Файл: Нестеров Ю.Ф. Теория и расчет судовой тепловой изоляции.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 179
Скачиваний: 6
л-л
а) |
s/2 |
s/2 , s/2 . s/2 |
I |
л |
|
|
|
||||
|
I |
т |
|
— I |
|
|
|
|
|
^ |
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
, и-,Ь-,, |
" " " " т |
і |
|
|
|
|
|
Рис. 25. Изоляция смешанного на бора с перпендикулярным расположе нием обрешетника, содержащая воз душные прослойки: а —• продольное сечение; б — поперечное сечение; в, д, ж, и — четыре заданных типовых уча стка; г, е, з, к — четыре расчетных уча
стка, соответствующих заданным
циент |
k'ci = k'62 |
находится |
по |
диаграммам для |
нормальной изо |
||||
ляции |
(см. рис. 30 |
и |
31). |
k{, |
k'2 и k' для сечений / — / , |
|
|||
Осредненные коэффициенты |
/ / — / / |
||||||||
и всей |
изолированной |
поверхности вычисляются по формулам ти |
|||||||
пов (103), (105) |
и |
(106) |
соответственно. |
|
|
||||
Если необходимо учесть влияние воздушной прослойки, то коэф |
|||||||||
фициент теплопередачи |
для участка, содержащего |
тавровый |
набор |
||||||
и выделяемого |
сечением / — / , |
|
|
|
|
||||
|
k ТІ = |
|
k r \ |
(s |
S B . n ) |
- \ - |
Rb. П |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Осредненный коэффициент теплопередачи с учетом воздушной
прослойки |
для участка, |
включающего |
тавр |
в |
сечении / / — / / , |
|||
kT2 |
= |
k'T2 (S— |
S„ . п ) |
+ |
D |
, |
б б |
I ^ В . П |
|
|
|
|
I |
б 3 |
|||
|
|
|
|
42 "Г А в . П |
|
л |
Г Л~ |
|
Для участка, содержащего в сечении / — / |
полособульбовый набор, |
|||||||
коэффициент |
теплопередачи |
с учетом |
прослойки |
и зашивки |
||||
"61 Коэффициент теплопередачи для участка, включающего полосо-
бульб и выделяемого |
сечением |
/ / — / / , |
|
|
k62 |
= |
бб |
|
б. |
|
|
4 |
||
|
А в . П • |
|
|
|
|
кб2 |
|
|
|
Приближенные осредненные |
значения |
коэффициентов теплопе |
||
редачи с учетом воздушных прослоек klt |
k2 |
и к для сечений / — / , |
||
/ / — / / и всей конструкции определяются по тем же самым формулам
[см. зависимости (103), (105) и |
(106)]. |
§ |
31 |
Расчет изоляции, содержащей рамный набор
Для примера рассмотрим порядок расчета изолированной поверх ности с рамным набором, показанной на рис. 26, а и б. Пусть рамные балки повторяются через три шпации, а брусья обрешетника рас полагаются перпендикулярно к набору.
Типовые участки выделяют два параллельных продольных сече ния / — / и I I — / / . Каждое сечение содержит по три периодически повторяющихся участка: один — с рамной тавровой балкой и два —
4 |
s/г , s/г |
в) |
|
|
1 |
|
5Ї |
ж | |
Si |
і |
і |
1 |
= ~ Г |
|
= = = ^ 4 - _ F L - ^ |
1 |
1- |
|||
_1 |
J |
|
і |
і |
, |
|
і--і- |
і-і
3)
№ |
J I - |
|
|
|
L L І |
л-л
м)
1
Рис. 26. Изоляционная конструкция, содержащая рамный набор: а — про дольное сечение; б — поперечное сече ние; в, д, ж, и — четыре типовых уча стка до замены термических сопротив лений (действительные); г, е, з, к — т е же участки после замены термических
сопротивлений (расчетные)
to їм
с обычными полособульбовыми профилями. На рисунках бэ 1 — эквивалентная толщина изоляции, заменяющая деревянную зашивку; 6 э 2 — эквивалентная толщина изоляционного слоя, заменяющего деревянный брус обрешетника и зашивку. Для расчетных участков по диаграммам определяются соответствующие коэффициенты тепло
передачи kTl, |
k6l, |
kr2 и |
k62. |
в |
сечении / — I находится |
Средний |
коэффициент |
теплопередачи |
|||
по выражению (104): |
|
|
|
||
|
К = |
-3V |
-V 2k61s) = -1- |
(kTl |
+ 2k61). |
Осредненньп'і коэффициент теплопередачи для участков, выделяе
мых |
сечением / / — / / , |
также |
вычисляется по соотношению (104): |
||||
|
|
К |
= |
4~ |
( / г т 2 |
-г" |
2кбч)- |
В |
общем виде |
|
|
|
|
|
|
|
К |
= |
~\Кх |
-I- |
(п- |
l)^cil |
|
и
где н — количество шпаций, после которого рамный набор периоди чески повторяется.
Средний коэффициент теплопередачи k для всей изолированной
поверхности определяется по формуле (106). |
|
§ 32 |
|
Методика расчета |
изоляции |
пересекающегося |
(клеточного) |
набора |
|
Рассмотрим методику расчета изолированных поверхностей, имею щих клеточную систему набора (см. рис. 27, 41 и 74).
Предлагаемая методика основана на следующем важном свойстве температурных полей. Если в плоскую многослойную стенку вклю чить стальной профиль, то это практически не отразится на темпе ратурном поле вдали от включенного профиля, так как оно пере строится лишь на участке стенки, непосредственно прилегающем к набору, причем область, затронутая этой перестройкой, будет огра ничена значением 5 = 2ч-4. Этот результат надежно обоснован опытом (см. гл. VI).
Поэтому при решении пространственных задач можно принимать, что влияние продольного набора (находящегося в поперечных сече ниях) не распространяется настолько далеко (т. е. не настолько иска жает температурное поле всей клеточной изоляционной конструкции), чтобы его необходимо было учитывать при определении коэффи-
циента теплопередачи для изоляции поперечного набора (в продоль ных сечениях), и наоборот. В этом важном следствии из тепловых сеток уже содержится все необходимое для решения поставленной задачи.
Суммарное температурное поле можно находить методом наложе ния температурных полей, возбуждаемых в стенке отдельными источ никами — стальной обшивкой, поперечным и продольным набором.
Для решения задачи воспользуемся способом сложения тепловых потоков с помощью добавочного коэффициента теплопередачи Ak (см. § 27). Предлагаемый способ отражает наложение температурных полей.
Для расчета всегда следует выбирать лишь часть изолированной
поверхности, ограниченную |
размерами |
s и s', |
после которых кон |
струкция повторяется с равным шагом |
как в |
продольном, так и |
|
в поперечном направлении. |
|
|
|
На основании изложенного, общее количество тепла Q, прони кающего через изоляцию пересекающегося набора,
Q = Q0 + AQj + AQ^s,
где Q0 — тепловой поток через плоскую многослойную стенку, со ответствующую заданной изоляционной конструкции; Д(2Л и Д()л — дополнительные линейные тепловые потоки, отнесенные к 1 пог. м длины поперечного и продольного набора, ккал/м -ч; s' и s — расстоя ния между продольным и поперечным набором, м,
Перепишем предыдущее равенство в развернутом виде:
kcpss |
Д^ = kQss Д^ -\- Ak„s |
At - j - Ak'„s At, |
где kcp—средний |
коэффициент теплопередачи для всей изолирован |
|
ной поверхности |
с пересекающимся |
набором; k0 — коэффициент |
теплопередачи через основную изоляционную конструкцию, покры вающую обшивку корпуса судна слева и справа как от поперечного, так и от продольного набора (и представляющую собой плоскую мно гослойную стенку); А/гл и Ak'n—добавочные линейные коэффициенты теплопередачи для изоляции, перекрывающей поперечный обыкно венный набор и обходящей продольный рамный набор, ккал/м -ч-° С. Отсюда следует, что
Применяя формулу (93), получаем
kcp = k0 + Ak + Ak',
где Ak и Ak' — средние добавочные коэффициенты теплопередачи, учитывающие дополнительные тепловые потоки, проникающие через поперечный и продольный набор.
Разделение коэффициента теплопередачи в этой формуле на три слагаемых отражает поступление тепловых потоков от трех источни ков. Первое слагаемое представляет собой коэффициент теплопередачи,
который имела бы конструкция, если бы в ней не содержались сталь ные элементы набора, а также деревянные бруски обрешетника. Каждое последующее слагаемое соответствует повышению коэффи циента теплопередачи вследствие включения в состав конструкции поперечного и продольного набора. Таким образом, полученная фор мула учитывает совместное влияние всех трех источников.
Средний коэффициент теплопередачи для всей изолированной по верхности можно также определять по любой из следующих формул, которые легко получить с помощью выражения (88):
kcp |
= k~\-Ak' ккал/м2 ч-°С |
(107) |
или |
kcp = k' -V А/г, |
|
|
|
|
где k и k'—осредненные |
коэффициенты теплопередачи для |
изоляции |
поперечного и продольного набора. |
|
|
Удобнее всего пользоваться формулой (107). Таким образом, мето дика расчета изоляции пересекающегося набора сводится к опреде лению среднего коэффициента теплопередачи для поперечного на бора и последующему прибавлению к нему среднего добавочного коэффициента теплопередачи для продольного набора.
Так как s' > s, то k > А/г' и, следовательно, значение kcp в основ ном определяется величиной k. Отсюда следует, что и точность вычисления коэффициента kzp также в основном зависит от погреш ности определения величины k (т. е. от точности диаграмм для нор мальной изоляции).
Рассмотрим порядок расчета по диаграммам изолированных по верхностей, имеющих клеточную систему набора. Для примера возь мем изоляционную конструкцию палубы (рис. 27, а, б и 41, а), в кото рой бимсы пересекаются с карлингсами, а бруски обрешетника рас полагаются перпендикулярно к бимсам.
В рассматриваемой конструкции все типовые участки не удается
выделить |
лишь |
двумя продольными параллельными сечениями |
|
/ — I |
и / / — / / . |
Приходится вводить еще два поперечных сечения |
|
III—III |
я |
IV—IV. |
|
Принадлежность величины к определенному типовому участку будем отмечать нижним индексом, состоящим из цифры, соответствую щей номеру сечения.
Чтобы заданную изоляционную конструкцию можно было пол ностью рассчитать непосредственно по диаграммам, прежде всего приемом, изложенным выше, необходимо заменить действительные слои внутренней зашивки и деревянных крепежных брусков эквива
лентными по |
термическому |
сопротивлению слоями |
изоляционного |
|||
материала с толщинами бэ_3 , 8'э, 3 , б э 2 |
и б э 4 (рис. 27, г, |
е, з и к). Тогда |
||||
действительные |
типовые |
участки |
изолированной |
поверхности |
||
(рис. 27, в, д, |
ж, и) приведутся к соответствующим расчетным участ |
|||||
кам (рис. 27, |
г, |
е, з, к). |
|
|
|
|
Затем непосредственно |
по диаграммам (см. рис. 30, |
31, 32—36) |
||||
вычисляют следующие коэффициенты теплопередачи: kx |
— для нор |
|||||
мальной изоляции поперечного набора на первом участке шириной s„,
