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: 197

Скачиваний: 6

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

 

Последняя конструкция рассчитывается как обычная плоская много­

 

слойная стенка (§ 2).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аналогичным образом

можно

определять

коэффициенты

тепло­

 

передачи выносной изоляции (рис. 13), рибандов,

изолированных

 

льяльных

крышек,

съемных крышек горловин двойного дна

(§ 48) и

 

других изоляционных конструкций, не прорезаемых судовым набором.

 

 

Зональный метод расчета позволяет учитывать влияние клеящих

 

веществ,

предназначенных

 

для

 

приклеивания

изоляционных

плит

 

к корпусу судна и склеивания их между собой (см. § 43), а также

 

влияние

шпаклевки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Точность расчета. Сопоставление опытных и расчетных коэффи­

 

циентов

k0

 

и

kp,

вычисленных

непосредственно

методом

ЭТА

и

 

зональным методом, показывает, что для конструкций без набора

 

расчет по зонам всегда дает заниженные на

1—5%

 

коэффициенты

 

теплопередачи. Такая точность является вполне достаточной для

 

практических

 

расчетов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В расчете прямые линии раздела зон 0—0,

1—1,

2—2 (см. рис. 46)

 

приняты за упрощенные линии тока. Поэтому тепловые потоки не

 

переходят из деревянного бруска в изоляционный

материал. В дей­

 

ствительности линии тока несколько искривлены и потоки выходят

 

из бруска. Боковой выход тепла из бруска в изоляционный

материал

 

и приводит к незначительному уменьшению расчетного коэффи­

 

циента

kp

по сравнению с опытным

ka.

изоляции

т (или

отношение

 

 

Чем

больше

шпация

s

и толщина

 

 

,

я"1

і

я—)>

ч е м

меньше

ширина

бруска

с

(или

величина

c/s)

 

т

і

° 3 1

+

° 3 2

 

/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

kp

 

и отношение Хд /ли , тем меньше расхождение

между

значениями

 

и

k0.

Таким

образом,

 

чем

меньшую

долю

объема

 

изоляционной

 

конструкции отнимают деревянные детали, тем ближе коэффициент

kp

 

к величине k0.

При

c/s

< 0 , 1

значения kp

и k0

практически

совпа­

 

дают.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчетное значение коэффициента теплопередачи легко можно

 

исправить, пользуясь формулой

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k = ykp,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(126)

 

где у

— поправочный

коэффициент,

учитывающий

отклонение

рас­

 

четного коэффициента

kp

от опытного.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если коэффициенты теплопроводности основных материалов,

 

входящих в изоляционную конструкцию, отличаются друг от друга

 

лишь в несколько раз, то коэффициент у =

1,01

н-

1,05.

Рекомен­

 

дуемое значение у — kjkp

найдено

на

основании

результатов

опы­

 

тов, проведенных методом

ЭТА.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.

50.

Изоляция

второго

дна

в

рефрижераторном

трюме, частично

прорезаемая

брусками, установленными

на

сухарях:

а — поперечное

сечение;

б — продольное

 

 

 

 

сечение

между

сухарями;

в — продольное

сечение по сухарям.

 

 

 

А

— б и т у м н ы й т е м п е р а т у р н ы й

шов

(для

б е т о н н о г о

покрытия);

Б

—

плиточный и з о л я ц и о н ­

ный

материал;

В

— д е р е в я н н ы й

 

ш п у н т о в а н н ы й

настил

3 5 x

143

мм;

Г

— м е т а л л и ч е с к а я

о ц и н к о в а н н а я

сетка

д л я

армирования;

 

Д

— с л о й

бетона

т о л щ и н о й

40

мм

(или

асфальта,

6

= 25 мм); Е

— гвоздь

ЗХ 70;

Ж

—

б р у с о к ;

3

— п р и в а р н а я

ш п и л ь к а ,

ш а й б а и

гайка

М 1 4 —

 

 

 

 

 

 

М18; И—

с у х а р ь ,

d

=

40

 

мм;

К — к л е й

д л я

плит

 

 

 

 

 

 

\2 Ю. Ф. Н е с т е р о в

1 7 7

Расхождение между kp и k0 пропорционально отношению наи­ большего И Наименьшего КОЭффиЦИеНТОВ ТеПЛОПрОВОДНОСТИ ^ н а и б ^ н а и м для основных материалов, входящих в конструкцию. Чем больше отличаются один от другого коэффициенты К, тем больше отдаляются друг от друга и коэффициенты теплопередачи, вычисленные зональ­

ным

и аналоговым методами. Если

коэффициенты

К отличаются

в несколько раз, то

коэффициенты

kp

и k0 также расходятся на

несколько

процентов;

если коэффициенты X отличаются в

десятки

раз,

то

коэффициенты теплопередачи

отдаляются

на

десятки

процентов

и т. д.

 

 

 

 

 

Если конструкция состоит в основном из теплоизоляционного материала и дерева, то коэффициенты kp и kQ отличаются один от другого приблизительно на столько процентов, во сколько раз раз­ личны коэффициенты ХА и Яи (т. е. на величину Л д = А,д/Хи). Поэтому для определенности коэффициент у, учитывающий относительное увеличение коэффициента теплопередачи вследствие теплового влия­ ния боковых поверхностей бруска, можно определять по следующей приближенной формуле:

При расчете по зонам тепловых потоков, так же как и по диа­ граммам, требуется введение и других поправок, учитывающих влия­ ние крепежных деталей, продувания изоляции и т. д. (§ 57).

Для изоляционных конструкций, прорезаемых набором, класси­ ческий способ расчета по зонам, перпендикулярным к обшивке, применять нельзя, так как коэффициенты теплопередачи, подсчитан­ ные зональным и аналоговым методами, будут намного отличаться друг от друга. Это отличие составляет сотни процентов, потому что коэффициенты теплопроводности стали и теплоизоляционного мате­ риала несоизмеримы ^ - ^с ^ 1000^. В конструкциях, содержащих

набор, тепло поступает не только от обшивки корпуса, но и от поверх­ ности стального профиля набора, что влечет за собой резкое искрив­ ление как изотерм, так и линий теплового потока. Поэтому линии тока нельзя принимать за прямые, перпендикулярные к обшивке. Резкое искривление линий тока и является причиной значительного расхождения между коэффициентами теплопередачи, даваемыми зональным и аналоговым методами.

Пример 5. Рассчитать коэффициент теплопередачи изоляции гладкой стороны промежуточной переборки, изолированной с двух сторон (см. рис. 68, а). Деревян­ ные бруски обрешетника расположены параллельно и установлены на сухарях. Эта конструкция отличается от изображенной на рис. 50 лишь тем, что она не имеет бетонного покрытия (б 2 = 0).

Дано: от = 70 мм; 83 = 30 мм; шаг брусков s = 600 мм; ширина бруска с = 60 мм, его высота d = 40 мм; шаг сухарей s' = 500 мм; ширина сухаря сс = = 75 мм, его высота dc = 30 мм и длина sc = 80 мм; расстояние между сухарями

s„ = s — s c = 420 мм;

Хк = 0,05 ккал/м-ч-°С

и Х д = 0,15

ккал/м-ч-°С.

Расчет производим

по формулам (123)—(125), полагая в них б х = б 3 и б 2 = 0.

Коэффициент теплопередачи через участок, расположенный между сухарями,

 

ъ

_ 1

(

 

с

•

s ~

c

 

 

/СиИ

s

| dc"

 

d + 83

1

+

А

 

 

 

 

А,И

 

Ад

 

АИ

Ад

 

1

/

0,06

 

,

0,6—0,06

 

0,655

ккал/м2-ч-°С.

0,6

0,03

0,04 +

0,03

^

0,07

0,03

 

 

 

 

 

\0,05 +

0,15

 

0,05 +

0,15

 

 

 

Коэффициент теплопередачи через участок, содержащий сухарь,

л

'

с

 

с с — с

,

s — сс

\

s

I

/я +

б 3

~ dc +

б 3

ffi

 

| б 3

I

 

\

 

 

^-Д

Аи

Аи

Ад /

 

0,06

,

0,075 — 0,06

,

0,6 — 0,075

0,6 | 0,07 +

0,03

1

0,03 +

0,03

0,04

1

0,07

0,03

 

0,15

 

0,15

* 0,05

 

0,05 +

0,15 /

 

 

 

=

0,716

ккал1мг-ч-°С.

 

 

 

Осредненный коэффициент теплопередачи через всю изоляционную конструкцию

k= Л - ( V H + k/c)

=

ТГк (0,б55 0,42 + 0,716 0,08)=0,664ккал/ж2 -ч-°С.

S

'

0,0

По формуле (127) определяем коэффициент, исправляющий погрешность зо­ нального метода расчета;

Y = 1 + 0 , 0 1 ^ = l + 0 , 0 l | i | = . , 0 3 .

Окончательное среднее значение коэффициента теплопередачи находим по вы­ ражению (126):

* с Р = yk= 1,03-0,664 = 0,684

ккал/м2-ч-°С.

Коэффициент теплопередачи через плоскую многослойную стенку между бру­ сками и сухарями

Аи ' Ад 0,05 + 0,15

Коэффициент, учитывающий относительное увеличение коэффициента тепло­ передачи вследствие прорезания изоляции брусками и сухарями,

о

kw _ 0.684 _

Р б = = ^ 7 - Ж б 2 5 " - 1 > 0 9 3 -

Деревянные бруски, частично прорезающие изоляцию, увеличи­ вают ее коэффициент теплопередачи всего на 5—10%.

12*

1 7 9

Определение эквивалентного коэффициента теплопроводности для изоляционного и клеевого материалов

Теплоизоляционные плиты соединяют с корпусом судна и между собой различными клеями (ИДС, ЛКС, ДФК-4С и др.). Укладывают плиты с перевязыванием швов.

Объем vK, занимаемый склеивающим веществом, составляет за­ метную долю от суммарного объема v = va + vK, занимармого в конструкции изоляционным и клеевым материалами. Относитель­ ный объем клеящего вещества VK = vjv = 0,01-н0,05. До получе­ ния более точных данных приблизительное значение коэффициента теплопроводности клеев можно принимать равным Кк = 0,35-ь -f-0,42 ккал/м -ч-°С.

Чтобы учесть влияние склеивающих веществ, в расчеты необхо­ димо вводить вместо коэффициента теплопроводности изоляцион­ ного материала Хи эквивалентный коэффициент теплопроводности ХИш э (см. § 8). Под эквивалентным коэффициентом теплопроводности изоляционного и клеевого материалов Яи.э понимается такой коэф­ фициент теплопроводности, который имел бы однородный слой изо­ ляции той же толщины, с теми же температурами на поверхностях и проводящий то же самое количество тепла, что и заданный неодно­ родный слой изоляции.

Коэффициенты Ка и Хк не очень сильно отличаются один от дру­ гого. Относительный коэффициент теплопроводности склеивающих

веществ Л к = Кк/Кя изменяется от 0,35/0,07 = 5 до

0,42/0,03 = 14.

Так как неоднородный изоляционный слой состоит

из материалов

с близкими коэффициентами теплопроводности, то значение экви­ валентного коэффициента теплопроводности, наиболее близкое к ис­ тинному, даст расчет по зонам, перпендикулярным к наружной стальной обшивке корпуса судна.

Пользуясь зональным методом, определим эквивалентный коэффи­

циент теплопроводности для трех вариантов расположения

плит

(рис. 51): 1) без перевязывания швов; 2) с

перевязыванием

швов

в одном і аправлении; 3) с перевязыванием

швов в двух направле­

ниях [50].

 

 

Расчет достаточно производить для периодически повторяющегося участка неоднородного изоляционного слоя. На рис. 51 границы расчетных объемов, характерных для всей укладки плит, выделены жирными линиями; зоны обозначены римскими цифрами. Расчетный объем следует разбивать на зоны таким образом, чтобы каждая зона оказалась составленной только из последовательно соединенных слоев. Поэтому поверхности раздела зон проведены через стыки про­ дольных и поперечных швов (из склеивающего вещества) с изоля­ ционными плитами.

Перед склеиванием стыки плит предварительно шпаклюют. Условно можно принимать, что объем, занятый шпаклевкой, запол-

Смотрите также файлы