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

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 233

Скачиваний: 6

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

где

АФМІ В—добавочный

критерий формы,

учитывающий измене­

ние

относительной приведенной толщины

основной изоляции МП

и относительной ширины полки набора В; ААФ5 — поправочный кри­ терий формы, учитывающий влияние относительной шпации S в за­ висимости от S0 = S — В.

Для изоляции, обходящей рамный набор, совместное влияние всех пяти относительных размеров на добавочный критерий формы АФ учитывается выражением

АФ =

АФ,И і в + А АФд, -І- А АФ^ -J- А АФ5 ,

(114)

где ААФдг — поправка на влияние

относительной

толщины

изоля­

ционного слоя NN,

покрывающего

кромку полки

набора; ААФ^ —

поправка к добавочному критерию формы на изменение относитель­ ной толщины изоляции L n , покрывающей полку набора; ААФ5 — по­ правка на влияние относительной шпации S в зависимости от размера

S 0 = S - (В + 2Nn).

Во всех случаях общий критерий формы следует определять по

формуле (96) или (97):

 

 

Ф =

Ф 0 . | - Д Ф = 1 | - + _ Л Ф .

(115)

Отдельные тепловые

потоки, выходящие из различных

участков

обшивки, а также стенки и полки набора, налагаются друг на друга. Поэтому безразмерные тепловые потоки (добавочные и поправочные критерии формы) также необходимо складывать (см. § 27).

Каждое из слагаемых, входящих в выражения (113) и (114), сни­ мается с диаграмм, представленных на рис. 30, 31, 32—36, в зависи­ мости от относительных размеров изоляционной конструкции. С по­ мощью этих диаграмм можно определять коэффициент теплопере­ дачи для изолированных бортов, палуб, переборок (со стороны стоек) и других поверхностей корпуса судна.

Зависимость критерия формы АФ от относительных размеров кон­ струкции представлена в виде двух серий диаграмм для расчета изо­ лированных элементов набора, не выступающих и выступающих за основную изоляцию.

Для нормальных изоляционных конструкций (см. рис. 28) доба­ вочный критерий АФ можно определять по диаграммам, приведен­ ным на рис. 30 и 31. Эти диаграммы позволяют рассчитывать изоля­ цию обычных шпангоутов, бимсов, стоек переборок и другого набора, не выступающего за основной изоляционный слой. Обходные изоля­

ционные

конструкции, для которых можно определять коэффициент

k непосредственно по диаграммам,

изображены на

рис. 29. Диаграм­

мы для

обходных изоляционных

конструкций

представлены на

рис. 32—36. Эти диаграммы дают возможность рассчитывать изоля­ цию бортовых стрингеров, карлингсов, рамных шпангоутов, бимсов, стоек переборок, книц и прочего набора, выступающего за основную изоляцию.

Размеры, оставляемые постоянными при построении некоторых диаграмм, назовем узловыми. Значения узловых размеров: В = 0,8;

Nn ~ 0,4 и L n = 0,4. На поправочных диаграммах (см. рис. 34 и 35) узловые размеры соответствуют таким кривым, для которых ААФ = 0. С целью повышения точности диаграмм узловые размеры должны иметь наиболее ходовые значения и, кроме того, лежать в той обла­ сти, где поправочные кривые начинают резко смещаться вверх, а кри­

терии

ААФ —

сильно возрастать.

На

рис. 30,

31, 32—36 представлен лишь конечный результат

графического изображения полученных зависимостей. В действи­ тельности для повышения точности построение диаграмм производи­

лось гораздо

сложнее. Оно определилось путем перестроения полу­

ченных зависимостей

в различных

системах

координат

[61 1.

 

 

§

36

 

 

 

 

Диаграммы

для расчета

 

 

 

нормальной

изоляции

 

Добавочный критерий формы АФуц, в для нормальной изоляции (рис. 30). Доба­

вочный критерий ДФЛІ,В

вычислялся по формуле (98).

 

Диаграмма

для критерия АЧ>м,в построена в логарифмической

сетке, для того

чтобы расширить наиболее часто употребляемую область диаграммы и, следовательно,

повысить ее точность. Однако против соответствующих

делений логарифмических

шкал надписаны значения самих переменных величин, а не их логарифмов.

Критерий АФм,в в большой

степени зависит

от толщины изоляции М„

и в значительно меньшей — о т ширины полки В; с уменьшением В величина ДФд^в

также уменьшается.

 

 

 

Поправочный

критерий

формы

ДДФ5 для нормальной изоляции (рис. 31).

Поправка Д Д Ф 3

одинаково

зависит

как от шпации S,

так и от ширины участка,

не прорезаемого набором, т. е. от So =

S — В, Поэтому переменную S заменяем So.

Поправка

Д Д Ф 5 подсчитывалась

по выражению

 

 

 

Д Д Ф 5 = Д Ф 5 О - Д Ф 5 О > З Л

 

 

где ДФ,зо —добавочный критерий формы при переменном

значении So; Au>s^3

5 —

добавочный критерий формы при So ^

3,5. (Значения So ^

3,5 обычно соответствуют

шпациям S ^

4.)

 

 

 

При So^;3,5 ДДФ5=0, при So<3,5 поправка Д Д Ф 5 < ; 0 и ее необходимо вводить

в формулу (113). С уменьшением S 0 расстояние между кривыми на диаграмме

возра­

стает, при этом

ДФ и Ф уменьшаются

более резко. При малых S тепловые потоки,

выходящие из повторяющихся с равным шагом стальных балок набора, располо­ женных рядом, налагаются друг на друга и взаимно погашаются. Погашение тепловых потоков и приводит к незначительному уменьшению критериев ДФ и Ф при So <С 3,5.

Стальной набор искажает температурное поле в обе стороны от стенки профиля на расстояние, не превосходящее 4/г/2. За пределами этого расстояния (т. е. вдали от набора) температурное поле в изоляции, покрывающей обшивку корпуса судна между элементами набора, становится неискаженным, т. е. таким же, как в плоской многослойной стенке (см. § 27). Это обстоятельство и приводит к тому, что при достаточно больших S зависимость Ф = / (S) переходит в прямолинейную, а доба­ вочный критерий ДФ вообще перестает зависеть от S и, следовательно, от So (так как

при

So

3,5

поправка Д Д Ф , § = 0 ) .

 

 

 

^Диаграмма

для Д Д Ф 5 строилась в полулогарифмической

сетке

с логарифмиче­

ской

шкалой по оси абсцисс длиной в три модуля и равномерной

шкалой

по оси

ординат.

нормальных изоляционных конструкций толщины Мп

 

 

 

 

Для

и L n связаны

между

собой зависимостью (112). Поэтому безразлично, какую толщину брать в качестве переменной величины.

А Ф М , 8

9,05 N

' 1 1 1

M i l l

 

I 1 1 1 1 1

I I I I

I

^0,05

0.1

'

0,1

0,3

0,4 0,5

1,0

1,0В

Рис. 30. Добавочный критерий формы ДФм.в, учитывающий влияние размеров Мп и В, для нормальных конструкций при S 0 ^ 3,5

-1,5,

0,05

0,1

0,1

0,3 Ofi 0,5

1,0

1,0

J,0 4,0

Рис. 31. Поправочный критерий формы АДФ^, учитывающий влияние размера S0 = S — В (в зависимости от толщины L n = Мп — 1), для нор­

мальных конструкций при S 0 < 3,5 и В =

Толщина М„ изменяется менее чем в 10 раз. По этой причине если по оси абсцисс откладывать толщину Л4П , то логарифмическая шкала будет содержать лишь один

модуль. Пользоваться такой диаграммой неудобно, так как

она получится

сжатой

в направлении оси абсцисс.

 

 

 

 

Д л я расширения диаграммы в качестве

переменной

величины

принимается

толщина L n , изменяющаяся примерно в 100

раз. При этом ось абсцисс содержит

три модуля логарифмической шкалы и оказывается длиннее.

 

 

Поправка ДАФ5 зависит не только от S

и L n , но и от ширины

полки

В, т. е.

сразу от всех размеров. Однако ширина В влияет на критерий ДДФ^ значительно

слабее, чем 5 и L n .

Влияние В

увеличивается с уменьшением S.

Зависимость Д Л Ф § — f (В) учитывается

тем,

что в качестве параметра прини­

мается

размер So =

S — В (а не S).

 

 

На

поправочной

диаграмме

проведены

усредненные кривые для различных

значений 5 и 5 при изменении последнего размера в пределах от В = F до В = 2,0.

Поэтому, строго говоря, диаграмма оказывается

приближенной.

На критерий формы Ф и, следовательно,

на коэффициент k больше всего влияют

Мп и S. Однако влияние последнего размера при любом значении So следует учиты­ вать теоретически по формуле (97).

§ 37

Диаграммы для расчета изоляции, обходящей набор

Методика обработки результатов опытов и построения диаграмм для обходной изоляции. В случае обходной изоляции необходимо отобразить связь между шестью переменными. Это затрудняет систематизацию, обобщение и графическое изображе­ ние результатов опытов.

Рассмотрим предлагаемую методику построения диаграмм при большом коли­ честве переменных величин.

Предварительные опыты показали, что любой поправочный критерий формы ДДФ одновременно зависит от значений всех пяти размеров и соотношений между ними. Однако чтобы диаграммы оказались удобными для практического использова­ ния, каждый отдельный поправочный критерий формы Д Д Ф будем представлять в виде зависимости лишь от двух размеров, причем таких, которые оказывают наи­ большее влияние на рассматриваемую поправку.

Установить, в зависимости от каких размеров следует обрабатывать результаты опытов, а также обосновать структуру рабочей формулы (114) можно на основании

следующих теоретических

соображений.

 

 

 

 

 

Чтобы выявить наиболее целесообразную методику обработки

опытных

данных

и построения диаграмм, обратимся к

зональному

приближенному методу

расчета

(см.

гл. VI) и рассмотрим

его в общем

виде.

 

 

 

 

Как в эллиптическом, круговом, так и в прямолинейном зональном методе

отдельный линейный тепловой

поток

определяется выражением

 

 

 

Ялі

=

- т Si ср

=

А-и - г^ і ср

ккал/м • ч • °С,

 

(116)

 

 

 

°ru ср

 

Дпі ср

 

 

 

где

s,-cp — средняя ширина зоны,

м\

б п

; с р — средняя приведенная длина

линий

тока

(толщина изоляционного

слоя) в рассматриваемой зоне, м;

і — номер зоны;

Sicp—безразмерная

средняя

ширина

теплового

потока (Sicp =

sicp/h);

Дщср —

относительная средняя приведенная длина линий

тока (Дш 'ср =

$nicp/h).

 

 

Если в первом приближении пренебречь падением температуры в теле профиля

набора (т. е. принять

величину Тп

=

1),

то

 

 

 

 

 

 

 

п

 

 

п

 

 

 

 

 

«,

1

V і

 

 

Я и

Sicp

 

 

 

 

* =

- 2 ^ <

=

~ 2 j - A ^ p - '

 

( 1 1 7 )

где п — общее количество отдельных зон.

Сопоставляя последнее выражение с уравнением (70), получаем

пп

Ф -

>

- j

—

 

> Ф , - .

(118)

 

i=\

"пі ср

JimeA

 

 

 

 

 

 

i = l

 

Так как тепловые потоки, выходящие из различных участков набора и обшивки,

налагаются друг на друга, то складываются и критерии формы Ф,-.

 

Таким образом, для отдельной зоны

(теплового потока) критерий

формы

Ф;

і

•

ф .

'

=

• S ' c p

 

 

 

л .

 

 

Ли

'

 

 

 

ср

 

Отсюда следует, что критерий формы (т. е. безразмерный линейный тепловой поток) для отдельной зоны зависит от двух размеров — ширины теплового потока S i c p и длины линий тока ДП1 - с р .

Размеры, которые определяют в основном ширину и длину отдельного теплового потока, назовем совокупными. Пары совокупных размеров выделяет анализ струк­ туры формул для линейных потоков.

Влияние изменения отдельного размера на критерии Ф, АФ и ДАФ зависит от соотношения между всеми размерами сразу, но наиболее сильно — от значений

второго совокупного размера. Поэтому результаты опытов, посвященных

исследо­

ванию влияния

отдельных

размеров (по сравнению с их значениями, принятыми

при построении

основной

диаграммы), также будем обрабатывать

в виде

зависи­

мости поправочного критерия формы ДДФ от двух размеров, оказывающих

наиболь­

шее влияние, — исследуемого и совокупного, т. е. в виде ДДФ =

/ (Si С р,

Дщ С р).

Толщина изоляции Nn,

покрывающей кромку полки набора, в основном

влияет

на тепловой поток, выходящий из стенки набора, и определяет длину линий

тока.

Этот поток сильно зависит еще и от своей ширины. Ширина же потока в основном

определяется

совокупным размером Мп.

Поэтому поправочный

критерий

формы

ЛДФлг будем

представлять в виде зависимости ДДФдг =

fx {Nn,

Мп).

 

Толщина

изоляции поверх набора

L n в основном

влияет на тепловой

поток,

выходящий из полки набора. Этот поток зависит не только от длины линий тока L n ,

но и от его ширины, которая в основном определяется размером В.

От других

раз­

меров этот поток почти не зависит. Поэтому диаграмму

для поправочного критерия

формы ДДФ/, построим в

виде зависимости ДДФ^ = / 2

( L n , В).

 

 

Шпация S в основном определяет ширину теплового потока, выходящего из

обшивки. Помимо ширины S или

So этот поток сильно зависит еще от толщины

Мп.

Поэтому при обработке опытных

данных поправку ДДФ5 необходимо представлять

в виде зависимости от этих двух

совокупных размеров: ДАФз = / 3

(So, Мп)-

 

Предложенная структура рабочих формул (113) и (114), подобная строению

выражений (96) и (118),

учитывает наложение тепловых потоков и,

следовательно,

является принципиально

правильной.

 

 

 

Все прочие (несовокупные) размеры оказывают незначительное влияние на

кри­

терии ДДФл/, ДДФ/, и ДДФ$. Поэтому при построении поправочных диаграмм эти размеры оставим постоянными (такими же, как на основной диаграмме) или на по­ правочных диаграммах будем проводить усредненные кривые для всего диапазона изменения слабо влияющих размеров. По этим причинам все поправочные диаграммы,

строго говоря,

получатся

приближенными.

 

 

 

 

 

 

 

 

Изложенная

методика

систематизации

опытных

данных

позволяет

 

обобщить

и компактно обработать результаты опытов в виде диаграмм, изображающих

графи­

чески зависимость между шестью переменными величинами.

 

 

 

 

 

Добавочный

критерий

формы ДФм, В Для обходной

изоляции

(рис.

 

32

и 33).

Основные диаграммы для

ДФм.В построены при Nn

=

0,4

и L n =

0,4.

Влияние

изменения этих размеров учитывается поправочными диаграммами.

 

 

 

Значения ДФм,в подсчитывались по выражению (98).

 

 

 

 

 

Диаграмма для Д Ф ^ в

разделена на две части, в которых применены

различные

масштабы шкал

на осях

ординат (так как

различие

между

численными

значе­

ниями ДФуц,в настолько значительно, что построение

одной диаграммы

с

равными

Смотрите также файлы