Системы вентиляции обитаемых объектов транспортных средств

Одним из основных элементов оборудования обитаемых объектов (кабины, кузова, контейнера и др.) ТС является система вентиляции.

Кузова ТС имеют ограниченные размеры: на каждого человека, находящегося в кузове, приходится 0,4… 1,2 м3 объема внутреннего помещения. При таком сравнительно малом объеме в отсутствие вентиляции быстро расходуется кислород и накапливаются продукты дыхания человека и вредные вещества (отработавшие газы, пары топлива и т.д.), повышаются влажность и температура воздуха. Основным условием хорошей вентиляции кузова является воздухообмен. Необходимость в интенсивном воздухообмене подтверждается данными, приведенными в таблице.

Таблица. Влияние характера работы водителя на воздухообмен в кузове

  Объем, л

Характер работы водителя

Число ды­хательных движений в минуту

потреб­ляемого

воздуха

кисло­рода 02

выде­ленного углекис­лого газа С02

В состоянии покоя 15 12 0,5

0,4

Легкая работа (дви­жение по ровному малозагруженному шоссе) 17 18 0,9

0,75

Работа средней тя­жести (движение по пересеченной мест­ности) 19 32 1,6

1,5

Тяжелая работа (дви­жение в условиях бездорожья) 22 52 2,6

2,4

Очень тяжелая работа (движение в сложной обстановке в условиях бездо­рожья) 01 60 3,0

3,0

Повышенное содержание С02 в воздухе приводит к нежелательным последствиям. Например, при 0,1%-ной концентрации С02 в воздухе в течение 2… 4 ч у водителя и пассажиров возникает ощущение духоты, а при 5%-ной — в течение 30 мин наступает состояние, опасное для жизни. Наличие большого количества паров бензина также оказывает отрицательное воздействие. Если их концентрация в течение рабочего дня составляет 0,5 %, то у водителя и пассажиров появляются головная боль, кашель, боль в области желудка и раздражение слизистой оболочки глаз. Воздействие в течение 1 ч паров бензина, концентрация которых составляет 40 %, может привести к смертельному исходу.

Таким образом, кузов должен быть надежно изолирован от попадания отработавших газов и паров бензина. Содержание в нем при закрытых окнах оксида углерода не должно превышать 0,01 мг/л, а углекислого газа —1,5 мг/л.

В системе вентиляции ТС, работающих в запыленной местности, а также двигающихся в колоннах, необходимо устанавливать специальные фильтры, очищающие воздух от пыли и ядовитых компонентов отработавших газов. При температуре окружающей среды, превышающей 35…40°С, воздух, поступающий в кузов, необходимо охлаждать с помощью кондиционеров. При понижении температуры окружающей среды воздух, поступающий в кузов, наоборот, необходимо подогревать с помощью теплообменника, расположенного в воздуховоде.

Вентиляция кузова может быть естественной, принудительной и комбинированной. Естественная вентиляция происходит при открытых окнах, люках или специальных воздухозаборниках. Ее эффективность во многом зависит от скорости движения. Учитывая, что ТС высокой проходимости в тяжелых условиях бездорожья двигаются с небольшими скоростями, рассчитывать на естественную вентиляцию при этом не приходится. Поэтому в настоящее время осуществляется либо принудительная, либо комбинированная вентиляция кузовов.

Для обеспечения подачи воздуха в салон и преодоления аэродинамического сопротивления воздуховодов и других элементов (теплообменник, фильтрующие элементы) используют вентиляторы осевого, радиального, диаметрального, диагонального и других типов. Наиболее широкое распространение получили двух- консольные радиальные вентиляторы, так как при сравнительно малых размерах они обеспечивают большую подачу.

Для привода вентиляторов применяют электродвигатели постоянного тока. Частоту вращения электродвигателя и соответственно рабочего колеса вентилятора регулируют с помощью двух- или трехступенчатого переменного резистора, включенного в электрическую цепь электродвигателя.

Забор воздуха осуществляется снаружи кузова из наименее запыленной зоны с максимальным давлением, возникающим при движении. Обычно воздухозаборник располагают на крыше кабины. В нем устанавливают водоотражательные перегородки на случай дождя, жалюзи и крышки, приводимые в действие из кабины.

Воздуховоды являются важным элементом системы вентиляции. От исполнения воздуховодов зависят многие параметры системы (масса, шумность, комфортность салона и т.д.). Их изготавливают из тонколистовой стали, алюминия, резиновых шлангов или пластмассовых труб. В качестве воздуховодов желательно использовать коробчатые элементы кузова. Металлические стенки воздуховодов покрывают шумоизолирующими материалами. Размеры и длина воздуховодов определяются формой и размерами салона, а также числом находящихся в нем людей. Сечение воздуховодов зависит от их протяженности (его площадь примерно 500 мм2 на 1 м длины).

Эффективное распределение воздуха в салоне кузова обеспечивается воздухораспределителями. Насадки воздухораспределителей имеют различную форму (круглая, щелевидная и др.) в зависимости от их расположения (у панели приборов, стекла ветрового окна, ног водителя и т.д.). В насадках устанавливают заслонки, поворотные жалюзи, и направляющие пластины.

Для нормального функционирование вентиляции в кузове должны быть предусмотрены выходы воздуха. Их располагают в местах наименьшего давления обтекающего потока воздуха на внешней поверхности кузова, а также с учетом организации движения потока воздуха в салоне, чтобы исключить сквозняки.

Скорость потока воздуха не должна превышать, 0,3 м/с при температурах ниже 10 °С и 1,5 м/с — при температурах выше 10 °С.

Технико-экономические показатели системы вентиляции существенно зависят от аэродинамических параметров вентилятора.

Воздух, поступающий в кузов ТС, может быть засорен пылью. Запыленность воздуха вокруг движущейся машины — переменная величина, зависящая от типа и состояния почвы, количества пыли на дорожном покрытии, влажности, температуры и скорости движения воздуха, скорости и числа двигающихся машин и т.д.

Основными характеристиками пыли являются ее плотность, химический и дисперсный состав.

Таблица. Химический состав пыли

Тип почвы

Размер частиц, мкм

Массовая доля вещества, %
С02 Si02 AI2O3C Fe02 CaO
Лессовая

Менее 1

10,11 38,98 24,85 14,09

5… 10

5,29 62,21 17,34 7,05

10…250

3,12 77,42 10,68 4,81
Подзолистая

Менее 1

0,03 56,66 32,19 3,44

5… 10

79,12 12,29 1,23

10…250

89,36 1,13

Таблица. Дисперсный состав пыли

Тип почвы Массовое содержание частиц, %, размером, мкм
менее 5 5…50 более 50
Суглинистый чернозем 37 53 10
Суглинистая 28 32 40
Песчаная Менее 10 Менее 15 Менее 87

Химический состав пыли определяет характер ее влияния на организм человека. Основную массу дорожной пыли составляет диоксид кремния. В мелких фракциях пыли его заметно меньше. В мелкодисперсную пыль легко превращаются сухие лессовые почвы. Такая пыль, поднятая машинами в воздух, долго не оседает.

Запыленность воздуха зависит также от времени года и природно-климатических условий, в которых эксплуатируется ТС. Например, при высокой температуре воздуха и его низкой влажности верхний слой почвы без твердого покрытия пересыхает. При этом на уровне капота концентрация пыли может достигать 200 мг/м3 (при концентрации пыли 300 мг/м3 видимость дороги составляет 5…8 м, а при 1200 мг/м3 теряется полностью). С увеличением расстояния от поверхности дороги запыленность резко уменьшается. Так, на уровне крыши кабины грузовой машины концентрация пыли составляет 1/3 концентрации на уровне буфера.

Запыленность воздуха в кабине ТС, не имеющего системы обеспыливания воздуха, колеблется в широких пределах и зависит от герметичности кабины, места установки воздухозаборника, системы вентиляции и других факторов. Уменьшить попадание пыли в кабину можно, повышая ее герметичность, поднимая как можно выше воздухозаборник и применяя пылеулавливание. Эффективность пылеулавливания оценивается отношением массы уловленной пыли к ее общей массе в воздухе, подаваемом в кабину.

Самым распространенным способом очистки воздуха является его фильтрация. Фильтры изготавливают из картона, синтетических волокон и пенопластов. Однако, учитывая, что такие фильтры отличаются малой пылеемкостью, воздух, подаваемый в них, нужно предварительно очищать, например инерционными пылеотделителями.

Инерционное осаждение частиц пыли происходит при криволинейном движении запыленного воздуха под действием центробежных и кориолисовых сил. При этом на поверхность осаждения отбрасываются потоком воздуха частицы, масса или скорость которых велика.

На эффективность жалюзийного пыле отделителя значительное влияние оказывают скорость запыленного воздуха перед пластинами, размер и плотность вещества частиц, направление отсоса пыли из пылесборника, конструкция решетки и пылесборника. Эффективность пылеулавливания не превышает 0,8 при скорости запыленного воздуха в воздухозаборнике до 20 м/с и расходе воздуха на выброс пыли не менее 9… 10 % общего расхода. Дальнейшее увеличение скорости воздуха в воздухозаборнике приводит к существенному росту аэродинамического сопротивления при незначительном повышении эффективности.

На эффективность пылеулавливания жалюзийных пылеотделителей влияет степень раскрытия пластин (расстояние между ними), которая обычно составляет 4…6 мм. Снижение степени раскрытия приводит к возрастанию аэродинамического сопротивления. Применение решеток с переменным шагом, уменьшающимся по ходу движения воздуха, повышает эффективность пылеотделения.

С ростом, количества отсасываемого с пылью воздуха эффективность пылеотделения повышается, но при этом возрастает расход энергии на привод вспомогательного вентилятора, отсасывающего пыль. Скорость воздуха, удаляемого из пылесборника, должна составлять не ниже 60… 70 % скорости воздуха на входе в пылеотделитель. Отсасывать пьщь из полости пылесборника можно эжектором, использующим энергию отработавших газов двигателя машины, а также вентилятором с электроприводом.

Из всего многообразия фильтрующих материалов, применяемых в системах обеспыливания, можно выделить три группы: тканевые (из натуральных, синтетических и минеральных волокон), нетканые (войлок, бумага, картон, иглопробивные материалы) и ячеистые (пенопласт, губчатая резина). Существенным недостатком фильтра любого типа является необходимость его замены или восстановления (регенерации).

Органические материалы естественного происхождения (хлопок, шерсть и др.) малопригодны для изготовления фильтрующих элементов, так как отличаются низкой теплостойкостью, высокой влагоемкостью и склонностью к гниению. Искусственные синтетические материалы (волокна из капрона, нитрона, лавсана и др.), а также неорганические материалы искусственного происхождения (стеклянные, углеродные) обладают большей теплостойкостью (до температур не ниже 120 °С), водостойкостью (кроме лавсана), устойчивостью к истиранию, высокой, эффективностью пылеу-лавливания (0,9 и более), стойкостью к воздействию грибков и бактерий. Из ячеистых материалов следует выделить пенополиуретан (с сообщающимися ячейками). Фильтры на его основе обеспечивают эффективность пылеулавливания 0,7…0,8.

Конструкции воздухоочистителей, устанавливаемых на автотранспортных средствах, отличаются многообразием. Наиболее перспективный воздухоочиститель с картонным фильтрующим элементом применяется все чаще, так как он эффективен в любых условиях работы и задерживает более 99 % частиц размером свыше 2 мкм. Наилучших результатов по очистке воздуха от пыли можно достичь при использовании не гладкого, а рифленого картона с глубиной рифления 0,25 …0,3 мм. Картон в фильтре складывается «гармошкой» и образует чаще всего «многолучевую звезду», вписанную в кольцо.

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.