军用通信方舱的取暖和制热设备选择Word格式文档下载.docx

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中图分类号:

TM925.1文献标识码:

A

HeatingEquipmentSelectionofMilitaryCommunicationShleters

JiangHong

（The28thResearchInstituteofChinaElectronicsTechnologyGroupCorporation,Naniing210007,China）

Abstract:

Thetheoreticalcoolingloadofamilitarycommunicationshelterisoftenusedastheba—

sisfortheheatingequipmentselectionoftheshelter.However,theamountofheatabsorbedby

themetallicstructuralpartsinsidetheshelterisoftenneglectedinthecalculationofthecooling

load,causingtheamountofheatproducedbytheheatertObelessthantheactualcoolingloadof

theshelter,thusthetemperatureincreasecannotmeettherequirementsinrelatednationaland

militarystandards.Consideringtheamountofheatabsorbedbythemetallicstructuralpartsin—

sidetheshelter.thecoolingIoadofflshelteriScalculated.Thecharacteristicsofseveralkindsof

commonly—usedheatingequipmentareanalyzedandcompared,andtheheatingequipmentselec—

tionisdiscussed.Finally,someissuestobenotedintheinstallationoftheheatingequipmentand

thedesignoftheairductareadvanced.

Keywords:

militarycommunicationshelter;

heatingequipment;

coolingload;

metallicstructural

parts

0引言

随着军队现代化建设的不断推进,军用通信方

舱在我军的武器装备中已经得到广泛应用.由于装

备日益复杂化及战争条件日趋严酷,所以对军用通

信方舱性能的要求也越来越高,试验方法也越来越

严格这类方舱通常在较为严酷的外部环境下工作,

应为舱内的设备和人员提供良好,适宜的工作环

境I1],为此,必须为方舱选配适当的制冷设备和制热

设备.根据国军标GJB219B一2Oo5的要求,方舱的

收稿日期:

201l—O4—25

降温温差只有1O.C,而升温温差达3O.C,理论计算

出的方舱冷负荷量远远大于热负荷量.依据热负荷

总量选配的空调器能满足降温要求,却满足不了取

暖要求.本文重点讨论了取暖问题;

在冷负荷的计算

过程中不仅要考虑舱体内外温差传热,舱内空气的

吸热量,还要充分考虑方舱内金属结构件的吸热量.

本文以4m规格的通信方舱为例,进行了冷负荷的

计算.计算结果表明:

金属结构件的吸热量占总的冷

负荷量较大的比例.通过对几种常用制热设备分析

比较,选取合适的加热器,以满足用户方对技术指标

第2卷第4期江红:

军用通信方舱的取暖和制热设备选择77

的要求.

1技术指标要求[2]

1.1取暖

通信车应设有取暖装置.采用加热器的通信车

在环境温度为一3O.C的情况下,30min内能将车厢

内部温度上升到不低于0.C.采用汽车底盘自带供

暖设备取暖的通信车,取暖效果应满足原车要求.

1.2通风与降温

通信车内应通风良好,并设有电风扇或降温设

备.降温设备在通信车工作温度要求上限的环境中

应能正常工作,在环境温度为4O.C时,40min内能

将车厢内部稳定温度降低到不高于30.C.采用汽车

底盘自带降温设备降温的通信车,其降温效果应符

合原车要求.

为调节时间.

以4m规格的军用通信方舱为例,方舱的外形

尺寸为4400mm×

2438mmX2000mm.由于通信

方舱都装有大量的电子设备,需要4～6个机柜安装

电子设备,机柜均为钢骨架结构,机柜加上舱内其他

金属件的总质量约为800kg.

Pl一1.5×

48.8X（O+3O）一2196W

P2—1.005×

20X1.14×

（O+30）/0.5:

1374kJ/h一381.6W

P.一0.486×

g00×

20/0.5—

15552kJ/h一43g0W

P..l—P1+P2+P3—6897.6W

从以上计算结果可以看出,方舱冷负荷与舱内

金属结构件有很大关系,在计算方舱冷负荷时一定

要重视金属结构件的吸热因素.

2方舱的冷负荷计算3制热设备的特点

计算方舱内的冷热负荷的方法较多,常用的有

稳定传热计算法和不稳定传热计算法.考虑到这里

对计算精度的要求不高,本文采用稳定传热计算

法Ⅲ.

模拟方舱高低温试验场的实际环境和工况,当

舱外的环境温度达到一3O.C时,在30min内要使舱

内温度升至0.C,不考虑太阳辐射,方舱通风换气,

设备和人员的发热量,方舱的冷负荷主要为舱体内

外温差传热,舱内空气的吸热量和舱内金属结构件

的吸热量的总和.按下列公式计算:

1）舱体内外温差传热

P1一KFAt

（1）

其中,K为舱体传热系数,一般为1.5W/（m?

K）;

F为舱体平均几何面积;

At为舱体内外温差.

2）舱内空气的吸热量

尸=（CVrAt）/z

（2）

其中,C为空气的比定压热容,取C一1.005kJ/

（kg?

V为舱体的体积;

r为空气比重,取r一

1.14kg/m.;

At为舱体内外温差;

Z为调节时间.

（3）金属结构件的吸热量

冬季当舱外的环境温度达到一3O.C时,在

30min内要使舱内温度升至0oC,由于热传递需要

一

定的时间,金属结构件的温度估计从一3O.C升至

10.C,则:

P.一CmAt/Z（3）

其中,C为金属的比定压热容,取C一0.486kJ/

At为金属的温差;

rn为金属的总质量;

Z

般方舱的制热设备类型有军用空调,暖风机,

油汀和燃油加热器.下面介绍这些制热设备的特点.

3.1军用空调制热特点

普通空调的制冷是用压缩机对氟利昂加压,形

成高温高压气体,进入外侧的冷凝器,冷凝液化放

热,变成液体,同时向大气释放热量.液体氟利昂经

节流装置减压,内侧的蒸发器蒸发气化吸热,成为气

体,同时吸取室内空气的热量,从而达到降低室内温

度的目的.制热是利用相反的原理,但是要在环境温

度高于一5.C时使用,否则,空气中热量很少,将导

致热泵效率很低,甚至无法将空气中的热量"

抽"

到

室内.而军用空调要在一4o.C的环境温度运行,因

此军用空调的制热采取的是电加热方式.

军用空调利用氟利昂制冷是非常省电的,一般

每消耗1kw的电,能"

抽取"

1.5～2.5kw的热量.

使用电加热制热是直接将电能通过电阻发热的方式

转换为热,根据能量守恒原理,这种方式即便是把电

能1OO%的转换为热能（这几乎是不可能的）,每消耗

1kW电,也只能转换为1kW的热量.

使用整体空调时,要使空调出风,进风形成气流

内循环,需设计方舱风道.由于方舱较长,为保证方

舱内的温度均匀,风道一般布置在舱顶两侧,并且侧

向送风.

3.2暖风机制热特点

方舱暖风机的加热方法同空调～样采取的是电

加热方式,暖风机的特点是热效率99,噪音低,传

输热量快.其中的发热元件采用不锈钢电热管或正

78指挥信息系统与技术2011年8月

温度系数的热敏材料（PTC）制成的半导体加热元

件.暖风机还带多档调节,温度控制和超温断电安全

保护装置.

军用通信方舱使用的暖风机体积小,安装方便,

可固定在舱壁上.受方舱内部空间的限制,一般使用

两台暖风机,在方舱内呈对角线布置,以保证舱内温

度分布均匀.

3.3油汀制热特点

油汀是将电热管安装在散热片的腔体内部,在

腔体内电热管周围注有导热油,当接通电源后,电热

管周围的导热油被加热,沿散热管或散热片对流循

环,通过腔体壁表面将热量辐射出去,从而加热空间

环境.最大特点是:

散发的热量较大,即使在突然停

电的情况下,也会在很长时间内保持一定的温度;

它

不产生任何有害气体,元电器运行噪声.电热油汀取

暖器的表面温度较低,一般不超过85.C,让人感觉

较舒服.

油汀外形体积较大,在舱内占的空间较大,使用

时还要保持四周空气对流.油汀的预热时间较长,并

且功率过大,使用功率大多在1500~2000W之间.

3.4燃油加热器制热特点

燃油加热器是通过燃烧换热原理,以柴油作燃

料,加热交换器后,通过风机将热风送达方舱.广泛

应用于各类采暖要求高且需要快速升温的场所.

军用方舱的载车燃油选用柴油作为燃油,燃油

加热器可以直接从载车油箱接油管.工作电压为12

或24V直流电源.装配整流器可使用220V交流电

源,功耗小.燃油加热器结构紧凑,体积较小,在方舱

内外均可安装;

耗油量少,燃烧效率在8O以上,热

风出口温度可达15O.CL4].

使用燃油加热器时,考虑到方舱内温度要分布

均匀,在方舱底部要设计风道.

4制热设备的选择

方舱的降温一般是根据方舱的大小和计算热负

荷来选择空调,根据国军标的相关方舱的降温和升

温要求,方舱计算的热负荷量往往小于冷负荷量,而

空调的制冷量往往大于制热量,造成根据热负荷选

择的空调满足制冷要求,却满足不了升温要求,如上

述4m规格的某军用通信方舱,选择了2台FKW一

3OC/D型整体空调,每台的制热量为2000W,2台

4000W的制热量远远小于6897.6W的冷负荷.

为了满足升温所需制热量的要求,军用通信方

舱的制热设备一般选择空调加其他制热设备联合制

热的方式,共有2种可供选择的方案:

1）空调加暖风机或油汀

空调制热设备中,暖风机和油汀都是电能转换为

热能的加热方式,它们的电能消耗都较大.受方舱供

电电源,尤其备份电源发电机组供电的限制,选择暖

风机或油汀的功率一般在150o～2000W之间,上

述的4rrl规格军用通信方舱2台FKW一3OC/D型整体

空调加上2台l500W的暖风机总功率共计7000W,

遵循加热设备的制热功率应比冷负荷计算值高15的

原则:

6897.6×

ll5=7932.2W&

gt;

7000W.

由此看出,空调加暖风机或油汀的制热方式,其

总的制热量达不到升温要求,