Dồ án tốt nghiệp GVHD : TS Đỗ Việt dũng
Lời nói đầu
Trong những năm gần đây các phơng tiện giao thông vận tải ngày càng phát
triển đã giúp cho con ngời đi lại giữa các vùng miền dễ dàng và thoải mái hơn.
Ngành đờng sắt của ta có những tuyến đờng xuôi Nam ngợc Bắc qua những vùng
khí hậu khác nhau với đặc thù nhiệt độ của nớc ta là nóng ẩm và mùa đông là sự
chênh lệch nhiệt độ giữa hai miền Nam Bắc. Cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ
thuật và để phục vụ hành khách đợc tốt hơn, giúp cho hành khách thoải mái khi di
chuyển, nâng cao tính cạnh tranh với các ngành khác.Việc điều hoà không khí trên
đoàn tàu đã đợc chú trọng hơn rất nhiều. Các loại toa xe đợc lắp đặt hệ thống điều
hoà không khí nh A, An, Bn tạo cảm giác thoải mái cho hành khách khi di chuyển.
Trong quá trình vận hành của đoàn tàu, điều cốt yếu nhất là an toàn của đoàn tàu,
đúng thời gian quy định để có thể nâng cao năng lực thông qua trên tuyến. Điều
này trớc hết phụ thuộc rất nhiều vào ban lái máy.Ban lái máy có đợc đảm bảo tốt
về môi trờng lao động, giúp cho họ có đợc sự minh mẫn cần thiết trong khi vận
hành đoàn tàu. Với một số đầu máy mới của nớc ta hiện nay nh D19E , D14E,
D20E đã đợc trang bị điều hoà không khí trên ca bin giúp cho ban lái máy làm việc
hiệu quả hơn và đảm bảo những tiêu chuẩn về môi trờng, an toàn lao động và ban
lái máy đã làm việc hiệu quả hơn hẳn so với các loại đầu máy cha đợc lắp đặt hệ
thống điều hoà không khí.
Nh vậy, để cải thiện điều kiện làm việc của ban lái máy, yêu cầu hiện nay
của ngành đờng sắt là lắp đặt hệ thống điều hoà không khí cho các loại đầu máy
đang sử dụng mà cha đợc lắp đặt điều hoà không khí.
Sau quá trình học tập trong trờng, đợc sự phân công của bộ môn ĐMTX và
sự hớng dẫn của TS Đỗ Việt Dũng, em đã đợc giao đề tài: Tính toán nhiệt và xây
dựng phơng án lắp đặt máy điều hoà không khí cho ca bin đầu máy D12E
Đây là những nghiên cứu tính toán cụ thể cho đầu máy D12E nhng nó cũng
có thể sử dụng cho các loại đầu máy khác của đờng sắt Việt Nam với những điều
chỉnh cụ thể cho phù hợp với thực tế từng loại đầu máy.

SVTH: Nguyễn Ngọc Tuấn Cờng lớp : ĐMTX K43

Chu trình cacno rất đơn giản không phải về mặt thiết bị mà nó đơn giản vì chỉ
bao gồm hai quá trình: đoạn nhiệt và đẳng nhiệt xen kẽ nhau. Theo chu trình cacno
ngời ta thấy rằng: Khi mọi điều kiện khác của vật chất không biến đổi nếu ta lấy
bớt nhiệt độ đi thì nhiệt độ của sẽ giảm xuống.
SVTH: Nguyễn Ngọc Tuấn Cờng lớp : ĐMTX K43
2
Dồ án tốt nghiệp GVHD : TS Đỗ Việt dũng
Đồ thị của chu trình cacno ngợc
Hình 1-1: Chu trình cacno ngợc
Từ đồ thị ta thấy rằng:
Quá trình giãn nở đẳng nhiệt (4-1) : Chất làm lạnh thu hút nhiệt trong buồng
làm lạnh nhng nhiệt độ của nó không đổi
Quá trình là quá trình nén đoạn nhiệt (1-2): xảy ra trong điều kiện chất làm
lạnh không có trao đổi nhiệt với môi trờng bên ngoài. Trong quá trình này nội
năng chất làm lạnh biến đổi nên nhiệt độ của nó tăng từ T
0
=> T
k

Quá trình nén đẳng nhiệt (2-3) : nhiệt độ của nó không thay đổi. Nhiệt độ của
chất làm lạnh đa truyền cho buồng chịu nhiệt. Nhiệt độ của nó giữ nguyên T
k

Quá trình giãn nở đoạn nhiệt (3-4) : Chất làm lạnh qua xilanh giãn nở. Nhiệt độ
chất làm lạnh giảm xuống từ T
k
=> T
0

Kết quả của chu trình cacno ngợc là nhiệt từ vật có nhiệt độ thấp T

k
là lợng nhiệt mà vật có độ nóng cao thu vào.
Biểu thị bằng diện tích (a23b)
A
L
là lợng nhiệt tơng đơng mà hệ thống làm lạnh.
Biểu thị bằng diện tích (1234)
Khi đó ta có biểu thức:
q
k
= q
0
+ A
L

Hiệu suất của chu trình làm lạnh:

0 0
0L k
a T
A T T

= =

1.1.2.2. Sơ đồ máy lạnh ứng với chu trình cacno ngợc.

Hình 1-2: Sơ đồ máy lạnh ứng với chu trình cacno ngợc
- Quá trình 1-2 hơi đợc hút về máy nén ở trạng thái 1 trong vùng hơi ẩm. Hơi ẩm
đợc xử lý rồi đi vào máy nén ở trạng thái khô. Có đợc điều này là do trên máy điều
hoà nhiệt độ đợc lắp thêm một bình tách rời thể lỏng. Trong đó sử dụng nguyên lý:

quạt dàn ngng tụ làm một phần đợc đặt phía ngoài không gian tĩnh và phần dàn
SVTH: Nguyễn Ngọc Tuấn Cờng lớp : ĐMTX K43
5
Dồ án tốt nghiệp GVHD : TS Đỗ Việt dũng
bay hơi, quạt dàn bay hơi, phần điều khiển của máy đợc đặt trong không gian tĩnh
tại. Hai phần của máy đợc nối với nhau bằng đờng ống dẫn ga. Tuỳ thuộc vào công
suất làm lạnh của máy mà lựa chọn kích thớc ống dẫn ga cho phù hợp.
Một số thông số của máy điều hoà không khí hai khối:
Công suất
lạnh/sởi
(BTU/h)
Điện áp
(U/pha/f)
Dòng điện
lạnh/sởi (A)
Công suất
điện lạnh/sởi
(W)
Lu lợng gió
(m
3
/h)
Diện tích
không gian
lắp đặt (m
2
)
10000/10300 220V/1/50Hz 3.84/4.6 900/940 520 < 15
13000/13500 220V/1/50Hz 5.2/6.0 1150/1250 520 15 - 30
18000/18500 220V/1/50Hz 8,7/9,9 1800/1950 750 30 - 40

Dồ án tốt nghiệp GVHD : TS Đỗ Việt dũng
Hình 1-6: bố trí tổng thể máy điều hoà không khí trên ôtô
Máy nén nửa kín làm việc với công suất trích ra từ động cơ nên hệ thống máy
phát và ắc quy của ôtô sẽ không phải làm việc nhiều nên sẽ tăng đợc tuổi thọ của
chúng và giảm bớt phức tạp cho ôtô.
Tuy nhiên với loại máy nén chạy bằng cơ lấy công suất trực tiếp từ động cơ ôtô
nên nếu ôtô chạy ở tốc độ thấp máy nén sẽ không đủ tốc độ quay cần thiết, nh vậy
sẽ làm máy nén không đủ công suất, dẫn đến hệ thống lạnh làm việc không hiệu
quả. Khi đó nhiên liệu cấp cho động cơ phải tăng thêm để đủ tốc độ quay cần
thiết cho máy nén. Nh vậy sẽ tốn nhiên liệu hơn.
1.2. Điều hoà không khí trên đầu máy,toa xe đang sử dụng.
1.2.1. Các hệ thống điều hoà không khí trên toa xe tại Việt Nam
1.2.1.1. Cấu tạo
Hệ thống máy điều hoà không khí trên toa xe về cơ bản cũng nh điều hoà không
khí trong không gian tĩnh tại cũng đợc cấu thành từ nhiều bộ phận: máy nén, dàn
bay hơi, dàn ngng tụ, van tiết lu, van điện từ, bộ lọc, bình chứa lỏng, hệ thống đờng
ống nối các bộ phận, hệ thống điện, hệ thống đo lờng, hệ thống bảo vệ, bảng điều
khiển, dàn sởi các quạt gió, môi chất làm lạnh (ga), khung máy.
SVTH: Nguyễn Ngọc Tuấn Cờng lớp : ĐMTX K43
8
Dồ án tốt nghiệp GVHD : TS Đỗ Việt dũng
- Máy nén: hút hơi môi chất làm lạnh có nhiệt độ và áp suất thấp ở dàn bay hơi
và nén môi chất lên áp suất cao, nhiệt độ cao để đẩy vào dàn ngng tụ, đảm bảo sự
tuần hoàn trong hệ thống .
- Dàn ngng tụ: chuyển hơi môi chất làm lạnh có nhiệt độ và áp suất cao sang
trạng thái lỏng có nhiệt độ và áp suất cao.
- Dàn bay hơi: giúp cho môi lạnh lỏng thu nhiệt từ môi trờng đợc làm lạnh, bão
hoà và bay hơi.
- Van tiết lu: điều chỉnh lu lợng và giảm áp suất, nhiệt độ của môi chất lạnh
lỏng vào dàn bay hơi.

Giới thiệu máy điều hoà không khí king ktc 2055a
a- Khái quát:
Máy điều hoà không khí King KTC 2055A là loại máy có hệ thống lạnh và sởi
ấm hai chiều đợc lắp trên nóc toa xe .
Nguồn điện sử dụng chính 3pha AC 380V 50Hz
Nguồn điện điều khiển DC 24V
Kích thớc bên ngoài (DxRxC) 1900mm x1750mm x 450mm
Công suất làm lạnh 16000KCAL/h
Nhiệt độ bên ngoài 37
0
C , 55%RH
Lợng gió hồi trong toa xe 25
0
C ,55%RH
Điều hoà hỗn hợp 28
0
C, 12,6
0
C WB
Lợng gió tuần hoàn 2100m
3
/h
Lợng chống ẩm 9,8L/h
Tiêu hao điện 8KW
Dòng điện vận hành 15A
Dòng điện khởi động 50A
Chất làm lạnh ( môi chất) R- 407C
Trọng lợng 470 kg
SVTH: Nguyễn Ngọc Tuấn Cờng lớp : ĐMTX K43
10

Công suất điện tiêu thụ 8KW ( max )/380V/50Hz
Dòng điện định mức 15A
Dòng điện khởi động 50A (max )
Điện áp mạch điều khiển DC 24V
Khối lợng tổng thành toàn bộ máy 470kg
Động cơ máy nén:
+ Loại động cơ không động bộ 3 pha
+ số lợng máy nén trong một tổ máy
+ công suất điện KW ( 50Hz )
+ Dòng điện định mức:
+ Dòng điện ngắn mạch Roto :
+ Tốc độ vòng quay động cơ
+ Giá trị đặt dòng bảo vệ quá tải
380V ; 50Hz
2
2,6 KW/1 máy
5,5A
28A
2850V/phút
6,3A
SVTH: Nguyễn Ngọc Tuấn Cờng lớp : ĐMTX K43
13
Dồ án tốt nghiệp GVHD : TS Đỗ Việt dũng
Động cơ quạt dàn ngng
+ Loại động cơ không động bộ 3 pha
+ Số lợng động cơ cho một tổ máy
+ Công suất điện KW ( 50Hz )
+ Dòng điện định mức:
+ Dòng điện ngắn mạch Roto :
+ Tốc độ vòng quay động cơ

+ Công suất điện tiêu thụ
+ Dòng làm việc
+ Nhiệt độ tác động của rơle bảo vệ
380V, 50Hz
4KW
6A
Ngắt mạch ở 60
0
C
Đóng mạch ở 48
0
C
Lu lợng khí trao đổi / máy
+ Khí tơi
+ Khí hồi
+ Khí cấp
540 m
3
/h
1560 m
3
/h
2100 m
3
/h
c- Các chế độ làm việc của máy.
SVTH: Nguyễn Ngọc Tuấn Cờng lớp : ĐMTX K43
14
Dồ án tốt nghiệp GVHD : TS Đỗ Việt dũng
Các chế độ làm việc của máy ĐHKK King KTC 2055A phụ thuộc vào nhiệt

việc ở chế độ sởi ấm, tổng dòng của máy gần 10A .
1.2.2. Các hệ thống điều hoà không khí trên đầu máy ở Việt Nam:
Trên đầu máy hiện nay đang vận hành của đờng sắt Việt Nam chỉ có một số loại
đầu máy đợc trang bị hệ thống điều hoà không khí trên ca bin nh: D14E, D19E,
D20E. Trong số này đầu máy D19E và D14E có hệ thống điều hoà không khí cùng
loại đang đợc sử dụng và khai thác nhiều nhất trên tuyến đờng sắt nớc ta hiện nay.
Giới thiệu hệ thống điều hoà không khí trên đầu máy D19E,D14E
Điều hoà không khí trên đầu máy D19E,D14E đợc bố trí trên nóc cabin của đầu
máy có kết cấu tơng tự nh loại máy điều hoà không khí một khối đợc sử dụng cho
không gian tĩnh tại. Là loại máy điều hoà một chiều (chỉ có khả năng làm mát
không khí)

Các thông số
TT Tên thiết bị Các thông số kỹ thuật
1 Nguồn điện sử dụng 380V / 50Hz (đợc biến đổi từ dòng điện
SVTH: Nguyễn Ngọc Tuấn Cờng lớp : ĐMTX K43
15
Dồ án tốt nghiệp GVHD : TS Đỗ Việt dũng
một chiều sang dòng xoay chiều 3pha nhờ
bộ biến tần)
2 Nguồn điện điều khiển 24V
3 Kích thớc bên ngoài (DxRxC) 10200x850x400
4 Công suất làm lạnh 18000 BTU
5 Môi chất làm lạnh R-407C
6 Loại dầu bôi trơn máy nén Polyon ester based
7 Trọng lợng 100 kg
8 Quạt dàn ngng tụ
Đờng kính quạt 400 mm
Lu lợng 3600 m
3

1
, U
1
)
- Nguồn điện 110V nhờ bộ biến đổi DC-DC (110-24) thành dòng DC24V để cấp
dòng nuôi bộ biến đổi điện.
- Nguồn điện hỗ trợ: Khi đầu máy kéo tàu khách do đoàn tàu khách thờng có
toa xe công vụ phát điện tập trung 220V/380V nên có thể lấy nguồn điện từ toa xe
nhằm tiết kiệm cho máy phát điện phụ nạp cho acquy. Khi đó nhờ bộ khởi động từ
KM2 có tiếp điểm phụ sẽ ngắt điện của bộ biến đổi. Khi đó bộ biến đổi sẽ không
làm việc.
- Trên đầu máy có hai ca bin 1 và 2, khi hệ thống điều hoà không khí đợc nối
điện ở ca bin nào thì ca bin còn lại sẽ đợc ngắt điện không hoạt động. Nguồn 3pha
cấp cho động cơ không đồng bộ để dẫn động máy nén (M3), quạt dàn bay hơi
(M2), quạt dàn ngng tụ (M1).
Nhận xét:
Do đầu máy D19E là loại đầu máy mới sản xuất với các ứng dụng tiên tiến và đã
có chủ trơng lắp ráp điều hoà không khí ngay từ khi chế tạo nên bố trí của hệ thống
điều hoà không khí trên ca bin đầu máy rất gọn và tiện lợi. Hệ thống điều hoà
không khí với kết cấu nh điều hoà không khí một khối trong không gian tĩnh tại,
thuận tiện cho việc di chuyển tháo lắp bảo dỡng sửa chữa, các đờng ống dẫn môi
chất làm mát đợc làm dày hơn, đảm bảo kín khít cho các đờng dẫn môi chất làm
mát không bị rò rỉ trong quá trình sử dụng. Với điều kiện rung, lắc các kết cấu của
máy điều hoà không khí đã đợc thiết kế chắc chắn, hệ thống máy nén đợc đặt trên
hệ thống 3 lò xo cao su có tác dụng giảm va đập, rung động của máy nén.
Tuy nhiên, với hệ thống điều hoà không khí này trong quá trình sử dụng do máy
nén đặt phía trên nóc ca bin nên gây ồn trong ca bin. Việc lắp đặt hệ thống này cho
các đầu máy khác gặp khó khăn do máy nén chạy bằng điện xoay chiều 3 pha phải
sử dụng bộ biến đổi điện DC-AC.
1.3. Tiêu chuẩn về điều kiện làm việc của tài xế trên ca bin đầu máy.

)
Tối đa Tối
thiểu
Mùa
lạnh
Nhẹ 20 Dới
hoặc
bằng 80
0,2
0,4
35 khi tiếp xúc trên 50%
diện tích cơ thể con ngời
Trung
bình
18
Nặng 16 0,5 70 khi tiếp xúc trên 25%
diện tích cơ thể con ngời
Mùa
nóng
Nhẹ 34 Dới
hoặc
bằng 80
1,5
Trung
bình
32 100 Khi tiếp xúc
dới 25% diện tích
cơ thể con ngời
Nặng 30
Ngoài ra trong ca bin, các trạm điều hành, các cơ sở mà công việc thực hiện gây

VSCP
Lần lấy
mẫu
Loại đầu máy
D13E D18E D12E D9E D19E
1 Khí CO
(mg/m
3
)
20 1
2
3
27
26
27
40
2 Khí CO
2
(mg/m
3
)
900 1
2
3
1300
1100
1000
1000
900
800

85dBA với thời gian làm việc 8h/ngày)
Rung chuyển:
SVTH: Nguyễn Ngọc Tuấn Cờng lớp : ĐMTX K43
22
Dồ án tốt nghiệp GVHD : TS Đỗ Việt dũng
Đo và đánh giá theo TCVN vận tốc rung cm/s theo phơng thẳng đứng và phơng
ngang ngay dới ghế ngồi của tài xế.
Kết quả cho thấy: Tàu chạy với vận tốc >30km/h và lúc lên dốc rung chuyển
càng tăng. Đầu máy D12E và đầu máy D9E khi chạy với vận tốc >60km/h đều vợt
TCVS ở tần số 16-32 Hz.
1.3.3. Nghiên cứu điều kiện lao động của ban lái máy:
Tên nghề Công nhân lái đầu máy xe lửa
Đặc điểm vị trí của nghề -Vận hành đầu máy trên các tuyến đờng
-Mức gánh chịu thần kinh tâm lý nặng
-Chịu sức ồn liên tục kéo dài
Số đơn vị khảo sát Xí nghiệp đầu máy Hà Nội, Yên Bái, Đà Nẵng, Vinh,
Sài Gòn, Nha Trang
Thời gian khảo sát 1982 => 1995
Cơ quan điều tra Bộ lao động
Viện Y học lao động trung ơng
Trung tâm y tế dự phòng đờng sắt
Phơng pháp khảo sát -Khảo sát môi trờng tại vị trí làm việc
-Xác định mức độ nặng nhọc của các yếu tố độc hại có
ảnh hởng đến ngời lao động
Kết quả khảo sát các yếu tố điều kiện lao động
Tên yếu tố điều kiện lao động Trị số - đặc tính
Vi khí hậu Nhiệt độ không khí trong ca bin đầu
máy diesel : Mùa hè 31-37
0
C

- Có chế độ ăn uống nghỉ ngơi đầy đủ.
- Nâng cao điều kiện môi trờng lao động cho tài xế nh : lắp ghế chống rung, lắp hệ
thống điều hoà không khí để cách nhiệt, cách âm trên ca bin.
Kết luận:
Nghề tài xế xe lửa có nguy cơ cao xảy ra tai nạn đâm, đổ tàu dẫn đến hậu quả
nghiêm trọng, gây tử vong nhiều ngời và bản thân tài xế nên xếp vào nghề đặc biệt
nặng nhọc, độc hại, nguy hiểm. Quy định 1453/LĐTBXH ngày 13-10-1995 phân
loại lao động cho tài xế lái tàu là loại VI.

SVTH: Nguyễn Ngọc Tuấn Cờng lớp : ĐMTX K43
24
Dồ án tốt nghiệp GVHD : TS Đỗ Việt dũng
Chơng 2: Xây dựng phơng án lắp đặt
điều hoà không khí cho cabin D12E
2.1. Giới thiệu chung về đầu máy D12E
Đầu máy D12E là loại đầu máy sản xuất năm 1985 tại Cộng Hoà Séc và đợc sử
dụng ở nớc ta từ năm 1986. Đây là loại đầu máy truyền động điện một chiều-một
chiều.
Hiện nay: Xí nghiệp đầu máy Hà Nội đang quản lý và khai thác 22 chiếc.
Xí nghiệp đầu máy Hà Lào đang vận dụng 5 chiếc.
Xí nghiệp đầu máy Đà Nẵng đang vận dụng 13 chiếc.
Tổng cộng hiện nay ngành đờng sắt đang quản lý 40 chiếc đầu máy D12E dùng
để kéo cả tàu hàng và tàu khách.
2.1.1. Tổng thể đầu máy D12E
TT
1 Động cơ Diesel. K6S 230 DR
Số xi lanh và cách bố trí 6 xi lanh, chữ I
Công suất định mức 1200 ML
SVTH: Nguyễn Ngọc Tuấn Cờng lớp : ĐMTX K43
25