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                淺談軍用方艙空調機的選用

                [ 更新時間:2012-09-19 | 瀏覽:11268次 ]

                摘 要  本文介紹了軍用空調機在方艙總體方案設計時應考慮的問題,并結合自己從事方艙空調選型的經驗,提出自己的看法,供方艙設計人員參考。

                關鍵詞  軍用空調機  選型計算  安裝  隔振降噪

                1  引言

                    方艙作為一種在野外條件下為工作人員和儀器設備提供適宜環境和安全防護的工作間,艙內的環境好壞對人員的心理、生理及情緒會產生較大大影響,對某些設備功能也有較大影響。在夏季高溫和冬季低溫季節,艙內如沒有空調機(制冷或者制熱),艙內人員將無法工作,一些電子設備也會因高溫或低溫影響而失去功能或顯示指示不明確,從而帶來嚴重的后果。

                隨著方艙技術的發展和現代化戰爭的需要,空調機在方艙上的使用越來越普遍。

                2  空調機的分類和選擇原則

                2.1  分類

                2.1.1  空調機分為軍用和民用兩大類,主要區別如下: 

                a)軍用空調機適應環境溫度范圍較大,可在-5~55℃正常工作;

                b)軍用空調機可以承受載車的振動、沖擊,而民用空調機則不能;

                c)軍用空調機元器件經過嚴格篩選,其可靠性、可維修性要求遠高于民用空調機;

                d)軍用空調機“三防”性能遠高于民用空調機。

                2.1.2  空調機按結構形式分類

                a)整體式(其中有窗式和外置式);

                b)分體式(落地式、壁掛式、吊頂式)。

                2.1.3  空調機按功能分類

                a)冷風型

                b)電熱型

                c)熱泵型

                d)熱泵輔助電熱型

                2.2  選型原則

                     在方艙總體方案設計階段時,選擇空調機應考慮一下幾個方面:

                a)空調機制冷量和制熱量;

                b)空調機的結構形式;

                c)空調機的安裝形式;

                d)空調機的拖動;

                e)空調機的振動和噪聲;

                f)空調機的使用和維護。

                空調機應按下表規定的環境溫度選用

                功能類型

                環境溫度(℃)

                冷風型

                18~55

                電熱型

                -45~55

                熱泵型

                -5~55

                熱泵輔助電熱型

                -5~55

                方艙在設計中應優先選用壁掛分體式空調機,這種空調機室內機體積小,占用空間小,噪聲小,對有屏蔽要求的方艙比較好處理過線及管路孔口,安裝結構支架較簡單,這是目前最常用的一種。

                當方艙內部空間較小時,選用外置空調機比較合適。外置式空調機,利用風道把冷、熱風沿頂部四周均勻排放,更符合人機環境工程技術要求,其應用也越來越廣泛。

                在空間滿足的情況下,盡可能選用雙功能(制冷、制熱)空調機,這樣可以保證艙內環境冬暖夏涼。

                3  空調機的制冷量及制熱量計算

                  要選擇制冷量及制熱量與方艙空間大小相匹配的空調機,應通過艙內熱負荷計算,選擇制冷量或制熱量與此相當的空調機。計算方法可分為穩定傳熱計算法和不穩定傳熱計算法。穩定傳熱計算法是假定溫度場不隨時間變化,溫度分布規律按直線變化。不穩定傳熱計算法式考慮溫度場隨時間變化,熱量傳遞周期性波動等因素。

                3.1  制冷量計算

                3.1.1  熱負荷

                    根據方艙實際使用環境及工況,方艙艙內熱負荷主要來源有以下幾個方面:

                a)艙內、外溫差傳入的熱量;

                b)太陽輻射傳入的熱量

                c)窗口、孔口縫隙等傳入的熱量

                d)通風換氣時,新風帶入的熱量

                e)艙內照明、儀器設備等產生的熱量

                f)艙內操作人員產生的熱量。

                3.1.2  計算方法

                a) 艙內、外溫差傳入的熱量Q1

                Q1(w)=k·F·Δt

                式中:

                K--方艙外表面積,m2

                Δt—艙內、外溫差,℃;

                b)  太陽輻射傳入的熱Q2

                根據試驗,方艙外部無遮陽措施時,方艙內部增加熱量40%,即:

                Q1(w)=0.4Q1

                c)  窗口、孔口縫隙等傳入熱量Q3

                Q3(w)=0.28ρCΔtV

                式中:

                c--空氣比熱(0~100℃),c=1J/(g·℃);

                ρ--空氣密度,ρ=1.293kg/m3

                V—方艙最大空氣泄漏量,一般不大于90 m3/hd)  

                d)  通風換氣時,新風傳入的熱量Q4

                Q4(w) =0.28ρCΔtV0

                式中:

                V0—換氣量m3/h

                e)  艙內照明、儀器設備等產生的熱量Q5(w)

                f)  艙內操作人員產生的熱量Q6

                Q6(w) =n·g

                式中:

                n—艙內操作人數;

                g—單人的散熱量,一般去145~152W

                綜上所述,方艙內總的熱負荷等于各種熱量的總和,即:

                Q(w) =Q1+ Q2+Q3+ Q4+ Q5+ Q6

                空調的制冷量等于上述艙內總的熱負荷。

                我們也可以不通過計算艙內熱負荷,而是在大量試驗和總結成功經驗的基礎上,估計出方艙單位傳熱面積上消耗的制冷量,并計算出方艙內總的熱負荷,即:

                Q=λ·F

                式中:

                λ—方艙單位面積上消耗的制冷量,一般去160W/m2

                3.2  制熱量計算

                根據方艙內設備在冬季使用時的實際情況環境及工況,不考慮太陽各種發熱物體和操作人員的發熱量,方艙內冷負荷主要來源有以下幾個方面:

                a) 艙內、外溫差傳入的冷量Q1;

                b) 窗口、孔口縫隙等傳入的冷量Q3;

                c) 通風 換氣時,新風傳入的冷量Q4;

                計算方法如:

                計算方法和公式同制冷計算一致,方艙內總的冷負荷等于各種冷量的總和,即:

                   Q(W)=Q1+ Q3+ Q4

                空調的制熱量等于上述艙內總的冷負荷。

                4  空調機的安裝

                對于整體式和分體式空調機的安裝,設計時應考慮支架剛度,避免懸臂結構;室外機與支架支架之間應有減震措施,孔口處便于維修;壁板開口處和空調之間應做好密封處理,減少冷風泄漏,提高制冷效率。

                分體式室內機質量較輕,可通過過渡板直接安裝在艙內壁板上。

                此外,還應考慮冷凝水的排放。冷凝水的排放一般有兩種方式:一種是直接排放,即穿過壁板直接排出艙外;另一種式走暗管(壁板內)過渡排放。不論哪一種都應遵守以下原則:排水管由高到低必須暢通,盡可能不拐彎,路徑盡量短。艙內安裝的空調機排水處應設不銹鋼接盤,再用管導出艙外。導水管接頭應采用不銹鋼件,導水管最好選用帶鋼絲骨架的增強塑料管以保證管路暢通。

                5  空調器隔振降噪

                盡管空調本身已經采取了減振措施,但在空調機安裝設計時還應采取隔振、減振措施,從而有效避免載車越野時產生的共振,減少對空調機器自身的破壞。隔振就是在兩個結構之間增加一個柔性環節,從而使一個結構傳到另一個結構的力激振或運動得到組織或降低。減振就是利用各種形式的阻尼耗散振動體的振動能量,從而達到降低此能量的目的。隔振、減振最直接的手段就是安裝隔振器或減振器,但值得注意的是并非安裝隔振器或減振器就一定能起作用。根據振動理論,當空調器固有頻率ωn和激振外力頻率(越野車振動頻率)W相同時,就會產生共振,振動有可能放大許多倍。當激振外力頻率W與空調器固有頻率ω之比W/ω時,隔振器才能有效。與隔振器相反,在共振區域W和ω較為接近時,阻尼效果最好:而在W/ω時,增大阻尼(安裝減振器)反而會降低減振效果。因此選擇減振器和隔振器時,必須了解各設備的振動頻率和固有頻率,進行合理選取,才能達到最佳效果。

                從振源上進行減振和隔振處理是最積極、最有效的方法之一。

                參考文獻

                [1]  國防科學技術委員會. 軍用方艙空調設備通用規范。1995年5月。

                [2]  高增仁. 特種車輛空調負荷計算.方艙技術.1994(3,3)。

                [3]  康浩、高菘主編. 最新空調制冷設備安裝使用維修大全地震出版社,1995年12月。

                 

                 

                出處:百度文庫

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