道與通風機相連接的風道處采用帆布或人造革制作的軟風道。以減少通風機和電動機所產(chǎn)生的噪音傳入車內(nèi)客室。第五章普通客車通風系統(tǒng)五、風道風道的作用是輸導空氣。送風系統(tǒng)通過風道，把處理好的新鮮空氣輸送到客車車廂內(nèi)；排風系統(tǒng)通過風道，把需要排除的污濁空氣輸送至車外。風道的形狀和布置將直接影響車內(nèi)的氣流組織和空調(diào)效果。第五章普通客車通風系統(tǒng)空調(diào)列車的風道可由不同的材料制成，也可有很多不同的構(gòu)造和斷面形式。在客車空調(diào)裝置中，風道應滿足經(jīng)濟性、耐腐蝕、隔熱性好、重量輕和易加工等方面的要求。常用的材料由鍍鋅鐵板、鋁合金板、玻璃鋼和膠合板等。第五章普通客車通風系統(tǒng)（一）主風道主風道的作用是將經(jīng)過空氣冷卻器或預熱器處理后的空氣輸送到客室內(nèi)。主風道的截面，一般有圓形和矩形兩種。按風道截面沿長度方向是否變化，有變截面和等截面風道之分。

第五章普通客車通風系統(tǒng)（二）回風道回風道是車廂與通風機之間，用于傳輸再循環(huán)空氣的通道?；仫L道的斷面形狀一般根據(jù)其在車內(nèi)的安裝位置和空間大小而確定?；仫L道在客室一端與回風口相連。客車上的回風口大部分設(shè)在客室內(nèi)通風機端端壁的下部，采用集中回風方式。

第五章普通客車通風系統(tǒng)（三）排風道排風道用來排出車內(nèi)污濁空氣，所以其一端是連接在排風口，而另一端與排風扇相連或與自然通風器連接。由于外界新鮮空氣不斷被送入車內(nèi)，與其等量的車內(nèi)污濁空氣就由排風口，經(jīng)排風道被排出車外，以保持車內(nèi)壓力恒定。第五章普通客車通風系統(tǒng)第五章普通客車通風系統(tǒng)六、吸風口、送風口及其調(diào)節(jié)板（一）吸風口吸風口也稱新風口或進風口，它是新鮮空氣的吸入口。吸風口一般布置在裝有通風機端的車門上部，也有設(shè)置在車端上部和車頂上部的。（二）送風口送風口的作用是給車廂分配空氣。其形式對射流的擴散及空間內(nèi)氣流流型的形成有直接影響。送風口處一般都裝有散流器（送風器）。集中送風的通風系統(tǒng)，其送風口一般都沿車頂棚或側(cè)壁均勻布置。下圖為常用的送風口型式，其中圖（a）為圓盤式散流器，圖（b）、（c）、（d）為直片式散流器。第五章普通客車通風系統(tǒng)圖

送風口型式第五章普通客車通風系統(tǒng)（三）調(diào)節(jié)板調(diào)節(jié)板的作用就是調(diào)節(jié)通過風道的空氣流量，其結(jié)構(gòu)根據(jù)風道截面形狀而定。

七、車內(nèi)空氣凈化設(shè)備—空氣過濾器空氣中總是不同程度的含有各種灰塵和雜質(zhì)。過多的灰塵進入車內(nèi)，不僅會影響旅客的舒適和健康，也不利于空氣處理設(shè)備的正常工作。因此，通風系統(tǒng)中設(shè)有空氣過濾器。第五章普通客車通風系統(tǒng)表

空氣過濾器的分類性能指標名稱粒徑（m）效率（%）阻力（Pa）粗效過濾器≥5.080>E≥20≤50中效過濾器≥1.070>E≥40≤80高中效過濾器≥1.099>E≥70≤100亞高效過濾器≥0.599.9>E≥95≤120高效過濾器A≥0.199.99>E≥99.9≤190B99.999>E≥99.99≤220C99.9999>E≥99.999≤250D在20%額定風量下，E≥99.999≤280第五章普通客車通風系統(tǒng)第二節(jié)通風量的確定

一、定義

指單位時間內(nèi)送入車內(nèi)的空氣量。

二、為什么要采用部分再循環(huán)空氣？

節(jié)約能量，改善空調(diào)裝置的經(jīng)濟性指標。三、組成新鮮空氣+再循環(huán)空氣

第五章普通客車通風系統(tǒng)

1、熱濕平衡的定義送入客室內(nèi)的空氣所吸收（夏季）或放出（冬季）的熱濕量應等于室內(nèi)所產(chǎn)生（帶走）或失去（補償）的熱濕量。一般，通風量是依夏季的負荷來確定的。夏季：車內(nèi)tB、ΦB，車外tH、ΦH。

注意：要排除干擾，須提供一定量處理后的空氣。干擾的本質(zhì)：車內(nèi)多余的熱量。四、由熱濕平衡確定通風量第五章普通客車通風系統(tǒng)

2、多余熱量的來源

（1）車內(nèi)空氣溫度差造成的傳熱量Q1

（2）太陽輻射熱造成車內(nèi)熱量Q2（3）人體散發(fā)的顯熱Q3

（4）人體散發(fā)的潛熱Q4

c——考慮旅客性別、年齡不同組合的群集系數(shù)

第五章普通客車通風系統(tǒng)（5）用電設(shè)備散發(fā)的熱量Q5①電機和設(shè)備在室內(nèi)時②電機在室外，設(shè)備在室內(nèi)時③電機在室內(nèi)，設(shè)備在室外時（kJ/h）（kJ/h）（kJ/h）第五章普通客車通風系統(tǒng)（6）新風熱負荷（kJ/h）式中n——車內(nèi)定員數(shù)（包括乘務人員數(shù)）；

Gm——人均新風量，kg/h.人；

Ho、hi——車外、車內(nèi)空氣的比焓，kJ/kg。

第五章普通客車通風系統(tǒng)3、余熱

如果送入車內(nèi)的空氣狀態(tài)為

車內(nèi)多余熱量被去掉，可以保證車內(nèi)空氣參數(shù)在有干擾情況下達到要求。

第五章普通客車通風系統(tǒng)4、車內(nèi)多余的濕量

式中——濕空氣的定壓比熱，可取1.026kJ/kg.℃；

——送風溫差；

——車內(nèi)多余的顯熱。

ntBBΔdΦ=100%ΔHtnq第五章普通客車通風系統(tǒng)5、通風量

第五章普通客車通風系統(tǒng)五、新風量的確定按空氣中CO2含量來考慮：

V1——每人排出的CO2含量（m3/h）；

V2——車外新鮮空氣中CO2含量（m3/m3）；V3——車內(nèi)允許的CO2含量（m3/m3）；

n——旅客定員數(shù)（人）

＞（目的是考慮車內(nèi)具有一定的回風）BnεCHΔH’ΔH第五章普通客車通風系統(tǒng)第三節(jié)通風道的設(shè)計

引子部分

一、設(shè)計依據(jù)

根據(jù)G、v（流速）確定風道的尺寸、位置、出風口、風量的分配。二、設(shè)計要求1、滿足車內(nèi)的氣流組織：風源、風向、壓力排風速度；2、風道的尺寸及相對位置；3、風道在給定風量下的風壓；4、選擇風機。第五章普通客車通風系統(tǒng)第三節(jié)通風道的設(shè)計一、阻力計算1、確定一個最不利的計算路徑（P阻力大）

2、通風道的阻力計算

（1）沿程阻力（摩擦阻力）Hm（Pa）式中

——摩擦阻力系數(shù)；——風道內(nèi)空氣平均流速；f——風道橫斷面積；——空氣密度（kg/m3）。（mm.H2O）第五章普通客車通風系統(tǒng)123P——濕周：流體與管壁接觸部分的長度m。對于空氣，P即為管的周長；對于水或流體則如右圖所示：弧132。

阻力系數(shù)

式中Re——雷諾數(shù)；

n——管壁相對粗糙度；

式中K——管壁絕對粗糙度；

d——管的當量直徑。

第五章普通客車通風系統(tǒng)

Ⅰ、過渡區(qū)

Ⅱ、完全紊流區(qū)

速度當量直徑

流量當量直徑式中a、b——矩形風道的邊長。

第五章普通客車通風系統(tǒng)（2）局部阻力Hj

產(chǎn)生原因：速度變化（包括流量大小的變化：漸擴、漸縮、支路和方向變化：彎頭）。mm.H2OPa式中——局部阻力系數(shù)。（3）總阻力

第五章普通客車通風系統(tǒng)二、管道的設(shè)計

1、一般原則

（1）受熱區(qū)的氣流組織：熱風自下而上，冷風自上而下；（2）經(jīng)濟性要好；（3）美觀：出風口及風道的布置。2、流速的確定

式中f——風道面積；

w——風道內(nèi)空氣平均流速，m/s。第五章普通客車通風系統(tǒng)

3、風道的設(shè)計計算步驟（1）選擇管路；（2）確定各段尺寸；（3）計算各段阻力：；（4）總阻力：；（5）校核其它管路：阻力之差<15%；

避免風短路的方法：采用平衡管路減阻，或加調(diào)節(jié)閥（板）。（6）按1.15個H和G來選擇風機。第五章普通客車通風系統(tǒng)第四節(jié)通風機（輸送空氣的動力裝置）

二、類型

1、依流動形式分：離心式、軸流式和貫流式。

一、對風機的要求高效率、低噪音、壓力曲線平穩(wěn)、使用范圍廣。通常送風用的風機為離心式，排風機、冷凝風機用軸流式。（1）軸流式通風機

①優(yōu)點：構(gòu)造簡單、制造容易、風量大、體積小、可通過改變?nèi)~片角度的大小來調(diào)節(jié)風量。

②缺點：因其產(chǎn)生的壓力較低，不適用于風道較長或阻力較大的場合。第五章普通客車通風系統(tǒng)

低壓：<10Pa

中壓：10-13Pa

高壓：>13Pa（2）離心式風機

特點：氣流在葉輪中作徑向流動，風壓主要是由于葉輪轉(zhuǎn)動時對空氣所產(chǎn)生的離心力所致。（3）貫流式風機特點：因葉片沿軸的方向可以加長，可減少葉輪直徑，且有利于減小風機的外形尺寸。在保證風量的條件下，可適當降低風機的轉(zhuǎn)速，以減小風機的噪聲。2、依壓力大小分：

第五章普通客車通風系統(tǒng)二、通風機的性能

1、通風機的功率（KW）式中：風壓H——出口處的全壓；風量V——輸氣量m3/h（出口處）；功率N——對空氣所做的功。2、通風機的效率式中——電機功率，

第五章普通客車通風系統(tǒng)3、各參數(shù)與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系（1）風量與轉(zhuǎn)速：成正比V∝n

式中——原定轉(zhuǎn)速下輸送的空氣量；——轉(zhuǎn)速改變后通風機輸送的空氣量；、——通風機原定轉(zhuǎn)速及改變后的轉(zhuǎn)速。

（2）風壓與轉(zhuǎn)速：H∝n2標準計算狀態(tài)t=20℃，P0等于一個標準大氣壓。

第五章普通客車通風系統(tǒng)（3）功率與轉(zhuǎn)速：N∝n3式中H0、N0——原定轉(zhuǎn)速下產(chǎn)生的壓力和所需功率；

H1、N1——轉(zhuǎn)速改變后產(chǎn)生的壓力和所需功率；

P0、P1——標準和任意狀況的絕對壓力，P0=101325Pa；TO、T1——標準和任意狀況的絕對溫度，T0=293K。輸出特性：H-V：HVN=f（v）H=f（v）η=f（v）流速第五章普通客車通風系統(tǒng)第五節(jié)通風機與風道的配合工作一、風道的特性曲線

式中A——風道特性系數(shù)；

H——風道系統(tǒng)阻力（風壓）；

V——風流量。

H（風壓）

H=f(V2)=AV2

V（風量）第五章普通客車通風系統(tǒng)二、風機的特性曲線

風機輸出特性如右圖三、配合工作

曲線交點A

風壓HA、風量VA，點A即為配合工作點。四、調(diào)節(jié)1、改變風道特性

工作點ABHAHB，VAVB

方法:增加調(diào)節(jié)板節(jié)流阻力

A'>A

A

H

H=f(V2)=AV2

VH=f（v）風機HAVAHAA

H

H=AV2

VH=f（v）風機VAHBVBB第五章普通客車通風系統(tǒng)2、改變風機特性曲線

工作點ABVAVB；HAHB，

方法:（1）使用不同類型的風機（2）風機的串并聯(lián)工作

①串聯(lián)

（同型號風機的串聯(lián)）原則：風量相同、風壓相加配合工作點AB，

VB>VA，HB>HA

HB<2HA，效率低。

A

H

H=AV2

VHBHABVAVB風機2風機1

V

H

H=AV2

①+②

①或②

B

A

第五章普通客車通風系統(tǒng)②并聯(lián)

原則：風壓相等、風量相加

配合工作點AB，

VAVB；HAHB，

VB>VA，VB<2VA

3、改變風機的轉(zhuǎn)速n轉(zhuǎn)速n2>n>n1

由此可見：調(diào)節(jié)的方法很多。

B

A

H

VH=AV2

①+②

①或②HV

H=AV2

A

C

B

nn2n1第五章普通客車通風系統(tǒng)第六節(jié)氣流組織

室內(nèi)空氣流動的狀態(tài)：分布、調(diào)節(jié)。

控制：出風口、回風口的位置。送風口散熱器的形式。氣流參數(shù)t、v等注：上世紀90年代主要研究——空氣的品質(zhì)。

第五章普通客車通風系統(tǒng)第五章普通客車通風系統(tǒng)一、氣流組織的概念氣流組織是通風的核心環(huán)節(jié)。為使客車車廂內(nèi)空氣的溫度、濕度、流速等指標符合人體舒適性要求，必須使車內(nèi)空氣合理地流動，通常把對車內(nèi)空氣流動和分布的控制稱為氣流組織。氣流組織設(shè)計的任務是：通過合理地選擇送風口、回風口及排風口的數(shù)量和位置來組織車內(nèi)空氣的流動，使車廂內(nèi)形成比較均勻而穩(wěn)定的溫度、濕度、氣流速度和清潔度，以滿足乘客舒適要求。影響氣流組織的因素很多，如送風口和回風口的位置、型式、大小、數(shù)量，送風射流參數(shù)(送風溫差和送風速度)，車內(nèi)設(shè)施的布置和大小，以及各種熱源分狀況等。第五章普通客車通風系統(tǒng)二、人體舒適性對氣流組織的要求

1、對溫度梯度的要求在工作區(qū)內(nèi)的地面上方1.1m和0.1m之間的溫差≯3℃。2、對風速的要求舒適性空調(diào)冬季室內(nèi)風速≯0.2m/s，夏季≯0.3m/s；第五章普通客車通風系統(tǒng)第五章普通客車通風系統(tǒng)三、氣流組織的方式空調(diào)客車內(nèi)部的溫度、相對濕度、氣流速度、污染物濃度等都應滿足有一定的要求，而這些參數(shù)都直接受車內(nèi)空氣流動和分布狀況影響。氣流組織形式多種多樣，分類方法也各有所不同，例如，按送、回風口的布置可分為“上送下回”、“上送上回”、“下送上回”及“中送風”等形式；按氣流的組織方式又可分為混合式、置換式、單向流式和局部式等4種形式等等。

第五章普通客車通風系統(tǒng)1、混合式氣流組織即混合式通風，通常是將經(jīng)過空調(diào)系統(tǒng)處理的空氣，以遠大于使用空間所要求的速度供給送風口，并且送風溫度可高于、低于或等于使用空間的空氣溫度。從送風口噴射出的送風射流不斷卷吸室內(nèi)空氣，使射流流量不斷增加；射流邊界與周圍氣體不斷進行動量、能量和質(zhì)量交換，使射流的速度和射流與室內(nèi)空氣的溫度差不斷減小。工作區(qū)則位于射流的末端或射流的回流區(qū)。可見，混合式氣流組織使工作區(qū)氣流的速度、溫度、濕度和空氣品質(zhì)均勻一致，實現(xiàn)全室性空調(diào)。第五章普通客車通風系統(tǒng)1、混合式氣流組織按照送風口的位置，混合式氣流組織又分為以下三種方式。①側(cè)送風②頂送風③下送風第五章普通客車通風系統(tǒng)①側(cè)送風特點：工作區(qū)處于回流區(qū)中。送風與室內(nèi)空氣混合充分，工作區(qū)的風速較低，溫濕度比較均勻。適用于恒溫恒濕的空調(diào)房間。排出空氣的污染物濃度或溫度基本上等于工作區(qū)的濃度和溫度。第五章普通客車通風系統(tǒng)圖

側(cè)送風的室內(nèi)氣流分布(a)上側(cè)送、同側(cè)下回；(b)上側(cè)送、對側(cè)下回；(c)上側(cè)送、上側(cè)回；(d)雙側(cè)送、雙側(cè)下回；(e)上部兩側(cè)送，上回；(f)中側(cè)送、下回、上排圖

頂送風的室內(nèi)氣流分布(a)散流器平送、頂棚回風；(b)散流器向下送風、下側(cè)回風第