Ways to Manage Heating Inertia
Loading...
Date
2017
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan, Dnipro
Abstract
EN: Purpose. The research paper proposes to estimate the effect of heat inertia of the water heating system, in transient operation modes, on the temperature condition in the passenger car, as well as to offer technical solutions intended to reduce the heating system inertia effect and to maintain a stable temperature condition in the passenger car premises in transitional modes of the heating system. Methodology. The author developed the method for controlling the heat transfer of heating system pipes with the help of regulating casing. To control the heating system and the heat transfer of heating pipes, two types of temperature control sensors were used in the passenger car: certain sensors interacted with regulatory casings, while the others interacted with high-voltage tubular heating element control devices. To assess the efficiency of heat interchange regulation of heating pipes and the heating system control, with installed regulating casings, the operation of the heating system with regulating casings and two types of sensors was mathematically modelled. Mathematical modelling used the experimental test data. The results of experimental tests and mathematical modelling were compared. Findings. Currently in operated passenger cars, control of heating appliances is not constructively provided. Automatic maintenance of the set temperature in a passenger car is limited to switching on and off of high-voltage tubular heating elements. The use of regulating casings on heating pipes allows reducing the effects of heat inertia and maintaining stable thermal conditions in a passenger car, using the heating system as a heat accumulator, and also provides the opportunity to realize an individual control of air temperature in the compartment. Originality. For the first time, the paper studied the alternative ways of regulating the temperature condition in a passenger car. Using of the heating system as a heat accumulator. Practical value. The regulation of the heat transfers of the heating pipes by regulating casings allows reducing the effect of thermal inertia of the heating system on the temperature condition in a passenger car, implementing individual adjustment of air temperature in a compartment within 40% of the power of the heating pipe section, using the heating system as a heat accumulator.
UK: Мета. У науковій роботі передбачається оцінити вплив теплової інертності водяної системи опалення (при перехідних режимах роботи) на температурний режим у пасажирському вагоні. А також запропонувати технічні рішення, спрямовані на зниження впливу теплової інертності системи опалення та підтримання сталого температурного режиму в приміщеннях вагона на перехідних режимах системи опалення. Методика. Розроблено спосіб керування тепловіддачею обігрівальних труб системи опалення за допомогою регулюючих кожухів. Для управління системою опалення та тепловіддачею обігрівальних труб використані два типи датчиків контролю температури повітря в вагоні: одні взаємодіяли з регулюючими кожухами, а інші – з приладами автоматики управління (нагрівальними високовольтними ТЕНами). Для оцінки ефективності регулювання тепловіддачі опалювальних труб та управління системою опалення з встановленими регулюючими кожухами математично змодельована робота системи опалення з регулювальними кожухами, з використанням двох типів датчиків. Для математичного моделювання використані дані експериментальних випробувань. Проведено порівняння результатів експериментальних випробувань та математичного моделювання. Результати. На даний час в експлуатованих пасажирських вагонах управління приладами опалення конструктивно не передбачено. Автоматична підтримка заданої температури в пасажирському вагоні зводиться до включення і виключення високовольтних ТЕНів. Застосування регулюючих кожухів обігрівальних труб дозволяє знизити вплив теплової інертності опалення для підтримки стійкого теплового режиму в пасажирському вагоні, використовувати систему опалення як тепловий акумулятор, а також дає можливість реалізувати індивідуальне регулювання температури повітря в купе. Наукова новизна. Автором вперше досліджені альтернативні способи регулювання температурного режиму в вагоні. Використані системи опалення як акумулятори тепла. Практична значимість. Стабілізація тепловіддачі опалювальних труб регулюючими кожухами дозволяє знизити вплив теплової інертності системи опалення на температурний режим повітря в вагоні, реалізувати індивідуальне регулювання температури повітря в купе в межах 40 % від потужності ділянки обігрівальних труб, а також використовувати систему опалення як акумулятор тепла.
RU: Цель. В научной работе предполагается оценить влияние тепловой инертности водяной системы отопления (при переходных режимах работы) на температурный режим в пассажирском вагоне. А также необходимо предложить технические решения, направленные на снижение влияния тепловой инертности системы отопления и поддержание устойчивого температурного режима в помещениях вагона на переходных режимах системы отопления. Методика. Разработан способ управления теплоотдачей обогревательных труб системы отопления с помощью регулирующих кожухов. Для управления системой отопления и теплоотдачей обогревательных труб использованы два типа датчиков контроля температуры воздуха в вагоне: одни взаимодействовали с регулирующими кожухами, а другие – с приборами автоматики управления (нагревательными высоковольтными ТЭНами). Для оценки эффективности регулирования теплоотдачи отопительных труб и управления системой отопления с установленными регулирующими кожухами математически смоделирована работа системы отопления с регулировочными кожухами, с использованием двух типов датчиков. Для математического моделирования использованы данные экспериментальных испытаний. Проведено сравнение результатов экспериментальных испытаний и математического моделирования. Результаты. В настоящее время в эксплуатируемых пассажирских вагонах управление приборами отопления конструктивно не предусмотрено. Автоматическое поддержание заданной температуры в пассажирском вагоне сводится к включению и выключению высоковольтных ТЭНов. Применение регулирующих кожухов обогревательных труб позволяет снизить влияние тепловой инертности отопления для поддержания устойчивого теплового режима в пассажирском вагоне, использовать систему отопления как тепловой аккумулятор, а также дает возможность реализовать индивидуальное регулирование температуры воздуха в купе. Научная новизна. Автором впервые исследованы альтернативные способы регулирования температурного режима в вагоне. Использованы системы отопления как аккумулятор тепла. Практическая значимость. Стабилизация теплоотдачи обогревательных труб регулирующими кожухами позволяет снизить влияние тепловой инертности системы отопления на температурный режим воздуха в вагоне, реализовать индивидуальное корректирование температуры воздуха в купе в пределах 40 % от мощности участка обогревательных труб, а также использовать систему отопления как аккумулятор тепла.
UK: Мета. У науковій роботі передбачається оцінити вплив теплової інертності водяної системи опалення (при перехідних режимах роботи) на температурний режим у пасажирському вагоні. А також запропонувати технічні рішення, спрямовані на зниження впливу теплової інертності системи опалення та підтримання сталого температурного режиму в приміщеннях вагона на перехідних режимах системи опалення. Методика. Розроблено спосіб керування тепловіддачею обігрівальних труб системи опалення за допомогою регулюючих кожухів. Для управління системою опалення та тепловіддачею обігрівальних труб використані два типи датчиків контролю температури повітря в вагоні: одні взаємодіяли з регулюючими кожухами, а інші – з приладами автоматики управління (нагрівальними високовольтними ТЕНами). Для оцінки ефективності регулювання тепловіддачі опалювальних труб та управління системою опалення з встановленими регулюючими кожухами математично змодельована робота системи опалення з регулювальними кожухами, з використанням двох типів датчиків. Для математичного моделювання використані дані експериментальних випробувань. Проведено порівняння результатів експериментальних випробувань та математичного моделювання. Результати. На даний час в експлуатованих пасажирських вагонах управління приладами опалення конструктивно не передбачено. Автоматична підтримка заданої температури в пасажирському вагоні зводиться до включення і виключення високовольтних ТЕНів. Застосування регулюючих кожухів обігрівальних труб дозволяє знизити вплив теплової інертності опалення для підтримки стійкого теплового режиму в пасажирському вагоні, використовувати систему опалення як тепловий акумулятор, а також дає можливість реалізувати індивідуальне регулювання температури повітря в купе. Наукова новизна. Автором вперше досліджені альтернативні способи регулювання температурного режиму в вагоні. Використані системи опалення як акумулятори тепла. Практична значимість. Стабілізація тепловіддачі опалювальних труб регулюючими кожухами дозволяє знизити вплив теплової інертності системи опалення на температурний режим повітря в вагоні, реалізувати індивідуальне регулювання температури повітря в купе в межах 40 % від потужності ділянки обігрівальних труб, а також використовувати систему опалення як акумулятор тепла.
RU: Цель. В научной работе предполагается оценить влияние тепловой инертности водяной системы отопления (при переходных режимах работы) на температурный режим в пассажирском вагоне. А также необходимо предложить технические решения, направленные на снижение влияния тепловой инертности системы отопления и поддержание устойчивого температурного режима в помещениях вагона на переходных режимах системы отопления. Методика. Разработан способ управления теплоотдачей обогревательных труб системы отопления с помощью регулирующих кожухов. Для управления системой отопления и теплоотдачей обогревательных труб использованы два типа датчиков контроля температуры воздуха в вагоне: одни взаимодействовали с регулирующими кожухами, а другие – с приборами автоматики управления (нагревательными высоковольтными ТЭНами). Для оценки эффективности регулирования теплоотдачи отопительных труб и управления системой отопления с установленными регулирующими кожухами математически смоделирована работа системы отопления с регулировочными кожухами, с использованием двух типов датчиков. Для математического моделирования использованы данные экспериментальных испытаний. Проведено сравнение результатов экспериментальных испытаний и математического моделирования. Результаты. В настоящее время в эксплуатируемых пассажирских вагонах управление приборами отопления конструктивно не предусмотрено. Автоматическое поддержание заданной температуры в пассажирском вагоне сводится к включению и выключению высоковольтных ТЭНов. Применение регулирующих кожухов обогревательных труб позволяет снизить влияние тепловой инертности отопления для поддержания устойчивого теплового режима в пассажирском вагоне, использовать систему отопления как тепловой аккумулятор, а также дает возможность реализовать индивидуальное регулирование температуры воздуха в купе. Научная новизна. Автором впервые исследованы альтернативные способы регулирования температурного режима в вагоне. Использованы системы отопления как аккумулятор тепла. Практическая значимость. Стабилизация теплоотдачи обогревательных труб регулирующими кожухами позволяет снизить влияние тепловой инертности системы отопления на температурный режим воздуха в вагоне, реализовать индивидуальное корректирование температуры воздуха в купе в пределах 40 % от мощности участка обогревательных труб, а также использовать систему отопления как аккумулятор тепла.
Description
E. Biloshytskyi: ORCID 0000-0002-2424-8479
Keywords
heating of passenger cars, free convection, heat transfer, heat accumulator, опалення пасажирських вагонів, природна конвекція, тепловіддача, акумулятор тепла, отопление пассажирских вагонов, естественная конвекция, теплоотдача, аккумулятор тепла, ПКТБ
Citation
Biloshytskyi, E. Ways to Manage Heating Inertia / E. Biloshytskyi // Наука та прогрес транспорту. – 2017. – № 4 (70). – С. 106–116. – doi: 10.15802/stp2017/109632.