地铁列车电加热器换热性能的数值计算与试验研究

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1、万方数据地铁列车电加热器换热性能的数值计算与试验研究张婷婷，朱羽松，臧建彬(同济大学机械与能源工程学院。上海201800)摘要：为改善地铁列车冬季车内热舒适性，需要在车内安装电加热器。采用CFD计算软件对某地铁列车电加热器进行换热性能模拟，得出电加热器表面及周围的温度场，再采用热工试验方法进行电加热器换热性能的测试，包括电热板和罩壳等各个面上不同位置的温度。测试结果与模拟结果吻合良好，表明：在地铁列车内，电加热器的表面温度均低于铁道行业标准规定的最高温度，同时验证了电加热器在地铁列车内的安装位置对提高电加热器的加热效率

2、是合理的。关键词：地铁列车；电加热器；换热性能DOI：10．3969／J．ISSN．2095-3429．2013．04．017中图分类号：TU831．3文献标识码：B文章编号：2095-3429(2013)04—0065—04NumericalComputationandExperimentalResearchofHeatTransferPerformancesoftheElectricHeaterfortheSubwayTrainZHANGTing-ting，ZHUYu—song，ZANGJian—bin(Ton西i

3、University，MechanicalandEnergyEngineeringCollege，Shanghai201800，China)Abstract：Theelectricheaterinthesubwaytrainisusedtoimprovethethermalcomfortableness．Thecomputationalfluiddynamicsmethodisusedtoanalyzetheheattransferperformance．Also，thermalengineeringexperimen

4、tistakentotesttheheattransferperformanceoftheelectricheater，includingthetemperatureofthedifferentpartsofthesurfaces．Asare-suh，thecalculatedresuhsareinreasonableagreementwiththelaboratorymeasurement．Thisgivesprovesthatthesurfacetemperatureoftheelectricheaterislow

5、erthanthehighesttemperatureofthestandardprovisionsoftherailwayindustry，andtheinstallationsiteoftheelectricheaterisreasonableforimprovingtheheatingefficiency．Keywords：subwaytrain；electricheater；heattransferperformance0引言随着城市轨道交通的发展，对轨道交通车辆内的舒适性要求也越来越高。而地铁车辆复杂的运营环

6、境和急剧变化的客员流量对空气调节设备的性能提出了更高的要求。地铁车辆常用的加热设备是翅管式电加热器，工作时通过电热丝把电能转变成热能，使电热管温度升高，再通过自然对流换热和辐射换热两种方式传给罩壳、周围空气和车厢的内壁，罩壳、周围空气和车厢的内壁也以同样的方式进行传热。电加热器的换热性能直接影响到车内的热舒适性。作者简介：张婷婷(1988一)，女，江苏人，硕士研究生，研究方向：列车空调性能；臧建彬(1973一)，男，上海人，博士，副教授，硕士生导师，研究方向：列车空调及建筑节能；朱羽松(1988一)，男，浙江人，硕士研

7、究生，研究方向：建筑节能。础152僦I65总第期第34卷_03万方数据铁道行业标准11B厂I'2704—1996《客车电暖采暖装置技术条件》规定：在环境温度为(18±2)cC时，罩壳的外表面温度应不高于68。C，电热元件散热部分通电1h其温度应小于180。C，且散热均匀。【1】目前客车车辆电加热器的换热性能是根据rI．B厂I'2704—2005《铁道客车电取暖器》规定的试验得出的121，由于客车车辆电加热器的换热方式是有限空间自然对流换热和辐射换热的复合换热，电热管和罩壳的表面温度变化规律非常复杂。采用一般的理论计算方

8、法较难得到准确结果。因此本研究采用试验方法和CFD方法进行研究。1数值模拟计算1．1数学模型本模拟计算采用realizablek噌模型[31。该模型在工程应用上的准确性已经得到了大量的试验验证，精度可靠，且相对于大涡模拟等，计算量要小很多。realizable七一模型的控制方程如下：旦掣+div(NY6)=div(如踯)峨(1)o