Tính toán nhiệt và xây dựng phương án lắp đặt máy điều hòa không khí cho ca bin dầu máy D12E

Tài liệu tham khảo Tính toán nhiệt và xây dựng phương án lắp đặt máy điều hòa không khí cho ca bin dầu máy D12E

Lời nói đầu

Trong những năm gần đây các phơng tiện giao thông vận tải ngày càngphát triển đã giúp cho con ngời đi lại giữa các vùng miền dễ dàng và thoải máihơn Ngành đờng sắt của ta có những tuyến đờng xuôi Nam ngợc Bắc qua nhữngvùng khí hậu khác nhau với đặc thù nhiệt độ của nớc ta là nóng ẩm và mùa đông

là sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai miền Nam Bắc Cùng với sự tiến bộ của khoahọc kỹ thuật và để phục vụ hành khách đợc tốt hơn, giúp cho hành khách thoảimái khi di chuyển, nâng cao tính cạnh tranh với các ngành khác.Việc điều hoàkhông khí trên đoàn tàu đã đợc chú trọng hơn rất nhiều Các loại toa xe đợc lắp

đặt hệ thống điều hoà không khí nh A, An, Bn tạo cảm giác thoải mái cho hànhkhách khi di chuyển Trong quá trình vận hành của đoàn tàu, điều cốt yếu nhất là

an toàn của đoàn tàu, đúng thời gian quy định để có thể nâng cao năng lực thôngqua trên tuyến Điều này trớc hết phụ thuộc rất nhiều vào ban lái máy.Ban láimáy có đợc đảm bảo tốt về môi trờng lao động, giúp cho họ có đợc sự minh mẫncần thiết trong khi vận hành đoàn tàu Với một số đầu máy mới của nớc ta hiệnnay nh D19E , D14E, D20E đã đợc trang bị điều hoà không khí trên ca bin giúpcho ban lái máy làm việc hiệu quả hơn và đảm bảo những tiêu chuẩn về môi tr-ờng, an toàn lao động và ban lái máy đã làm việc hiệu quả hơn hẳn so với cácloại đầu máy cha đợc lắp đặt hệ thống điều hoà không khí

Nh vậy, để cải thiện điều kiện làm việc của ban lái máy, yêu cầu hiện naycủa ngành đờng sắt là lắp đặt hệ thống điều hoà không khí cho các loại đầu máy

đang sử dụng mà cha đợc lắp đặt điều hoà không khí

Sau quá trình học tập trong trờng, đợc sự phân công của bộ môn ĐMTX và

sự hớng dẫn của TS Đỗ Việt Dũng, em đã đợc giao đề tài: “Tính toán nhiệt vàxây dựng phơng án lắp đặt máy điều hoà không khí cho ca bin đầu máy D12E” Đây là những nghiên cứu tính toán cụ thể cho đầu máy D12E nhng nócũng có thể sử dụng cho các loại đầu máy khác của đờng sắt Việt Nam với những

điều chỉnh cụ thể cho phù hợp với thực tế từng loại đầu máy

Chơng 1: Nghiên cứu về điều hoà không khí

Cho phơng tiện giao thông vận tải.

1.1 Các loại điều hoà không khí cho phơng tiện giao thông vận tải

1.1.1 Khái niệm về điều hoà không khí

Từ xa con ngời đã có ý thức tạo ra điều kiện tiện nghi cho cuộc sống xungquanh mình.Mùa đông thì sởi ấm còn mùa hè thì thông gió tự nhiên hay cỡngbức

Điều hoà không khí là một ngành khoa học nghiên cứu các phơng pháp côngnghệ và thiết bị để duy trì một môi trờng không khí phù hợp với một công nghệsản suất, chế biến hoặc tiện nghi đối với con ngời

Các đại lợng cần duy trì trong điều hoà không khí là:

5 Tiếng ồn và môi trờng tĩnh điện

Ngày nay mỗi ngành đều có những công trình riêng nghiên cứu về điều hoàkhông khí và ứng dụng riêng cho ngành mình Trong ngành giao thông vận tải,

điều hoà không khí cũng là hết sức quan trọng để phục vụ hành khách trên hànhtrình đi lại, di chuyển giữa các vùng mà không bị mệt mỏi và quan trọng nhất là

đảm bảo tiện nghi, điều kiện làm việc cho tài xế điều khiển các phơng tiện giaothông

1.1.2 Nguyên lý làm việc của điều hoà không khí

Hiện nay, trên thế giới có rất nhiều loại thiết bị lạnh, máy điều hoà khôngkhí,chúng đợc dùng vào rất nhiều mục đích khác nhau, trên các phơng tiện, địa

điểm khác nhau nhng chúng có điểm chung nhất đó là đều tuân theo chu trìnhlạnh đơn giản nhất đó là chu trình cacno ngợc

1.1.2.1 Chu trình cacno ngợc.

Chu trình cacno rất đơn giản không phải về mặt thiết bị mà nó đơn giản vì chỉbao gồm hai quá trình: đoạn nhiệt và đẳng nhiệt xen kẽ nhau Theo chu trìnhcacno ngời ta thấy rằng: Khi mọi điều kiện khác của vật chất không biến đổi nếu

ta lấy bớt nhiệt độ đi thì nhiệt độ của sẽ giảm xuống

Đồ thị của chu trình cacno ngợc

Quá trình nén đẳng nhiệt (2-3) : nhiệt độ của nó không thay đổi Nhiệt độ củachất làm lạnh đa truyền cho buồng chịu nhiệt Nhiệt độ của nó giữ nguyên Tk

Quá trình giãn nở đoạn nhiệt (3-4) : Chất làm lạnh qua xilanh giãn nở Nhiệt

độ chất làm lạnh giảm xuống từ Tk => T0

Kết quả của chu trình cacno ngợc là nhiệt từ vật có nhiệt độ thấp T0 đa truyềncho chất làm lạnh, do đó vật có nhiệt độ thấp đợc làm lạnh hay đợc giữ ở nhiệt độthấp Trong quá trình (2-3) nhiệt từ chất làm lạnh đa truyền cho vật có độ nóngcao Tk muốn thực hiện đợc nh vậy thì chất làm lạnh đợc biến đổi từ nhiệt độ thấplên nhiệt độ cao Muốn vậy phải tốn một công ALn Trong quá trình giãn nở chấtlàm lạnh lại sinh một công ALD Nh vậy công của chu trình cacno ngợc là AL =

ALn - ALD

Gọi

q0 là lợng nhiệt từ vật đợc làm lạnh nhả ra

Biểu thị bằng diện tích (a14b)

qk là lợng nhiệt mà vật có độ nóng cao thu vào

Biểu thị bằng diện tích (a23b)

AL là lợng nhiệt tơng đơng mà hệ thống làm lạnh

Biểu thị bằng diện tích (1234)

Khi đó ta có biểu thức:

qk = q0 + AL

Hiệu suất của chu trình làm lạnh:

- Quá trình 1-2 hơi đợc hút về máy nén ở trạng thái 1 trong vùng hơi ẩm Hơi

ẩm đợc xử lý rồi đi vào máy nén ở trạng thái khô Có đợc điều này là do trên máy

điều hoà nhiệt độ đợc lắp thêm một bình tách rời thể lỏng Trong đó sử dụng

nguyên lý: vận tốc chất làm lạnh giảm nhỏ đột ngột, chiều chuyển động của nó

thay đổi nên những giọt thể lỏng còn sót lại trong hơi chất làm lạnh rơi xuống và

quay về dàn bay hơi Hơi ra khỏi máy nén có trạng thái bão hoà khô 2

- Quá trình 2-3 là quá trình ngng tụ đẳng nhiệt Khi môi chất thải nhiệt ra môi

trờng Hơi chất làm lạnh đợc không khí làm lạnh nhờ quạt gió và các cánh tản

nhiệt lắp trên đờng ống của dàn nóng Nhờ đó chất làm lạnh chuyển sang thể

lỏng

- Quá trình 3-4 là quá trình giãn nở đoạn nhiệt có sinh công của môi chất trong

van tiết lu

- Quá trình 4-1 là quá trình bay hơi đẳng nhiệt trong thiết bị bay hơi để sinh

lạnh Nhiệt từ vật cần làm lạnh truyền vào chất làm lạnh Chất làm lạnh nhận

nhiệt và trở về trạng thái ban đầu Tiếp tục chu trình mới

1.1.3 Máy điều hoà không khí dùng cho không gian tĩnh tại.

Hiện nay, điều hoà không khí đã đợc sử dụng rộng rãi trong cuộc sống của

mọi gia đình Ngày càng có nhiều hãng điều hoà không khí mới ra đời với những

sản phẩm ngày càng hiện đại, tiết kiệm điện năng và có nhiều mẫu mã mới

Điều hoà không khí cho không gian tĩnh tại nh văn phòng hay gia đình nói

chung đợc chia làm hai loại dựa theo kết cấu của chúng là: Một khối và hai khối

Máy điều hoà một khối: Là loại máy có phần máy nén, dàn ngng tụ, dàn bay

hơi, quạt làm mát đợc bố trí trong cùng một khối

Hình 1-3: Sơ đồ máy điều hoà không khí một khối

Máy điều hoà một khối có các u điểm nh : Kết cấu nhỏ gọn, các đờng ốngnối giữa máy nén với dàn ngng tụ và dàn bay hơi đợc hàn kín lại với nhau nênhiện tợng mất môi chất làm lạnh gần nh không xảy ra Động cơ máy nén đợc làmmát bằng chính hơi của môi chất lạnh đi vào đầu hút của máy nén

Tuy nhiên do máy nén đặt gần dàn bay hơi nên tổn thất nhiệt lớn và gây ồntrong quá trình sử dụng

Máy điều hoà hai khối: Là loại máy đợc tách riêng phần dàn ngng tụ, máy

nén, quạt dàn ngng tụ làm một phần đợc đặt phía ngoài không gian tĩnh và phầndàn bay hơi, quạt dàn bay hơi, phần điều khiển của máy đợc đặt trong không giantĩnh tại Hai phần của máy đợc nối với nhau bằng đờng ống dẫn ga Tuỳ thuộcvào công suất làm lạnh của máy mà lựa chọn kích thớc ống dẫn ga cho phù hợp Một số thông số của máy điều hoà không khí hai khối:

Công suất

điện lạnh/sởi (W)

Lu lợng gió (m 3 /h)

Diện tích không gian lắp đặt (m 2 ) 10000/10300 220V/1/50Hz 3.84/4.6 900/940 520 < 15 13000/13500 220V/1/50Hz 5.2/6.0 1150/1250 520 15 - 30 18000/18500 220V/1/50Hz 8,7/9,9 1800/1950 750 30 - 40 21800/22400 220V/1/50Hz 8,7/9,5 1800/1950 920 40 - 50 28000/28500 220V/1/50Hz 13,2/14,1 2750/2800 1050 50-70

Ngoài ra phần diện tích lắp đặt còn dựa trên nhiều thông số khác của khônggian lắp đặt nh : Lợng ngời trong phòng, các nguồn nhiệt phát ra trong phòng, kếtcấu của phòng nh kính, bê tông hay hớng ánh sáng chiếu vào phòng…

Sơ đồ tổng thể máy điều hoà hai khối:

Hình 1-4: Dàn ngng tụ máy điều hoà nhiệt độ hai khối

Hình 1-5: Dàn bay hơi máy điều hoà không khí hai khối

Máy điều hoà hai khối có u điểm là không gây ồn trong quá trình sử dụng, tổnthất nhiệt ít Nhng lại có nhợc điểm là các đầu nối ống dẫn môi chất lạnh hay bị

hở dẫn đến mất môi chất Nên phải thờng xuyên bảo dỡng kiểm tra

1.1.4 Máy điều hoà không khí cho các phơng tiện vận tải.

Hiện nay trên các phơng tiện vận tải điều hoà không khí cũng đã đợc sử dụng

nh một công cụ tất yếu để phục vụ hành khách và cải thiện điều kiện làm việccho ngời điều khiển phơng tiện Điển hình cho các phơng tiện vận tải đang sửdụng điều hoà không khí là các loại ôtô, đầu máy, toa xe

Điều hoà không khí trên ôtô hiện nay chủ yếu sử dụng loại máy nén kiểu nửakín Công suất truyền cho máy nén đợc trích ra từ động cơ Thông qua bộ dây đaidẫn động và li hợp từ nối với trục của máy nén Các cửa gió trên ôtô đợc bố trítheo từng chỗ ngồi trên xe và có thể điều chỉnh đợc lợng gió cần thiết cho nhucầu của từng ngời

Sơ đồ tổng thể của máy điều hoà nhiệt độ trên ôtô:

Hình 1-6: bố trí tổng thể máy điều hoà không khí trên ôtô

Máy nén nửa kín làm việc với công suất trích ra từ động cơ nên hệ thống máyphát và ắc quy của ôtô sẽ không phải làm việc nhiều nên sẽ tăng đợc tuổi thọ củachúng và giảm bớt phức tạp cho ôtô

Tuy nhiên với loại máy nén chạy bằng cơ lấy công suất trực tiếp từ động cơ

ôtô nên nếu ôtô chạy ở tốc độ thấp máy nén sẽ không đủ tốc độ quay cần thiết,

nh vậy sẽ làm máy nén không đủ công suất, dẫn đến hệ thống lạnh làm việckhông hiệu quả Khi đó nhiên liệu cấp cho động cơ phải tăng thêm để đủ tốc độquay cần thiết cho máy nén Nh vậy sẽ tốn nhiên liệu hơn

1.2 Điều hoà không khí trên đầu máy,toa xe đang sử dụng.

1.2.1 Các hệ thống điều hoà không khí trên toa xe tại Việt Nam

1.2.1.1 Cấu tạo

Hệ thống máy điều hoà không khí trên toa xe về cơ bản cũng nh điều hoàkhông khí trong không gian tĩnh tại cũng đợc cấu thành từ nhiều bộ phận: máynén, dàn bay hơi, dàn ngng tụ, van tiết lu, van điện từ, bộ lọc, bình chứa lỏng, hệthống đờng ống nối các bộ phận, hệ thống điện, hệ thống đo lờng, hệ thống bảo

vệ, bảng điều khiển, dàn sởi các quạt gió, môi chất làm lạnh (ga), khung máy

- Máy nén: hút hơi môi chất làm lạnh có nhiệt độ và áp suất thấp ở dàn bay hơi

và nén môi chất lên áp suất cao, nhiệt độ cao để đẩy vào dàn ngng tụ, đảm bảo sựtuần hoàn trong hệ thống

- Dàn ngng tụ: chuyển hơi môi chất làm lạnh có nhiệt độ và áp suất cao sang

trạng thái lỏng có nhiệt độ và áp suất cao

- Dàn bay hơi: giúp cho môi lạnh lỏng thu nhiệt từ môi trờng đợc làm lạnh,

bão hoà và bay hơi

- Van tiết lu: điều chỉnh lu lợng và giảm áp suất, nhiệt độ của môi chất lạnh

lỏng vào dàn bay hơi

- Van điện từ: đợc bố trí trớc van tiết lu, khoá môi chất lạnh lỏng ở tại các bộ

phận có áp suất cao của hệ thống nhằm giúp máy thực hiện hút kiệt môi chất lạnhtrong các bộ phận có áp suất thấp giúp cho máy nén khi khởi động không bị nặngtải va đập thuỷ lực trong máy nén

- Bình chứa lỏng: đợc bố trí ngay sau dàn ngng, dùng để chứa môi chất làm

lạnh lỏng đã ngng tụ từ dàn ngng tụ ra, nhằm giải phóng bề mặt trao đổi nhiệtcho dàn ngng tụ, duy trì sự cấp lỏng cho van tiết lu một cách liên tục

- Bình tách lỏng: đợc bố trí sau dàn bay hơi, có chức năng tách hoàn toàn môi

chất làm lạnh lỏng còn sót trong quá trình hoá hơi tại dàn bay hơi, rồi tiết lu dần

về máy nén nhằm tránh sự cố va đập thuỷ lực đột ngột cho máy nén

- Bộ lọc: loại trừ các cặn bẩn cơ học ( mạt kim loại ) và tạp chất hóa học (hơi

ẩm, a xít) ra khỏi vòng tuần hoàn của môi chất lạnh, giúp bảo vệ máy nén, vantiết lu

- Hệ đo lờng và bảo vệ: đo và hiển thị các thông số kỹ thuật, bảo vệ máy khi

gặp sự cố

- Các quạt gió: dùng để giải nhiệt cỡng bức các giàn bay hơi, dàn ngng tụ.

Tham gia gián tiếp trong quá trình chuyển trạng thái của môi chất làm lạnh Đốivới quạt gió, dàn bay hơi còn có chức năng trộn đều khí tơi với khí hồi và tuầnhoàn không khí trong môi trờng đợc làm lạnh

Hiện nay trong ngành đờng sắt nớc ta đang sử dụng một số loại điều hoàkhông khí cho toa xe nh:

-Máy ĐHKK Thermo King LRV8T/10T/12T

Máy điều hoà không khí King KTC 2055A là loại máy có hệ thống lạnh và sởi

ấm hai chiều đợc lắp trên nóc toa xe

Nguồn điện sử dụng chính 3pha AC 380V 50Hz

Chất làm lạnh ( môi chất) R- 407C

H×nh 1-6: CÊu t¹o tæng thÓ ®iÒu hoµ kh«ng khÝ KING

Hình 1-7: Sơ đồ hệ thống máy lạnh KING

b - Các thông số kỹ thuật

Loại dầu bôi trơn cho máy nén Polyon ester BasedKhối lợng dầu bôi trơn nạp cho máy nén 3 lit

Công tắc bảo vệ ngăn áp suất cao :

+ Trị số áp suất cắt mạch bảo vệ

+ Trị số áp suất đóng mạch phục hồi

390 Psig ( 2,746 bar )

330 Psig ( 23,42 bar )Công tắc bảo vệ ngăn áp suất thấp:

+ Trị số áp suất cắt mạch bảo vệ

+ Trị số áp suất đóng mạch phục hồi

40 Psig ( 2,82 bar )

60 Psig ( 4,23 bar )Công suất thiết kế hệ thống lạnh 16000 kcal/h ( 62000 BTU/h )Công suất điện tiêu thụ 8KW ( max )/380V/50Hz

Động cơ quạt dàn bay hơi

c- Các chế độ làm việc của máy.

Các chế độ làm việc của máy ĐHKK King KTC 2055A phụ thuộc vào nhiệt

độ khí hồi trong toa xe và cách đặt nhiệt độ của các Thermosta:

Đợc thực hiện theo công điện 1710/ĐS - ĐMTX quy định về điều chỉnh nhiệt độtrong toa xe:

Thermosta TH1 = 250C TH2 = 270C TH3 = 230C

Tuỳ theo nhiẹt độ thực tế trong toa xe , máy ĐHKK có các chế độ làm việc sau :

- Khi nhiệt độ trong toa xe trên 270C máy làm việc ở chế độ toàn tải, bao gồm:

1 quạt gió dàn bay hơi, 2 quạt dàn ngng, 2 máy nén làm việc, dòng tổng của máy

là 14 - 15A

- Khi nhiệt độ trong toa xe trong khoảng 250C - 270C máy điều hoà không khíKing làm việc nửa tải bao gồm: 1 quạt dàn bay hơi, 2 quạt gió dàn ngng, 1 máynén làm việc, tổng dòng của máy là 9 -10A

- Khi nhiệt độ trong toa xe trong khoảng 23 - 250C máy ĐHKK King làm việc

ở chế độ thông gió chỉ có một quạt dàn lạnh làm việc, tổng dòng của máy là1,3A

- Khi nhiệt độ trong toa xe nằm trong khoảng dới 230C máy ĐHKK King làmviệc ở chế độ sởi ấm, tổng dòng của máy gần 10A

1.2.2 Các hệ thống điều hoà không khí trên đầu máy ở Việt Nam:

Trên đầu máy hiện nay đang vận hành của đờng sắt Việt Nam chỉ có một sốloại đầu máy đợc trang bị hệ thống điều hoà không khí trên ca bin nh: D14E,D19E, D20E Trong số này đầu máy D19E và D14E có hệ thống điều hoà khôngkhí cùng loại đang đợc sử dụng và khai thác nhiều nhất trên tuyến đờng sắt nớc tahiện nay

Giới thiệu hệ thống điều hoà không khí trên đầu máy D19E,D14E

Điều hoà không khí trên đầu máy D19E,D14E đợc bố trí trên nóc cabin của

đầu máy có kết cấu tơng tự nh loại máy điều hoà không khí một khối đợc sửdụng cho không gian tĩnh tại Là loại máy điều hoà một chiều (chỉ có khả nănglàm mát không khí)

Các thông số

1 Nguồn điện sử dụng 380V / 50Hz (đợc biến đổi từ dòng điện

một chiều sang dòng xoay chiều 3phanhờ bộ biến tần)

a) Bè trÝ ®iÒu hoµ kh«ng khÝ trªn ®Çu m¸y D19E

Hình 1-8:Bố trí điều hoà không khí trên đầu máy D19E

b) Sơ đồ hệ thống

Hình1-9: Sơ đồ tổng thể điều hoà không khí đầu máy D19E

Hình 1-10: Sơ đồ mạch điện điều hoà không khí đầu máy D19E

- Nguồn điện hỗ trợ: Khi đầu máy kéo tàu khách do đoàn tàu khách thờng cótoa xe công vụ phát điện tập trung 220V/380V nên có thể lấy nguồn điện từ toa

xe nhằm tiết kiệm cho máy phát điện phụ nạp cho acquy Khi đó nhờ bộ khởi

động từ KM2 có tiếp điểm phụ sẽ ngắt điện của bộ biến đổi Khi đó bộ biến đổi

sẽ không làm việc

- Trên đầu máy có hai ca bin 1 và 2, khi hệ thống điều hoà không khí đợc nối

điện ở ca bin nào thì ca bin còn lại sẽ đợc ngắt điện không hoạt động Nguồn3pha cấp cho động cơ không đồng bộ để dẫn động máy nén (M3), quạt dàn bayhơi (M2), quạt dàn ngng tụ (M1)

Nhận xét:

Do đầu máy D19E là loại đầu máy mới sản xuất với các ứng dụng tiên tiến và đã

có chủ trơng lắp ráp điều hoà không khí ngay từ khi chế tạo nên bố trí của hệthống điều hoà không khí trên ca bin đầu máy rất gọn và tiện lợi Hệ thống điềuhoà không khí với kết cấu nh điều hoà không khí một khối trong không gian tĩnhtại, thuận tiện cho việc di chuyển tháo lắp bảo dỡng sửa chữa, các đờng ống dẫnmôi chất làm mát đợc làm dày hơn, đảm bảo kín khít cho các đờng dẫn môi chấtlàm mát không bị rò rỉ trong quá trình sử dụng Với điều kiện rung, lắc các kếtcấu của máy điều hoà không khí đã đợc thiết kế chắc chắn, hệ thống máy nén đ-

ợc đặt trên hệ thống 3 lò xo cao su có tác dụng giảm va đập, rung động của máynén

Tuy nhiên, với hệ thống điều hoà không khí này trong quá trình sử dụng do máynén đặt phía trên nóc ca bin nên gây ồn trong ca bin Việc lắp đặt hệ thống nàycho các đầu máy khác gặp khó khăn do máy nén chạy bằng điện xoay chiều 3pha phải sử dụng bộ biến đổi điện DC-AC

1.3 Tiêu chuẩn về điều kiện làm việc của tài xế trên ca bin đầu máy.

1.3.1 Yêu cầu không khí của vùng làm việc vi khí hậu:

Các chỉ tiêu vi đặc trng cho điều kiện vi khí hậu trong các môi trờng làm việc baogồm: - Nhiệt độ không khí

Độ ẩmkhôngkhí (%)

Tốc độchuyển

độngkhôngkhí

chuyển bức xạnhiệt (W/m2)Tối đa Tối

thiểu

lạnh hoặc

bằng 80 0,4

diện tích cơ thể con

ng-ờiTrung

nóng

hoặcbằng 80

1,5Trung

bình

dới 25% diện tíchcơ thể con ngời

Ngoài ra trong ca bin, các trạm điều hành, các cơ sở mà công việc thực hiệngây căng thẳng thần kinh tâm lý cần đảm bảo giá trị nhiệt độ là 24-260C độ ẩmkhông khí dới 80% và tốc độ chuyển động không khí 0,5 m/s

Lần lấymẫu

Loại đầu máy

1 Khí CO

(mg/m3)

23

272627

40

2 Khí CO2

(mg/m3)

23

130011001000

1000900800

900800500

900800400

D19E(dBA)

D11H(dBA)

Cờng độ tiếng ồn khi tàu chạy với vận tốc >50 km/h, qua cầu, qua hầm, khi lêndốc và kéo còi đều vợt TCVSCP từ 7-12 dBA (Tiêu chuẩn Việt Nam cho phép là85dBA với thời gian làm việc 8h/ngày)

 Rung chuyển:

Đo và đánh giá theo TCVN vận tốc rung cm/s theo phơng thẳng đứng và

ph-ơng ngang ngay dới ghế ngồi của tài xế

Kết quả cho thấy: Tàu chạy với vận tốc >30km/h và lúc lên dốc rung chuyểncàng tăng Đầu máy D12E và đầu máy D9E khi chạy với vận tốc >60km/h đềuvợt TCVS ở tần số 16-32 Hz

1.3.3 Nghiên cứu điều kiện lao động của ban lái máy:

Tên nghề Công nhân lái đầu máy xe lửa

Đặc điểm vị trí của nghề -Vận hành đầu máy trên các tuyến đờng

-Mức gánh chịu thần kinh tâm lý nặng-Chịu sức ồn liên tục kéo dài

Số đơn vị khảo sát Xí nghiệp đầu máy Hà Nội, Yên Bái, Đà Nẵng, Vinh,

Sài Gòn, Nha TrangThời gian khảo sát 1982 => 1995

Cơ quan điều tra Bộ lao động

Viện Y học lao động trung ơngTrung tâm y tế dự phòng đờng sắt

Phơng pháp khảo sát -Khảo sát môi trờng tại vị trí làm việc

-Xác định mức độ nặng nhọc của các yếu tố độc hại

có ảnh hởng đến ngời lao động

 Kết quả khảo sát các yếu tố điều kiện lao động

Tên yếu tố điều kiện lao động Trị số - đặc tính

Vi khí hậu Nhiệt độ không khí trong ca bin đầu

máy diesel : Mùa hè 31-370C Mùa đông 15-170C

Căng thẳng thị giác Thời gian thị giác vận động so với trớc

khi làm việc tăng

Độ căng thẳng chú ý và mệt mỏi thần

kinh

Thời gian tập trung quan sát 95%ca

Độ đơn điệu của công việc Bấm còi, mở công tắc, quay vô lăng,

đạp công tắc chống ngủ gật 0,3-1 s/1 động tác

Mức gánh tải thần kinh xúc cảm khi

làm việc

Trách nhiệm lớn về tài sản và tínhmạng con ngời có ít thời gian để thựchiện nhiệm vụ

Nhận xét của trung tâm y tế dự phòng đờng sắt:

- Môi trờng làm việc rất xấu: nhiệt độ cao, tiếng ồn quá lớn 93-121 dBA vợt quátiêu chuẩn cho phép 8-31 dBA Dễ dẫn đến nguy cơ điếc nghề nghiệp

- Thời gian tập trung quan sát chiếm tới 95% thời gian ca

- Tính chất công việc của ngời lái tàu có đặc điểm rất biến động vì liên quan trựctiếp đến an toàn chạy tàu cho nên trớc hết là căng thẳng thần kinh tâm lý dễ dẫn

đến cao huyết áp, ăn uống mất ngon do tác động của tiếng ồn và rung sóc gâynên

Kiến nghị:

- Có chế độ nghỉ phép dài ngày ( 20 ngày/năm )

- Có chế độ ăn uống nghỉ ngơi đầy đủ

- Nâng cao điều kiện môi trờng lao động cho tài xế nh : lắp ghế chống rung, lắp

hệ thống điều hoà không khí để cách nhiệt, cách âm trên ca bin

Kết luận:

Nghề tài xế xe lửa có nguy cơ cao xảy ra tai nạn đâm, đổ tàu … dẫn đến hậu quảnghiêm trọng, gây tử vong nhiều ngời và bản thân tài xế nên xếp vào nghề đặcbiệt nặng nhọc, độc hại, nguy hiểm Quy định 1453/LĐTBXH ngày 13-10-1995phân loại lao động cho tài xế lái tàu là loại VI

Chơng 2: Xây dựng phơng án lắp đặt

điều hoà không khí cho cabin D12E

2.1 Giới thiệu chung về đầu máy D12E

Đầu máy D12E là loại đầu máy sản xuất năm 1985 tại Cộng Hoà Séc và đợc sửdụng ở nớc ta từ năm 1986 Đây là loại đầu máy truyền động điện một chiều-mộtchiều

Hiện nay: Xí nghiệp đầu máy Hà Nội đang quản lý và khai thác 22 chiếc

Xí nghiệp đầu máy Hà Lào đang vận dụng 5 chiếc

Xí nghiệp đầu máy Đà Nẵng đang vận dụng 13 chiếc

Tổng cộng hiện nay ngành đờng sắt đang quản lý 40 chiếc đầu máy D12Edùng để kéo cả tàu hàng và tàu khách

2.1.1 Tổng thể đầu máy D12E

TT

-Tốc độ tính toán: 16 km/h

-Lực kéo tính toán: 11700 KG

-Điện áp cấp điện: 220/380V

9 Điều kiện môi trờng vận hành -Phạm vi nhiệt độ: 5550C

-Độ ẩm lớn nhất: 95 %-Cự ly ray: 1000mm

-Dòng điện định mức : 1500A-Chế độ làm việc : Liên tục-Phơng thức làm mát : Cờng

ép không khí làm mát

-Dòng điện định mức :500A-Phơng thức kích từ : nối tiếp-Chế độ làm việc : Liên tục-Phơng thức làm mát : Cờng

ép thông gió ngoài

-Rộng : 2473 mm-Cao : 3854 mm

2.1.2 Gian động lực đầu máy D12E

Gian động lực đầu máy D12E đợc phân chia theo các khoang của mui máy

Mui thấp phía trớc đợc nối với thành cabin dùng để che các thiết bị hãm gió

ép Mui đợc lắp hai cánh cửa rộng để kiểm tra bảo dỡng và giải thể các thiết bịhãm gió ép

Mui giữa số 3 đợc nối với thành sau cabin và cũng là tủ điện chính Dùng đểche các thiết bị động lực và dẫn động Mui đặt ngăn cách giữa cabin và động cơdiesel tạo thành khoang hút gió làm mát động cơ diesel và máy phát điện chính.Ngoài ra trong khoang này còn bố trí quạt làm mát động cơ điện kéo của giáchuyển hớng trớc cửa hút của tuốc bin tăng áp và máy phát điện kích từ

Mui số 4 đợc bố trí quạt làm mát động cơ điện kéo của giá chuyển hớng sau.Hộp truyền động để quay quạt làm mát nớc Xung quanh quạt làm mát nớc là haigiàn nớc làm mát đợc tản nhiệt nhờ có các cánh tản nhiệt lắp trên đờng ống nớc.Quạt làm mát nớc có đờng kính 1000 đợc nối với hộp truyền động qua các

đăng ở phía sau cùng của đầu máy là máy nén gió đợc dẫn động từ hộp truyền

động bằng các đăng Nguồn chạy của máy nén truyền động đợc trích từ côngsuất của động cơ diesel

Hình 2-1 : Gian động lực đầu máy D12E

2.1.3 Cabin đầu máy D12E

Cabin đầu máy D12E đợc chế tạo từ thép tấm hình chữ C 60x40x3 đợc hànvới một lớp tôn bọc bên ngoài Cabin đợc đặt trên khung đầu máy qua 4 lò xotròn Hai cửa ra vào ở hai bên thành phía trái và phải ở phía trớc ca bin đợc hàncác cửa sổ cố định là loại của sổ có một lớp kính ở phía trái phải và phía trớc có

các cửa kính lớn, phía sau có các cửa kính nhỏ Thành phía trong của cabin vàtrần cabin đợc lót cách nhiệt, cách ẩm và đợc phủ bằng tấm ván sợi gỗ ép.

Bên trong ca bin có hai bàn điều khiển, ở đầu phía trớc bên trái đặt bàn điềukhiển chính có các bộ phận điều khiển và các đồng hồ đo ở thành bên của nó

đặt tay quay hãm tay ở đầu phía sau bên phải đặt bàn điều khiển phụ có cácdụng cụ điều khiển và các đồng hồ đo chủ yếu Trên hai bàn điều khiển có đặtcác ghế tựa mềm có thể điều chỉnh đợc

2.2 : Phơng pháp tính toán công suất lạnh của điều hoà không khí cho cabin đầu máy D12E.

2.2.1 : Tính lợng nhiệt cần giải.

2.2.1.1 Kết cấu thành cách nhiệt ca bin hiện tại:

Thành cách nhiệt cabin: Thành cabin đợc dựng bằng thép chữ C 60x40x3 Bênngoài bọc một lớp tôn dày 3mm Ngoài ra còn có các vật liệu cách nhiệt cách âm

và các tấm vách tạo thành

+Trần ca bin:

Trần ca bin đợc dựng từ khung thép chữ C

Bao gồm các lớp vật liệu: -2lớp tôn dày 3mm

-1lớp bông thuỷ tinh dày 60mm

-Có hai cửa sổ bằng kính một lớp dày : 6mm

-Có một lớp bông thuỷ tinh dày : 60mm

-Hai cöa sæ b»ng kÝnh mét líp dµy : 6mm

-Hai líp t«n mçi líp dµy : 3mm

-Mét líp b«ng thuû tinh dµy : 60mm

+ Cửa ca bin: cửa ca bin đợc lắp với thành bên ca bin bằng bản lề.

Vật liệu của cửa bao gồm:

- C¸ch nhiÖt víi khoang sau vµ tñ ®iÖn chÝnh cña ®Çu m¸y bµng mét líp t«ndµy : 3mm

Kết luận: Nh vậy với kết cấu hiện tại của ca bin đầu máy D12E do đã đợc

thiết kế từ lâu và không thiết kế để sử dụng điều hoà không khí nên kết cấu của

ca bin là không phù hợp và sẽ gây tổn thất nhiệt nhiều trong quá trình sử dụngmáy điều hoà không khí Vậy cần phải cải tạo lại ca bin đầu máy D12E Sau quátrình tìm hiểu và khảo sát một số loại đầu máy đang sử dụng điều hoà không khí

em xin đợc cải tạo lại ca bin đầu máy nh sau: Trên cơ sở vỏ ngoài ca bin là lớptôn đợc gắn lên các thanh thép khung ca bin ta sẽ lắp thêm các vật liệu cách âmcách nhiệt trên ca bin

2.2.1.2 Phơng án cải tạo thành cách nhiệt ca bin:

Trong quá trình chọn vật liệu: vật liệu đợc chọn phải đảm bảo độ bền và độcứng của thành ca bin và có tính năng cách nhiệt, cách âm, cách ẩm, phòng hoảtốt cho ca bin, có trọng lợng nhẹ và dễ lau chùi

+ Trần ca bin:

mở cửa ra vào ca bin vẫn thực hiện đợc

+ Ngoài ra các cửa sổ bằng kính đợc thay thế bằng cửa kính hai lớp mỗi lớpdày 6mm ở giữa hai lớp kính có khoảng cách 12mm chứa không khí

2.2.1.3 Tính toán truyền nhiệt thành cách nhiệt ca bin:

Tính năng cách nhiệt của thành cách nhiệt, dùng hệ số truyền nhiệt

k (W/m2.0C) biểu thị, đó là một trong các chỉ tiêu chất lợng để đánh giá tính năngcách nhiệt, trình độ kỹ thuật của đầu máy

Hệ số k đợc tính theo công thức : [1]

1

n

i i i

k F k

Thành cách nhiệt của ca bin có thể từ kết cấu mặt cắt của nó phân ra nhiềumảng kết cấu vật liệu đồng nhất và không đồng nhất Đối với mảng kết cấu nhiềulớp đồng nhất thì hệ số truyền nhiệt k tính theo công thức: [1]

Rtđ=(R’+2.R”)/3

Hệ số truyền nhiệt tơng đơng: [1]

Sau khi tìm đợc hệ số truyền nhiệt của trần, thành bên, thành đầu, cửa sổ và sàn

ca bin ta sẽ tính đợc hệ số truyền nhiệt ca bin theo công thức: [1]

n

td t

td

a

R a

K

1 1

1







k = k F tr tr k F tb tb k F td td k F cs cs k F s s k F ts ts

F

(W/m2.0C) Trong công thức trên:

 Ktr, ktb, ktd, kcs, ks, kts: Hệ số truyền nhiệt của trần, thành bên, thành đầu,cửa sổ và sàn ca bin và thành sau (W/m2.0C)

 Ftr , Ftb, Ftd, Fcs, Fs, Fts: Diện tích bề mặt truyền nhiệt của trần, thành bên,thành đầu, cửa sổ và sàn ca bin và thành sau (m2)

 F : Tổng diện tích truyền nhiệt của ca bin (m2)

Khi tính toán k, chọn các điều kiện biên nh sau:

Hệ số đối lu mặt trong ca bin: Đối với thành bên và thành đầu là at=8 (W/m2.0C) Đối với trần : at=8 (W/m2.0C)

Đối với sàn: at=6 (W/m2.0C)

Hệ số đối lu mặt ngoài ca bin:

Khi tàu dừng thì theo tiêu chuẩn là an= 16 (W/m2.0C)

Khi tàu chạy thì an thay đổi theo tốc độ của đầu máy ađm=7,34v0,656 (W/m2.0C) :Biến đổi theo tốc độ trong không khí khi đầu máy chạy ở các cấp tốc độ 40,80km/h Ta có ađm tơng ứng: ađm=35,62; 56,19 (W/m2.0C); abx=16 (W/m2.0C) Vậy an= ađm + abx=51,62; 72,19 (W/m2.0C)

Hiệu số nhiệt độ trong, ngoài lấy là 25 ~ 30 0C

 Tính hệ số truyền nhiệt trần ca bin:

Trần ca bin đợc chia ra các phần : vật liệu đồng nhất và không đồng nhất

- Vùng kết cấu đồng nhất: (Phần không có các thanh thép chữ C để tăng cứngtrần ca bin)

* TÝnh theo ph¬ng ph¸p chia vïng theo ph¬ng song song ph¬ng truyÒn nhiÖt

HÖ sè truyÒn nhiÖt tõng vïng tÝnh theo c«ng thøc

KÕt cÊu chia ra nh sau:

k l s





 = 2,0426 (W/m2.0C ) Trë kh¸ng nhiÖt R’ = 1/K1 = 0,4895 (m2.0C/W)