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: 185

Скачиваний: 6

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

масштабами привело бы к слишком большому размеру чертежа). На рис. 33, явля­ ющемся продолжением рис. 32, масштаб по оси ординат уменьшен в 10 раз.

При малых значениях Мп =0,05-т-0,4 тепловой поток через обшивку превосхо­ дит поток через набор. Поэтому с увеличением размера В уменьшается ширина (So) теплового потока, проходящего через обшивку, и его величина и, следовательно, уменьшается также китерий ДФм.в-

В--Г

0,2

0,4

0,5

0,8

1,0

1,1

1,4

1,8

 

1,0

3

Рис. 32.

Добавочный

критерий

формы

ЛФуи, в, учитывающий

влияние

размеров

Ми

и В, для

обходных конструкций

при

Мп^*

0,3,

S 0 ^

2,5,

 

 

 

Nn=

 

0,4 и L n = 0,4

 

 

 

 

 

При больших

значениях Мп

=

1,0ч-1,4

поток

через

набор

больше

теплового

потока через обшивку. По этой причине при увеличении ширины полки В безраз­

мерный

тепловой поток АФм.в

возрастает.

Д л я

переходных значений

Мп = 0,5ч-0,9 зависимость Л Ф Л Ї , В = f (В) при по­

стоянных прочих размерах оказывается более сложной. С увеличением В растет поток через набор и одновременно уменьшается поток через обшивку. Вначале при малых значениях В поток через обшивку больше потока через набор, поэтому с уве­ личением В поток АФм . в уменьшается. Затем при достаточно больших В поток через набор начинает превосходить поток через обшивку; по этой причине при дальнейшем

*м,в

чВ.

;ько

:тся

іята

;рез

;рез

<ает

 

 

S--F

0,2

 

0,4

0,6

0,8

1,0

Ц

 

/,«

 

1,6

1,6

 

6

 

Рис.

33.

Добавочный

критерий

формы ЛФм, В,

учитывающий

влияние

размеров

Мп

и б,

для

обходных

конструкций

при Л4П <С 0,3,

S 0 ^

 

2,5,

 

 

 

 

 

 

 

N„ =

0,4

и L n =

0,4

 

 

 

 

 

 

 

 

Разумеется, изоляцию следует проектировать таким образом, чтобы добавочный

критерий формы, определяемый формулой

(114), а не рис. 32 и 33, оказался

положи­

тельным:

ДФ ^> 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В случае обходной изоляции наибольшее влияние на критерий ДФ оказывают

толщины

Nn

и L n

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для получения положительных значений ДФ необходимо уменьшить толщины

изоляционных слоев п и / , обходящих

набор, до таких значений, чтобы соблюдались

неравенства

L n <

 

N„ <

Мп.

 

конструкций справедливо

равенство

(112).

Д л я

нормальных

изоляционных

В начале серии опытов каждая модель обходной конструкции имеет предельное

значение

тп=

/ п +

h (см. рис. 18, в, г, д, е), т. е. представляет

собой модель

соот­

ветствующей

нормальной

конструкции.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Так

как

основные

диаграммы

для ДФлг, в

строились

при

значении

L n =

0,4,

то сумма L n +

1 =

1,4. Если для обходной изоляции

Мп

=

1,4,

то при этом соблю­

дается

равенство

(112): Mn

= L n

+

1 =

0,4 +

1 =

1,4.

Следовательно,

 

при

тол­

щине Мп

= 1,4 обходная изоляция превращается в нормальную. Поэтому при МП —

= 1,4

кривые

на основных

диаграммах (см. рис. 32, 30)

дали бы точно

одни

и те

же значения ДФд^.д, если бы не было незначительного расхождения между значе­ ниями So, принятыми при построении этих диаграмм.

OPS 0,1

0,2

0,3

0,<i

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

1,2

1,3

Mn

Рис. 34. Поправочный критерий формы ДДФдг, учитывающий влияние размера Л'„. для обходных конструкции при S „ ^ : 2 , 5 , В = 0,8 и L n - 0,4

Поправочный критерий формы ДДФл' для обходной изоляции (рис. 34). Зави­ симость ДДФд/ = f (Мп) при постоянных прочих размерах изображается на рис. 34 монотонными кривыми гиперболического типа, которые располагаются тем выше, чем больше значение параметра Nn.

Значения ДДФ^у вычислялись по соотношению Д Д Ф ^ = ДФд,п — Д Ф л / п = 0 , 4 ,

где ДФл?п и ДФдг _ 0 4 — добавочные критерии формы для различных значений N„ и при jV n = 0 4 соответственно.

со

Рис. 35. Поправочный критерий формы ДДФІ , , учитывающий влияние раз­ мера L n , для обходных конструкций при S 0 ^ 2,5, Мп= 0,05-^ 1,4 и i V n = 0 , 4

Ю. Ф . Н е с т е р о в

При

N„ < 0,4 ДДФдг > 0; если Nn = 0,4, то ДЛФдг

0. При yVn > 0,4

ДЛФ.У <

0.

 

Наряду с толщиной Мп, различные значения которой учитываются диаграммой, на поправочный критерий ДДФдг заметно влияет ширина В. Значения ДДФ/у и соответствующие кривые на диаграмме не усреднены для всего диапазона изменения значений В на основных диаграммах (рис. 32 и 33), т. е. от В --- F до В ~ 2,0, сле­ довательно, рассматриваемая поправочная диаграмма (рис. 34) является прибли­ женной.

Большие значения Nn = 0,6—3,0 могут потребоваться для расчета такой изо­ ляции, в которой проложены каналы для разводки воздуха в случае воздушной системы охлаждения помещений.

Поправочный критерий формы ДАФ^, для обходной изоляции (рис. 35). При по­ строении диаграммы оказалось, что опытные точки вполне удовлетворительно укла­

дываются

на

прямые, расположение и наклон которых определяется

совокупностью

значений

L n

и В.

Поэтому

кривые линии были заменены

прямыми.

 

 

 

 

Поправочный критерий формы АДФ/, вычислялся по

выражению

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д А Ф ^ = А Ф £ п - А Ф £ п = Ю і 4 .

 

 

 

 

где

А Ф ^

и ДФ^ _о 4

— добавочные критерии формы,

соответствующие

перемен­

ным

значениям L n

 

и

L n = 0,4.

 

 

 

 

 

При

L n <

0,4

ААФ/. >

0; если L n = 0,4, то критерий Д Д Ф І , =

0. Для

L N > 0,4

поправка

Д Д Ф ^ < С 0 .

 

 

 

 

 

 

 

Диаграмма для

Д А Ф І ,

учитывает изменение размера

L N (по сравнению с основ­

ными диаграммами)

при различных значениях В и постоянном Nn

=

0,4.

На этой

поправочной диаграмме проведены усредненные прямые для всего интервала изме­

нения значений Мп

на

основных диаграммах,

т. е. для Мп

— 0,05т-1,4.

 

Поправочный

критерий

формы ДДФ^ д л я

обходной изоляции (рис. 36). При по­

строении диаграммы переменная S заменялась переменной

S 0 = S — (В

2Nn).

Поправочный

критерий

формы находился

из соотношения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д Д Ф 5 = Д Ф 5 о - Д Ф 5 о > 2 , 5 ,

 

 

 

где АФ5о и ДФ,5о >

2

5 — добавочные критерии формы при переменных значениях S 0

и при S 0 ^

2,5 соответственно. (Значения S 0

^

2,5 обычно

соответствуют

S :=» 5.)

При

ширине

S0^2,5

 

поправка Д Д Ф ^ =

 

0 и, следовательно, изменение раз­

меров S и S0

 

перестает влиять на критерий ДФ, а зависимость Ф = / (5)

становится

линейной. [Эта зависимость учитывается уравнением (97).]

 

 

 

При

S 0

<

2,5

А Д Ф < ; <

0.

 

 

 

 

S, В =

На рис. 36 построена усредненная диаграмма для различных значений

— от F -г- до

2,0

и

Nn

= 0,05ч-3,0 и для постоянных значений L„ =

0,4.

 

§ 38

Расчет несимметричных изоляционных конструкций

Диаграммы строились для симметричного набора в виде тавра и полосы. Поло­ совому набору соответствует значение В = F (см. рис. 28 и 29). Поэтому для изоля­ ционных конструкций, симметричных относительно линии QT (рис. 37, 38 и 39), проведенной посередине стенки набора, значения всех критериев формы Д Ф и Д Д Ф

всегда следует снимать непосредственно с диаграмм.

 

Однако диаграммами можно пользоваться и для расчета конструкций с несим­

метричным набором

в виде полособульба, неравнобокого и равнобокого

угольников

и несимметричного

тавра.

 

Максимальное

значение ширины полки (В = 1) имеет равнобокий

угольник.

Но диаграммы охватывают более широкий диапазон значений В (до В =

2). Сделано

это для того, чтобы диаграммы позволяли строго определять критерии формы в слу­ чае несимметричного набора.

Несимметричную изоляционную конструкцию, например с набором в виде

угольника (рис. 37, а) с заданной шириной полки

Ьу,

можно считать

состоящей

из

двух участков, соединенных параллельно: из левой половины PQTU

(рис. 37,

б)

симметричной конструкции

с полосовым набором, у которого ширина

полки 6П =

/,

и из правой половины QVWT

(рис. 37, в) симметричной

конструкции с тавровым

на­

бором, ширина полки у которого Ьт = 2 (^Ьу

^-^ .

 

 

Это утверждение является строгим, так как тепловые сетки (рис. 57, а и др.) показывают, что линия разделения конструкции на параллельно соединенные участки QT (см. рис. 37, 38 и 39), проходящая посередине стенки набора перпенди­ кулярно к наружной и внутренней поверхностям, всегда совпадает с линией тепло­ вого потока.

Рис. 37. Разделение несимметричной изоляционной конструкции на параллельно соединенные участки: а — заданная конструкция с неравнобоким угольником; б — расчетная конструкция с полосовым элементом набора; в — расчетная кон­ струкция с симметричным тавровым набором

На основании изложенного можно легко доказать, что критерии формы (Ф, АФ и АЛФ) для несимметричных изоляционных конструкций можно находить по

строгим

формулам следующего

типа:

 

 

 

Д Ф І И .

B y =

- f ( А ф л і . Bn

+ M>Mt в т ) ,

(119)

где АФм,

By — добавочный

критерий формы

для заданной

несимметричной кон­

струкции, например с набором в виде угольника (рис. 37, а), обладающим относи­ тельной шириной полки В — Ву = by/h; ЛФдг, в п — критерий формы для симме­ тричной конструкции, например с полосовым набором (рис. 37, б), соответствующей левой половине заданной конструкции, снимаемый с основной диаграммы (рис. 30, 32 или 33) по относительным размерам В = Ва = F и Мп = mn/h; АФм, вт — добавочный критерий формы для симметричной конструкции, например с тавровым набором (рис. 37, в), соответствующей правой половине заданной конструкции, определяемый по той же самой основной диаграмме в зависимости от значений отно­ сительных размеров В~ВТ— 2 (^Ву ^-^ = bT/h и Мп.

Действительно, по линии теплового потока QT электрическую модель можно разрезать на две половины, соединенные параллельно, и без ущерба для точности

вместо сопротивления R M

полной модели PVWU

(соответствующей

рис. 37, а) изме­

рять сопротивления

R M L

и R M 2 отдельных половин модели PQTU

и QVWT. Сопро­

тивление же полной

модели можно вычислять по уравнению (82):

 

- I —

# м 1 ^ м 2

Так как диаграммы построены для полных и симметричных конструкций, то с помощью выражения (83) выразим сопротивления R M 1 и R M 2 через сопротивления

10*

147

полных

и симметричных

моделей

Rm

и # М 2 .

 

соответствующих

конструкциям,

пока­

занным

на рис. 37, б и в. Тогда

получим

 

 

 

 

 

 

 

1

=

1

,

 

1

 

 

 

 

Rm

 

2/?MI

'

2^?М2

 

 

Умножая все члены

этого выражения

 

на

Re. и и учитывая уравнение

(69),

получаем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ф =

- ^ ( Ф 1

 

+

Ф 2 ) .

 

(120)

Раскрывая все критерии формы, пользуясь равенством (97), окончательно

находим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А Ф = - і - ( Д ф 1

+ Д ф 1 ) ,

 

 

что и требовалось доказать, так как непосредственно отсюда вытекает формула

(119).

Однако в случае нормальной

изоляции

 

несимметричного

набора при В <С 0,75

расхождение между значениями Ф или к, получаемыми непосредственно из диаграмм по заданному значению В = Ву и с помощью уравнений типа (119), составляет приблизительно 3—5% и лежит в пределах точности самих диаграмм. Это означает, что положение полки профиля набора по отношению к его стенке не очень сильно влияет на величины Ф и k. Таким незначительным расхождением между значениями Ф и k для симметричного и несимметричного набора с одинаковой шириной полки В в практических ргсіетах изоляции можно пренебречь. Следовательно, непосред­ ственно основными и поправочными диаграммами практически можно пользоваться для расчета нормальной изоляции всех типов профилей набора, кроме равнобокого угольника. В случае равнобокого угольника, у которого ширина полки В = 1, рекомендуется прибегать к помощи уравнения (119). Однако такие профили при­ меняют очень редко.

Обходные изоляционные конструкции обычно содержат симметричный рамный набор.

При определении поправочного критерия формы Д Д Ф / , для обходной изоляции нет необходимости прибегать к уравнению, подобному равенству (119), так как

зависимость

ДДФІ, =

/ (В) при L N =

const является

практически

прямолинейной.

Поэтому

в случае несимметричного набора поправку

Д Д Ф / , следует

снимать

с диа­

граммы

на рис. 35 непосредственно по заданному значению

В =

Ву.

 

слева

 

Если в обходных конструкциях приведенная толщина изоляционного слоя

и справа от

кромки

полки набора

является

неодинаковой,

т.

е.

пп. л Ф «п. п

(рис.

38), то в соответствующие диаграммы можно сразу входить с усредненным зна­

чением

относительной

толщины

N„. С р и подсчитывать его, как среднее

арифмети­

ческое,

по формулам

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П

П

— ~2 (ПП.

Л ~Ь П П . п)>

Л^П. Ср=

•

 

 

 

 

 

 

Более строгим является иной путь определения поправочного критерия формы

ДЛФдг,

учитывающего

влияние

относительной

толщины

изоляции

Nn

у кромки

п о л к и , — п о

формуле,

аналогичной

зависимости

(119):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А А Ф Л / = 4 - ( Д Д Ф ^ л +

Л А Ф ^ п ) ,

 

 

 

 

 

 

где

ДДФд/д

и ДДФлгп

— поправочные критерии

формы

для двух

воображаемых

симметричных конструкций, соответствующих левой и правой половинам заданной

несимметричной конструкции, снимаемые с поправочной диаграммы

(см. рис. 34)

по относительным

размерам

7Vn.л = "п. л/Л, Мп — mn/h и Nn, п =

я п . п/Л, Мп

соответственно.

 

 

 

При S0 < 2,5

поправку

ДДФ5 с незначительной погрешностью

также можно

снимать непосредственно с диаграммы (см. рис. 36) сразу по заданным относительным

размерам

S0 = S — (В + 2N„, с р )

и Мп.

неравнобокого и

равно­

Если

изоляция

обходит

набор

в виде полособульба,

бокого угольников,

а также

несимметричного тавра, то

при определении

крите-

Смотрите также файлы