Файл: Нестеров Ю.Ф. Теория и расчет судовой тепловой изоляции.pdf

Окончательное значение среднего коэффициента теплопередачи для всей изолированной поверхности находим по выражению (101):

несколько типовых участков, то для усреднения коэффициентов тепло­

получается и при усреднении коэффициента k непосредственно по общей формуле (13):

Изложенный порядок расчета сохраняется и при определении раздельных значений kTl, k61, kr2, k6.2 приближенным зональным методом (см. гл. VI) .

§ 30 Расчет изоляции,

содержащей воздушные прослойки

Воздушные прослойки наиболее часто применяют при изолиро­ вании отапливаемых помещений с целью экономии изоляционного материала. Кроме того, воздушные прослойки образуются тогда, когда каналы для разводки воздуха в случае воздушной системы охлаждения рефрижераторных трюмов прокладывают непосредст­ венно в изоляционных конструкциях.

Толщина воздушных прослоек б в п обычно достаточно велика и составляет не менее 50—70 мм. При таких больших толщинах в прослойках возникают конвективные токи, уменьшающие термиче­ ское сопротивление прослоек RB_п (см. § 10).

Однако более существенным недостатком воздушной прослойки является усиление диффузионного переноса водяного пара и сухого воздуха из прослойки в трюм через изоляцию и обратно.

Диффузия водяного пара происходит в направлении меньших пар­ циальных давлений, совпадающем с направлением падения темпера­ туры, так как парциальное давление пара в теплом воздухе больше, чем в холодном. Диффузия пара вызывает не только непосредственное увеличение притока (или утечек) тепла, но также и увлажнение

изоляционного материала, в результате чего могут значительно ухудшиться его изолирующие свойства.

Стремление пара к диффузии за счет разности парциальных дав­ лений имеет место и при отсутствии воздушных прослоек. При этом проникновение влаги в изоляцию трюмов возможно при временном изменении направления температурного перепада, в зависимости от времени года, района плавания судна и в результате вскрытия трю­ мов для погрузки или разгрузки (§ 15).

Сухой воздух (из влажного) диффундирует, наоборот, от холодной стороны стенки к теплой, вследствие того, что парциальное давление холодного сухого воздуха больше, чем теплого. Сам по себе дос­ таточно сложный процесс диффузии (инфильтрации) сухого воздуха еще больше усложняется вследствие возможного продувания изоля­ ции воздухом. Воздушные прослойки усиливают продувание изоля­ ции, так как их нельзя считать герметическими.

Сквозь зазоры воздух может проникать внутрь изоляции трюмов,

Продувание изоляции также может сопровождаться увлажнением ее. Теоретические соображения об изолирующем действии воздушной прослойки (§ 10) справедливы только в том случае, если воздух циркулирует внутри данной замкнутой прослойки и не имеет сооб­

щения с воздухом в помещении.

Однако в случае циркуляции воздуха между прослойкой и трю­ мом вместо циркуляции одного и того же количества воздуха через прослойку постоянно проходит поток нового холодного воздуха, следствием чего является заметное увеличение коэффициента тепло­ передачи k. Таким образом, негерметичность и продувание воздуш­

слойка в общепринятом смысле, а воздушное пространство. Воздуш­ ная прослойка, уменьшающая коэффициент k, хотя и не имеет опре­ деленных установленных размеров, но обычно ограничивается тол­ щиной в 20—30 мм.

Из вышеизложенного следует, что в большинстве случаев термиче­ ским сопротивлением слоя воздуха можно вообще пренебрегать, так как воздушная прослойка значительной толщины не только не умень­ шает коэффициент теплопередачи, но, наоборот, может увеличивать его.

Для приближенного расчета изоляции, содержащей воздушные прослойки (расположенные как со стороны наружной обшивки, так и со стороны внутренней зашивки), а также воздушные каналы, можно пользоваться предлагаемыми диаграммами (см. гл. V). Чтобы воспользоваться диаграммами, сложным теплообменом в воздушных полостях за обшивкой или зашивкой вначале следует пренебрегать и учитывать его в случае необходимости дополнительно после опр )- деления коэффициента теплопередачи по диаграммам.

Изоляционные конструкции с воздушными прослойками, распо­ ложенными со стороны наружной обшивки, можно рассчитывать по диаграммам для нормальной или обходной изоляции.

Если термическим сопротивлением воздушной прослойки A BCD (рис. 23, а), прилегающей к наружной стальной обшивке, пренеб­ речь, т. е. принять, что температура воздуха внутри прослойки равна температуре наружной среды tH, тогда заданная изоляционная конструкция в тепловом отношении будет равноценна расчетной

СП

Рис. 23. Изоляционная конструкция с воздушной прослойкой, расположенной со стороны наружной обшивки: а — заданая конструкция; б — расчетная конструкция

Можно вообще ограничиваться определением коэффициента тепло­ передачи k' для расчетной конструкции, соответствующей заданной (см. рис. 23, б).

Однако в случае необходимости термическое сопротивление воз­ душной прослойки легко учесть дополнительно по формуле

где k! — коэффициент теплопередачи, найденный непосредственно по диаграммам, без учета воздушной прослойки; k — коэффициент тепло­ передачи с учетом влияния воздушной прослойки.

Нормальная изоляция с воздушными прослойками или каналами, расположенными со стороны внутренней зашивки, поддается рас­ чету по диаграммам для изоляции, обходящей набор.

Если допустить, что температура воздуха внутри прослоек или каналов EFGH и IJKL (рис. 24, а), расположенных со стороны внутренней зашивки, равна температуре воздуха в помещении tB, то заданная нормальная конструкция сведется к расчетной обход­ ной конструкции, изображенной на рис. 24, б. Последнюю можно рассчитывать непосредственно по диаграммам для обходной изоля­ ции (см. рис. 32—36), полагая

п = -±-[*-(вв.п + Ь)]; / п = / + 6 3 - ^ - ,

где sB п — ширина воздушной прослойки, м.

На рис. 24, a EFGH и IJKL — есть половины сечения прослоек. При расчете по диаграммам термическим сопротивлением участка внутренней зашивки, расположенного прямо напротив воздушной прослойки, можно пренебречь.

Осредненное значение коэффициента теплопередачи с учетом тер мических сопротивлений воздушной прослойки и соответствующего ей участка зашивки можно вычислить при необходимости следующим

58.Г./2

Рис. 24. Изоляционная конструкция с воздушной прослойкой, расположенной со стороны внутренней зашивки: а — заданная конструкция; б — расчетная кон­

струкция

Приближенное осредненное значение k для всей изоляционной конст­ рукции можно находить по формуле (104):

Для расчетных типовых участков с тавровой балкой (рис. 25, г из) соответствующие коэффициенты теплопередачи k'T\ и &т2 опреде­ ляют по диаграммам для изоляции, обходящей набор (см. рис. 32—36). Для участков с полособульбовым профилем (рис. 25, е и к) коэффи-