城市軌道交通車輛構造第9周第2次課件

1、河 北 東 方 學 院Hebei Oriental Universtiy城市軌道交通車輛構造郝瑞朝交通學院交通學院河 北 東 方 學 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，液體溫度達到沸點就會沸騰。在制冷技術中，液體達到沸點的溫度稱為蒸發(fā)溫度。對沸騰的液體繼續(xù)加熱，它就會不斷蒸發(fā)，而在這個過程中，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。例如在標準大氣壓下，水的蒸發(fā)溫度為100，汽化潛熱為2258kJ/kg，常用制冷劑R-12（氟利昂-12）的蒸

2、發(fā)溫度為-29.8，汽化潛熱為165.3kJ/kg。 河 北 東 方 學 院Hebei Oriental Universtiy將一個盛滿低溫R-12液體的敞口容器放在密閉的空間內，這個空間的溫度高于R-12的沸點，則R-12液體將吸收空間里的熱量而汽化，使這個空間內的空氣溫度降低，實現(xiàn)了制冷。這個降溫過程直到容器內的液體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（大氣或水）來冷凝，條件是蒸氣的冷凝溫度應比環(huán)境介質的溫度高。河 北 東 方 學 院Hebei Oriental Universtiy因為壓力較高的蒸氣其冷凝溫度也較高，因此只要將R-12蒸氣壓縮

3、到所需的冷凝溫度對應的壓力，再用環(huán)境介質冷凝，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，因此必須對其降溫降壓，使液體R-12可以在被冷卻空間內重新吸熱汽化，實現(xiàn)空間制冷。這個循環(huán)過程就是蒸氣壓縮式制冷工作原理。 河 北 東 方 學 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、冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器四個部件組成，并用管道連接，形成一個封閉的循環(huán)系統(tǒng)，如圖7-1所示。 其工作工程為：其工作工程為： （1）液體制冷劑在蒸發(fā)器中吸收室內空氣的熱量，

4、汽化成低壓低溫的蒸氣后被壓縮機吸入；（2）壓縮機消耗一定的機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 院Hebei Oriental Universtiy（3）高溫、高壓的制冷劑蒸氣在冷凝器內被環(huán)境介質（如空氣或水）強制冷卻，放出熱量后被冷凝成液體，此時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)過膨脹閥節(jié)流降壓，重新變?yōu)榈蜏亍⒌蛪旱囊后w進入蒸發(fā)器。 這四個階段周而復始地循環(huán)，達到持續(xù)制冷的效果。冷凝機和蒸發(fā)器通風機分別如圖7-2和圖7-3所示。 河 北 東 方 學 院Hebei Oriental Universtiy圖7-1 制冷循環(huán)

5、系統(tǒng)結構簡圖河 北 東 方 學 院Hebei Oriental Universtiy圖7-2 冷凝風機圖7-3 蒸發(fā)器通風機河 北 東 方 學 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)并通過其本身的狀態(tài)變化以實現(xiàn)制冷的工作物質媒介。制冷劑在蒸發(fā)器內吸收被冷卻介質（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對制冷劑的要求對制冷劑的要求 使用制冷劑應安全、可靠、易得、價廉，且應滿足下列要求：（1）臨界溫度高，在常溫或制冷溫度下能夠液化。河 北 東 方 學 院Hebei Oriental Universtiy（

6、2）蒸發(fā)壓力在要求的蒸發(fā)溫度下不能過低，應略高于大氣壓力，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高，壓力過高會給系統(tǒng)的密封增加難度，還會使壓縮機的壓縮功增大、實際排氣量減小。（3）單位容積制冷量越大越好。對一臺壓縮機而言，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；當要求產(chǎn)生同樣的制冷量時，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和系統(tǒng)的尺寸。 河 北 東 方 學 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

7、冷劑在制冷裝置中的流動阻力。（6）導熱系數(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）有良好的化學穩(wěn)定性，對金屬不起腐蝕作用，在制冷劑的工作溫度和工作壓力范圍內，不分解、不聚合、無燃燒和爆炸的危險。（8）對人體無毒、無刺激性氣體。 河 北 東 方 學 院Hebei Oriental Universtiy2常用制冷劑常用制冷劑 可以當作制冷劑的物質有幾十種，但目前工業(yè)上常用的不過十余種，其中被廣泛采用的有氨（R717）、氟利昂-12（R12）、氟利昂-22（R22）、R134a、R407C、R404A、R410A等。 氟利昂是飽和碳氫化合物的鹵素衍生物的總成，目前用做制冷劑的主要是甲

8、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的氟利昂，以符號“R”配以兩位數(shù)字（甲烷族）或三位數(shù)字（乙烷族）表示，如代號為R-22的制冷劑是二氟一氯甲烷，化學分子式為CHCLF2。河 北 東 方 學 院Hebei Oriental Universtiy一、空調機組一、空調機組 城市軌道交通車輛一般在車頂設兩臺單元式空調機組，通過車頂風道及風口向車內送風，各空調單元均設有兩獨立的制冷系統(tǒng)，以增加空調裝置的可靠性?？照{機組采用機械壓縮制冷，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機組。單元式空調機組的結構如圖7-4所示。

9、空調機組框架用不銹鋼制成，機組內分前室、后室兩部分。前室有通風機、一次過濾器、二次過濾器、新風擋板及驅動機構、回風擋板及驅動機構、蒸發(fā)器、膨脹閥、電磁閥、電氣箱和緊急河 北 東 方 學 院Hebei Oriental Universtiy通風逆變器等；后室有壓縮機總成、冷凝器、冷凝器風扇、壓力控制閥、附件和電氣箱等?？照{機組用四個橡膠減振器安裝在車體上，送、回風口用褶管與車體風道相連。 單節(jié)車輛空調機組布置如圖7-5所示。 根據(jù)空調機組的出風方式，一般可分為下出風和側出風兩種。在城軌車輛中，使用下出風方式的空調機組較多，下面以天津濱海輕軌DK38型列車為例，介紹下出風式空調系統(tǒng)，結構如圖7-6

10、所示。 河 北 東 方 學 院Hebei Oriental Universtiy圖7-4 單元式空調機組結構圖1冷凝器風機；2冷凝器；3全封閉壓縮機；4新風口；5回風口；6送風機；7電加熱器；8送風口；9蒸發(fā)器河 北 東 方 學 院Hebei Oriental Universtiy圖7-5 城軌車輛單車空調機組布置河 北 東 方 學 院Hebei Oriental Universtiy圖7-6 DK38型列車空調機組結構1空調機組；2一連接風道；3一軟風道；4一主風道；5一送風格柵；6一回風道；7一回風口；8一排水管；9一自然排風口河 北 東 方 學 院Hebei Oriental Unive

11、rstiy二、通風系統(tǒng)二、通風系統(tǒng) 通風系統(tǒng)由通風機組、風道、風口、空氣過濾器等部件組成，有機械強迫通風和自然通風兩種方式。城軌車輛采用機械強迫通風方式，依靠通風機所造成的空氣壓力差，通過車內送風道輸送經(jīng)過處理后的空氣，從而達到通風換氣的目的。1通風機 常用的通風機有軸流式、離心式和貫流式三種。在車輛通風系統(tǒng)中常采用離心式風機送風，排風機和冷凝風機采用軸流式風機。 河 北 東 方 學 院Hebei Oriental Universtiy圖7-7 軸流式風機1葉片；2機殼；3電機圖7-8 離心式風機1吸氣口；2機殼；3葉輪；4排氣口；5機座河 北 東 方 學 院Hebei Oriental Un

12、iverstiy2通風管道通風管道 通風管道的作用是疏導空氣。在送風系統(tǒng)里，依靠風道把處理好的新鮮空氣輸送到客室車廂內；在排風系統(tǒng)里，依靠風道把需要排除的污濁空氣輸送至車外。（1）主風道、回風道及排風道）主風道、回風道及排風道 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。在主風道中常裝有調風機構，用以調節(jié)通過風道的風量，到達向每個送風口均勻送風的目的，調節(jié)方式可以手動或自動。 河 北 東 方 學 院Hebei Oriental Universtiy 回風道是室內回風使用的風道，一端與回風口相連，另一端與通風機相通。 排風道是用來排除車內污濁空氣的風道，一端連接排風口，另一端

13、與排風機相連或與自然通風器相連。（2）新風口、送風口、回風口及排風口）新風口、送風口、回風口及排風口 新風口是新鮮空氣的吸入口。新風口一般裝有新風格柵，用以防止雜物及雨雪進入車內，如圖7-9所示；另外還設有新風濾網(wǎng)和新風調節(jié)裝置，以便根據(jù)需要調節(jié)新風量，同時在通風機停止運轉時便于關閉新風口。 河 北 東 方 學 院Hebei Oriental Universtiy圖7-9 新風過濾格柵河 北 東 方 學 院Hebei Oriental Universtiy 送風口是用來向客室內分配空氣的。送風口處大多裝有送風器及風量調節(jié)機構，它不但使客室內送風均勻、溫度均勻、達到氣流組織分布合理的效果，還可以

14、根據(jù)需要來調節(jié)送風量的大小，送風口處一般也裝有送風濾網(wǎng)。 回風口是室內再循環(huán)空氣的吸入口。正常情況下，客室內一部分空氣應作為回風。回風與新風混合前是在客室中被充分循環(huán)過的，與新風混合過濾后，通過蒸發(fā)器入口進入?？稍O置調節(jié)擋板，用于調節(jié)新風、回風的混合量。 河 北 東 方 學 院Hebei Oriental Universtiy排風口是排除車內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，為保持車內壓力恒定，將與新風等量的車內污濁空氣通過排風口排除車外。排風口一般設置在車內的長椅下，經(jīng)內墻板后側導向車頂，由車頂靜壓排風器排出車外。 河 北 東 方 學 院Hebei Oriental U

15、niverstiy3空氣過濾器空氣過濾器 空氣過濾器是利用過濾材料將空氣中的懸浮顆粒除掉的設備。4緊急通風系統(tǒng)緊急通風系統(tǒng) 現(xiàn)代城軌列車的每輛車均配有一臺緊急逆變器，在交流輔助電源設備（SIV輔助逆變器）故障的情況下，緊急通風系統(tǒng)立即自動投入工作，向客室、司機室輸送新風，維持至少45 min緊急通風，應急供電由蓄電池供給。當交流輔助電源供電正常時，空調系統(tǒng)自動轉入正常工作狀態(tài)。河 北 東 方 學 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 院Heb

16、ei Oriental Universtiy四、空調系統(tǒng)的調節(jié)及控制四、空調系統(tǒng)的調節(jié)及控制 城市軌道交通車輛空調系統(tǒng)以自動控制為主，在自動控制部分發(fā)生故障時，可采用手動調節(jié)裝置?？照{機組的工作由微機進行控制，通過微機調節(jié)器可控制室溫?？照{系統(tǒng)中新風口、風道和客室座位下均設有溫度傳感器，由溫度傳感器測得的溫度值，傳遞到調節(jié)器中進行處理。每節(jié)車有一臺微機調節(jié)器，它控制兩個空調單元，可由司機室集中控制或每節(jié)車單獨控制。 河 北 東 方 學 院Hebei Oriental Universtiy五、司機室空調五、司機室空調 目前大部分城軌車輛不單設司機室空調單元，司機室送風由設在頭尾車輛上鄰近司機室的空調機組提供，通