第十一章 供热及加湿系统精选文档.ppt

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1、第十一章 供热及加湿系统1本讲稿第一页，共二十七页第十一章第十一章 供暖及加湿系统供暖及加湿系统常用的加热设备：常用的加热设备：蒸汽采暖（利用蒸汽机车产生的蒸汽进行采暖，效率最低）蒸汽采暖（利用蒸汽机车产生的蒸汽进行采暖，效率最低）燃煤锅炉独立温水采暖装置（作简单的背景介绍）燃煤锅炉独立温水采暖装置（作简单的背景介绍）电加热取暖（效率最高）电加热取暖（效率最高）热泵（制冷系统的反向循环）热泵（制冷系统的反向循环）2本讲稿第二页，共二十七页供热形式：供热形式：1 1、空气预热器和地面加热器均分别采用了温水加热和电加空气预热器和地面加热器均分别采用了温水加热和电加热两种形式；热两种形式；2 2、空

2、气预热用电预热器，补偿加热用温水、电热两种加热器；、空气预热用电预热器，补偿加热用温水、电热两种加热器；3 3、采用预热、补偿全电热采暖方式；、采用预热、补偿全电热采暖方式；4 4、热泵采暖。、热泵采暖。第十一章第十一章 供暖及加湿系统供暖及加湿系统3本讲稿第三页，共二十七页（一）电热元件（一）电热元件 空空调调客客车车上上使使用用的的电电热热采采暖暖装装置置采采用用的的电电热热元元件件有有多多种种形形式式，如如电电热管式、电热板式、半导体式等几种。热管式、电热板式、半导体式等几种。管管状状电电热热元元件件的的使使用用是是根根据据电电流流热热效效应应原原理理，让让电电流流通通过过电电阻阻丝丝而

3、而产产生生热热量量，然然后后把把热热量量传传给给流流过过的的空空气气。它它具具有有表表面面温度均匀、热量稳定、结构紧凑、控制方便等特点。温度均匀、热量稳定、结构紧凑、控制方便等特点。为为了了提提高高管管状状电电热热元元件件的的换换热热效效果果，可可在在金金属属管管外外表表面面缠缠上上不不锈锈钢钢绕绕片片。在在特特别别需需要要防防腐腐的的地地方方使使用用（如如厕厕所所），采采用用不不锈锈钢钢管管上上缠缠不不锈锈钢绕片。钢绕片。第十一章第十一章 供暖及加湿系统供暖及加湿系统4本讲稿第四页，共二十七页管状电热元件基本结构管状电热元件基本结构1-连线端子；连线端子；2-绝缘垫；绝缘垫；3-金属套管；金

4、属套管；4-电热丝；电热丝；5-绝缘粉末；绝缘粉末；6-封口材料。封口材料。第十一章第十一章 供暖及加湿系统供暖及加湿系统5本讲稿第五页，共二十七页 （二）电预热器（二）电预热器 电电预预热热器器由由电电热热元元件件和和框框架架组组成成，在在使使用用时时与与通通风风机机实实现现电电气气联联锁锁，与与制制冷冷机机实实现现电电气气互互锁锁。电电热热元元件件一一般般分分成成两两组组，通通过过空空调调温温度度控控制制器器根根据据室室内内空空气气温温度度自自动动控控制制其其一一组组工工作作、两两组组工工作作或或停停止止工工作作。与与电电预预热热器器相相接接部部分分的的风风道道，应应采采用用不不易易燃燃烧

5、烧的的耐耐热热保温材料保温材料。为为了了防防止止电电预预热热器器在在缺缺风风时时工工作作而而导导致致表表面面温温度度过过高高，特特设设有有两两道道缺缺风风保保险险：温温度度超超过过7070，继继电电器器跳跳开开；温温度度超超过过139139，熔熔断断器器熔熔断断。从从而而切切断断控控制制电电路路和和主主回回路路，使使电电预预热热器停止工作。器停止工作。第十一章第十一章 供暖及加湿系统供暖及加湿系统6本讲稿第六页，共二十七页电热空气预热器电热空气预热器（a）预热器结构；（）预热器结构；（b）保护电路。）保护电路。1-框架；框架；2-熔断器；熔断器；3-绕片式电热元件；绕片式电热元件；4-温度继电

6、器。温度继电器。第十一章第十一章 供暖及加湿系统供暖及加湿系统7本讲稿第七页，共二十七页 （三）回顾制冷方式（三）回顾制冷方式 1、吸收热量2、放出热量制冷量散热负荷3、压缩机做功4、能量守恒5、制冷系数第十一章第十一章 供暖及加湿系统供暖及加湿系统8本讲稿第八页，共二十七页（四）热泵原理（四）热泵原理 制冷的热平衡式制冷的热平衡式 ：Q Qk k=Q=Q0 0+W+W 上式说明，设每小时从被冷却物体中获得的热量为上式说明，设每小时从被冷却物体中获得的热量为Q0，所消，所消耗的机械功等于耗的机械功等于W，这部分的功转变为热的形式并和热量，这部分的功转变为热的形式并和热量Q0一起传给一起传给高温

7、介质高温介质。因为因为Qk W，所以，利用制冷机从低温外气中吸热而在温度较，所以，利用制冷机从低温外气中吸热而在温度较高的室内空气中放热，高的室内空气中放热，比直接利用电能加热所能获得的热量大得多比直接利用电能加热所能获得的热量大得多。这种从这种从外界外界低温空气中将低温空气中将热量热量“泵泵”入室内入室内的装置通常就称为的装置通常就称为“热泵热泵”。第十一章第十一章 供暖及加湿系统供暖及加湿系统9本讲稿第九页，共二十七页 （五）热泵方式（五）热泵方式 1、吸收的热量（来自室外）2、放出热量（来自室内）3、制热系数式中制冷系数 举例：分体式空调 冷暖型（冷：制冷；暖：热泵）第十一章第十一章 供

8、暖及加湿系统供暖及加湿系统10本讲稿第十页，共二十七页（六）制冷机与热泵的区别（六）制冷机与热泵的区别 制冷机吸热对象室温度较低的物体，放热对象是温度较高制冷机吸热对象室温度较低的物体，放热对象是温度较高的环境；而热泵吸热对象是温度较低的环境，放热对象是温度的环境；而热泵吸热对象是温度较低的环境，放热对象是温度较高的物体。较高的物体。第十一章第十一章 供暖及加湿系统供暖及加湿系统11本讲稿第十一页，共二十七页制热时的系统原理制热时的系统原理（a）夏季制冷状况；（）夏季制冷状况；（b）冬季热泵状况）冬季热泵状况。第十一章第十一章 供暖及加湿系统供暖及加湿系统12本讲稿第十二页，共二十七页 显然，

9、热泵的工作循环就是制冷循环，只是目的不同而已。显然，热泵的工作循环就是制冷循环，只是目的不同而已。热热泵泵系系统统中中，作作为为蒸蒸发发器器的的换换热热器器（制制冷冷系系统统中中的的冷冷凝凝器器）在在冬冬季季有有可可能能表表面面结结霜霜，以以致致堵堵塞塞空空气气流流动动通通路路，影影响响换换热热，所以在系统中所以在系统中应采取适当的融霜措施应采取适当的融霜措施。热泵系统中的核心元件是热泵系统中的核心元件是四通转换阀四通转换阀 它是用毛细管把电磁阀和四通阀连接而成的一个换向系统。它是用毛细管把电磁阀和四通阀连接而成的一个换向系统。四通阀有四根接管四通阀有四根接管1 1、2 2、3 3、4 4和三

10、根毛细管和三根毛细管C C、D D、E E，阀体内还装有，阀体内还装有滑块和滑块和2 2个活塞。个活塞。第十一章第十一章 供暖及加湿系统供暖及加湿系统13本讲稿第十三页，共二十七页 四四通通阀阀用用支支架架构构成成一一体体，两两端端活活塞塞1 1和和2 2上上各各有有小小孔孔，以以使使活活塞塞两端能互相通气。两端能互相通气。1 1号号管管与与蒸蒸发发器器出出口口连连接接，2 2号号管管与与压压缩缩机机吸吸气气管管连连接接，3 3号号管管与与冷冷凝凝器器进进口口连连接接，4 4号号管管与与压压缩缩机机排排气气管管连连接接，而而滑滑块块好好像像一一个个三通阀门，可以将三通阀门，可以将1 1与与2

11、2连通起来，也可以将连通起来，也可以将2 2与与3 3连通。连通。当当1 1、2 2连连通通时时，3 3、4 4就就通通过过四四通通阀阀体体而而连连通通；当当2 2、3 3连连通通时时，1 1、4 4就就通通过过四四通通阀阀体体而而连连通通。三三根根毛毛细细管管中中，C C、D D管管接接在在四四通通阀阀两两端端，E E管接管接2 2。电电磁磁阀阀由由阀阀体体、阀阀芯芯A A和和B B、弹弹簧簧1 1、2 2、衔衔铁铁及及电电磁磁线线圈圈组组成成，阀阀芯芯A A和和B B与衔铁连成一体，并一起移动。与衔铁连成一体，并一起移动。第十一章第十一章 供暖及加湿系统供暖及加湿系统14本讲稿第十四页，共

12、二十七页热泵中四通转换阀在制冷与制热时工作位置比较热泵中四通转换阀在制冷与制热时工作位置比较四通转换阀制冷制冷时的工作原理四通转换阀制热制热时的工作原理ECD节流节流下页上页第十一章第十一章 供暖及加湿系统供暖及加湿系统15本讲稿第十五页，共二十七页 制制冷冷状状态态下下，线线圈圈断断电电而而衔衔铁铁由由弹弹簧簧顶顶向向左左端端，阀阀芯芯A A关关闭闭连接连接D D管的右阀孔，而左面阀孔被阀芯管的右阀孔，而左面阀孔被阀芯B B打开，管路打开，管路C C、E E连通；连通；制制冷冷剂剂由由压压缩缩机机管管4 4四四通通阀阀管管3 3冷冷凝凝器器毛毛细细管管蒸蒸发器发器管管1 1滑块滑块管管2 2

13、压缩机压缩机 制制热热状状态态下下，线线圈圈接接通通电电源源而而产产生生磁磁场场时时，衔衔铁铁被被磁磁场场吸吸引引而而动动作作，使使阀阀芯芯向向右右移移动动，阀阀芯芯B B关关闭闭左左阀阀孔孔，而而右右面面阀孔被阀芯阀孔被阀芯 A A打开，管路打开，管路D D、E E连通。连通。制制冷冷剂剂由由压压缩缩机机管管4 4四四通通阀阀管管1 1冷冷凝凝器器毛毛细细管管蒸蒸发器发器管管3 3滑块滑块管管2 2压缩机。压缩机。第十一章第十一章 供暖及加湿系统供暖及加湿系统16本讲稿第十六页，共二十七页第十一章第十一章 供暖及加湿系统供暖及加湿系统 加热过程分析：加热过程分析：一、热平衡一、热平衡式中车内

14、需要的热量 二、湿平衡二、湿平衡1、加湿量2、加热量有回风：混合点C。17本讲稿第十七页，共二十七页 冬冬季季，外外气气温温度度较较低低，即即使使在在外外界界空空气气相相对对湿湿度度比比较较高高的的南南方方，其含湿量也是较低的。其含湿量也是较低的。经经加加热热后后送送入入车车内内的的空空气气，有有可可能能使使车车内内相相对对湿湿度度过过低低，而而不不能能满满足足舒舒适适性性的的要要求求。为为此此，可可采采用用加加湿湿的的方方法法，以以适适当当提提高高车车内内空气的相对湿度。空气的相对湿度。空空气气加加湿湿的的方方法法，以以将将蒸蒸汽汽直直接接与与空空气气混混合合最最为为简简便便。因因此此，电极

15、式加湿器应用得较为广泛。电极式加湿器应用得较为广泛。第十一章第十一章 供暖及加湿系统供暖及加湿系统18本讲稿第十八页，共二十七页电极式加湿器电极式加湿器1-接线柱；接线柱；2-外壳；外壳；3-保温层；保温层；4-电极；电极；5-进水管；进水管；6-橡皮短管；橡皮短管；7-溢水管；溢水管；8-蒸汽出口。蒸汽出口。第十一章第十一章 供暖及加湿系统供暖及加湿系统19本讲稿第十九页，共二十七页n1 1、CRH1动车组动车组n 供暖系统的核心部件供暖系统的核心部件侧墙加热器侧墙加热器布置在车体纵向布置在车体纵向侧墙内侧，窗口上面安装有侧墙内侧，窗口上面安装有散热格栅散热格栅，并通过空调系，并通过空调系统

16、控制器进行控制，制热能力为统控制器进行控制，制热能力为30kW。n 不同位置的电热器由其附近的不同位置的电热器由其附近的室内温度传感器室内温度传感器控制控制相应的继电器控制接通或者断开，每一个电加热器还有相应的继电器控制接通或者断开，每一个电加热器还有一个一个超温保护器超温保护器。二、CRH系列动车组供暖系统 第十一章第十一章 供暖及加湿系统供暖及加湿系统20本讲稿第二十页，共二十七页 CRH2动车组的每节车厢均配置有独立的空调系统，供热方动车组的每节车厢均配置有独立的空调系统，供热方式采用装入空调系统的电加热装置，式采用装入空调系统的电加热装置，暖气控制方式：电热器多级暖气控制方式：电热器多

17、级控制控制。电加热器采用了内藏于空调装置的小型、轻量的供热方式，利用与电加热器采用了内藏于空调装置的小型、轻量的供热方式，利用与输送冷气时相同的通道供热。输送冷气时相同的通道供热。2 2、CRH2CRH2型动车组型动车组 完完全全由由装装入入空空调调机机组组的的电电加加热热装装置置来来完完成成。暖暖气气输输送送时时，从从回回风风道道吸吸入入空空气气，与与新新鲜鲜外外空空气气混混和和，通通过过设设置置在在空空调调装装置置回回风风口口的的过过滤滤网网，由由电电热热器器加加热热，然然后后通通过过与与冷冷气气输输送送时时相同的通道送暖。相同的通道送暖。没有设置其他辅助采暖装置。没有设置其他辅助采暖装置

18、。第十一章第十一章 供暖及加湿系统供暖及加湿系统21本讲稿第二十一页，共二十七页 2 2、主要技术参数、主要技术参数暖气能力：暖气能力：2kW/2kW/台以上。台以上。循环风量：暖气时为循环风量：暖气时为2.0m2.0m3 3/min/min以上。以上。冬季：在气温为冬季：在气温为-15-15时，司机室温度可保持在时，司机室温度可保持在2020以上。以上。送风路径：从回风道吸入空气，与新鲜外气混合，通过设置在空调送风路径：从回风道吸入空气，与新鲜外气混合，通过设置在空调装置回风口的过滤器，由电热器加热。装置回风口的过滤器，由电热器加热。第十一章第十一章 供暖及加湿系统供暖及加湿系统22本讲稿第

19、二十二页，共二十七页 司机室的供暖系统由设置在操纵台腿前部的司机室的供暖系统由设置在操纵台腿前部的2台暖风机实现，暖台暖风机实现，暖风机安装在操纵台内，加热器采用正温度特性的热敏电阻风机安装在操纵台内，加热器采用正温度特性的热敏电阻(具有正温具有正温度系数的热敏电阻元件度系数的热敏电阻元件)。其内部有其内部有3个发热元件，可分别选用个发热元件，可分别选用“强暖强暖”（输出功率（输出功率2000）、）、“中暖中暖”（输出功率（输出功率1500）、）、“弱暖弱暖”（输出功（输出功率率1000）。）。暖风机的构成包括：轴流风扇、暖风组件、风向板组件等。暖风机暖风机的构成包括：轴流风扇、暖风组件、风向

20、板组件等。暖风机背面的进风口部位，安装有可拆装的防尘网。背面的进风口部位，安装有可拆装的防尘网。第十一章第十一章 供暖及加湿系统供暖及加湿系统23本讲稿第二十三页，共二十七页 3 3、CRH5CRH5动车组动车组（1 1）司机室）司机室1 1、总体布置、总体布置 司机室有一套空调系统，受客车空调系统的控制器控制。司机室有一套空调系统，受客车空调系统的控制器控制。通过空气分配可保证司机室内的温度平均分配。当列车的时速为通过空气分配可保证司机室内的温度平均分配。当列车的时速为200200公里或者环境温度在公里或者环境温度在-36-36时，内墙板（墙和天花板）的表面温度不会比时，内墙板（墙和天花板）

21、的表面温度不会比司机室的气温低司机室的气温低5 5 以上。以上。第十一章第十一章 供暖及加湿系统供暖及加湿系统24本讲稿第二十四页，共二十七页 司机室的两侧墙上装有司机室的两侧墙上装有1500W1500W电热器，并在司机台内侧装有两个电热器，并在司机台内侧装有两个370W370W小型电热器。电热器的供电是小型电热器。电热器的供电是230V230V交流电，在电热器内部安装了交流电，在电热器内部安装了一个一个+70+70恒温器恒温器。电热器罩的表面温度不会超过。电热器罩的表面温度不会超过+60+60。驾驶台下的放脚处有表面温度较低（大约为驾驶台下的放脚处有表面温度较低（大约为+30+30）的电热器

22、，）的电热器，安放在侧板的后面，类似的一个电热器放在踏脚板的下面。安放在侧板的后面，类似的一个电热器放在踏脚板的下面。第十一章第十一章 供暖及加湿系统供暖及加湿系统25本讲稿第二十五页，共二十七页 电热器的布置可以保证在车内形成空气对流状态，以充分利用加热电热器的布置可以保证在车内形成空气对流状态，以充分利用加热功率。功率。供热系统设计参数：供热系统设计参数：外界温度外界温度 2525；车内温度车内温度 24 24；新风量新风量 10m 10m3 3/h/h 人；人；应急时的新风量应急时的新风量 10m 10m3 3/h/h 人。人。（2 2）客室）客室第十一章第十一章 供暖及加湿系统供暖及加

23、湿系统26本讲稿第二十六页，共二十七页 CRH5动车组每个动车组每个客室空调机组客室空调机组中装有两组电热空气预热器，中装有两组电热空气预热器，制热能力分别为制热能力分别为9.7kW和和19.3kW，其总制热能力为，其总制热能力为29kW。客室内装有两组客室内装有两组辅助加热器辅助加热器，每组辅助加热器的制热能力为，每组辅助加热器的制热能力为6kW。在在通过台通过台两侧装有两组辅助加热器，功率分别为两侧装有两组辅助加热器，功率分别为800W和和400W。每个每个卫生间卫生间内安装有内安装有400W辅助加热器一台。辅助加热器一台。第十一章第十一章 供暖及加湿系统供暖及加湿系统27本讲稿第二十七页，共二十七页