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      軌道車用空調電加熱器設計淺談

      2021-02-02

          車輛空調用強制通風電加熱器相關標準及設計應用常用的車輛用空調強制通風用電熱器標準是鐵標TB/T2704-2016《鐵路客車及動車組電取暖器》,對于出口歐洲的車輛用空調內強制通風的電加熱器可依據參考法國標準NF F 13-835《Railway rolling stock-Electric air heaters shielded ele-ments,with forced ventilation》。

          TB/T 2704-2016《鐵路客車及動車組電取暖器》是在TB/T 2704-2005《鐵路客車電取暖器》基礎上,主要增加了強制通風電取暖器相關內容,對強制通風電取暖器噪音和熱惰性進行了規定,為動車組用電取暖器提供了設計、試驗和檢驗標準。NF F 13-835《Railway rolling stock-Electric air heatersshielded elements,with forced ventilation》規定了鐵道車輛用強制通風套管式空氣電加熱器的性能、批準條件、產品的檢驗及試驗條件。兩個標準各有側重點,在設計、驗證時可相互參考,合理指導設計。

          電加熱器設計方案階段,可參考NF F 13-835標準關于功率密度≤120 k W/m2和單位載荷(光管≤2.2 W/cm2;翅片管≤3.6 W/cm2)的規定,結合安裝布局,對電熱器功率要求進行可行性評估;對此兩項參數不能滿足標準規定的電熱器要及時與車廠方溝通,修改設計方案,以在方案階段有效控制風險,避免裝車運行的安全風險和運行穩定可靠性。電加熱器詳細設計階段,須嚴格執行TB/T 2704-2016標準,該標準在試驗和檢驗等方面要求較NF F 13-835標準規定的更詳細,在一些試驗項點較法標全面,如噪音、啟動電流、變形、沖水、低溫、濕熱態介電、高壓回路漏電測量、難燃試驗、接地電阻、泄漏電流和超溫保護性能等可能直接影響安全可靠運用的試驗項點等。

          電加熱器設計和安裝車輛用電加熱器主要由安裝框架、管式加熱元件(翅片管或光管)、超溫保護元件等組成。加熱器本體保護元件一般有一級超溫保護器和二級超溫保護器,一級超溫保護器為自動復位型,二級保護器須人為干預復位。表1電加熱器主要設計項點及建議序號項點建議或參考依據1功率設計按NFF13835或JB/T 4088-2012標準校驗加熱器的功率密度和單位載荷,設計合理的加熱器設計方案(功率密度、單位載荷符合標準)2電加熱器安裝框架及緊固件采用耐熱不銹鋼材質加熱元件按JB/T 4088-2012,JB/T2379-1993標準要求4電線高溫區域采用耐高溫200℃阻燃電線電纜,其他區域引線采用低煙無鹵導線或依客戶技術條件要求連接器或接線端子滿足客戶技術要求下考慮便于維護的接線方式空調內電加熱器安裝注意氣流均勻、防水絕緣等事項。

          空調機組內電加熱器安裝位置首先應確保加熱器發熱元件處于通風暢通區域,局部的通風不暢可能導致加熱管局部表面溫度過高,存在安全風險。空調機組內主電加熱器的安裝位置如圖1所示,其一般安裝在蒸發器下游,這時需注意加熱器與冷凝水盤上沿的相對關系,在設計時,加熱器的下排電加熱管與水盤上沿高度H應盡量小;如果條件允許,使加熱器最下排管在水盤高度之上;當無法滿足時,同時適當加大L尺寸,以保證氣流均勻吹過下排加熱管或通過CFD氣流流場模擬分析較合理確定結構布局,確保氣流均勻通過蒸發器和電加熱器,同時考慮夏季制沒過加熱器管,在樣機開發試驗時,須進行必要的試驗驗證

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