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: 207

Скачиваний: 6

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

Таблица 10

Значения вспомогательного коэффициента а = ф

 

 

 

для вычисления четверти

длины

эллипса

 

 

 

_У_

о

У

а

У

а

У

о

у

а

У

а

X

X

X

X

X

X

 

 

 

 

 

 

0,1

1,01

1,1

1,65

2,1

2,51

3,1

3,43

4,1

4,38

5,5

5,74

0,2

1,05

1,2

1,73

2,2

2,60

3,2

3,53

4,2

4,48

6,0

6,22

0,3

1,10

1,3

1,81

2,3

2,69

3,3

3,62

4,3

4,58

6,5

6,71

0,4

1,15

1,4

1,90

2,4

2,78

3,4

3,72

4,4

4,67

7,0

7,20

0,5

1,21

1,5

1,98

2,5

2,88

3,5

3,81

4,5

4,77

7,5

7,69

0,6

1,28

1,6

2,07

2,6

2,97

3,6

3,91

4,6

4,86

8,0

8,18

0,7

1,35

1,7

2,16

2,7

3,06

3,7

4,00

4,7

4,96

8,5

8,67

0,8

1,42

1,8

2,24

2,8

3,15

3,8

4,10

4,8

5,06

9,0

9,16

0,9

1,49

1,9

2,33

2,9

3,25

3,9

4,19

4,9

5,15

9,5

9,65

1,0

1,57

2,0

2,42

3,0

3,34

4,0

4,29

5,0

5,25

10,0

10,15

При боковом расположении бруска обрешетника (см. рис. 56,

б)

для

дуг

эллипсов

/ — /

и 2—2

можно

принимать: yh = h;

yg =

g;

yjxti

— h/xh =

lh;

yglxg

= yhlxh,

где g

— высота участка

бруска,

прилегающего

к стенке

профиля. Линию тока 3—3, выходящую

из

стенки

профиля,

можно

проводить

по

дуге окружности

радиусом

гс =

с.

упрощения расчета следует

стремиться к тому, чтобы неко­

Для

торые линии раздела зон по возможности совпадали с боковыми по­

верхностями

деревянных

брусков (как,

например,

линии

1—/

и

4—4 на рис.

65, б и 73,6

соответственно).

В таких

случаях

одна

и

та же граничная упрощенная линия тока (1—/ или 4—4 ) со стороны области изоляционного материала принадлежит последнему (в зоне /

или

IV),

а со стороны области дерева

проходит

в дереве (в зоне

/ /

или

V).

 

 

 

 

 

Схематизированные линии тока не

должны

пересекаться.

В

тех

местах,

где действительные линии тока сильно

приближаются

одна

к другой, для упрощения расчета в качестве схемы допустимо при­ нимать, что они лишь касаются на некотором участке. При этом ширина зоны, заключенной между касающимися линиями раздела, вырождается в точку, а поверхность ее получается равной нулю.

Например, у конструкции, показанной на рис. 65,

б,

превращается

в точку ширина

внутренней поверхности зоны / /

и

наружной по­

верхности зоны

IV.

 

 

Из тепловой сетки, изображенной на рис. 73, а, видно, что дей­ ствительная теплоотдающая поверхность, соответствующая, напри­ мер, внутренней поверхности зоны VI (рис. 73, б), весьма мала.

По этой причине и здесь

для определенности можно принимать, что

внутренняя

поверхность

зоны VI в пределе вырождается

в линию,

т. е. sB vi =

0. Из указанной тепловой сетки видно также,

что в дей­

ствительности линии тока не сливаются и тепловой поток,

проходя­

щий между

ними, не равен нулю. Однако поток qha, выходящий из

верхней части стенки набора и проникающий через рассматриваемую зону VI, не будет равным нулю и в расчете, вследствие того, что в формулу (129) входит средняя ширина зоны. Действительно, так

как для зоны VI ширина наружной

поверхности s„ vi = т Ф О,

средняя ширина зоны Syi = (s„ vi +

0)/2 ф 0.

Таким образом, в связи с тем что обе поверхности зоны (sHf и sBi)

одновременно не могут равняться нулю, тепловой поток, проходя­ щий через зону, одна из поверхностей которой равна нулю, из рас­

смотрения

не выпадает.

0, где s—переменная

 

Всюду

должно быть:

ширина отдель­

ной зоны. Значение s <

0 говорит о том, что упрощенные линии тока

пересекаются.

 

 

Табл. 9 составлена для изоляционных конструкций обычных размеров. Если отдельные упрощенные линии тока, проводимые по приведенным рекомендациям, пересекутся, то необходимо изменить их расположение таким образом, чтобы линии раздела зон не пере­ секались, а только касались одна другой. Для этого, например, при очень малых шпациях s следует просто несколько увеличить отноше­ ния полуосей эллипсов yhlxh и yh< blxh, ь ( п о сравнению с их значе­ ниями, данными в табл. 9).

Чтобы приблизить направление схематизированных

линий тока

к действительным, в случае больших шпаций (начиная

со

значения

S >

4) у каждой боковой границы полной конструкции

можно вво­

дить

неискаженные зоны шириной sH = sB = (s — ЩІ2

и

распола­

гать

линии тока в этих зонах перпендикулярно к обшивке

корпуса,

т. е. так же, как в плоской многослойной стенке. Такое направление линий тока сокращает их длину до возможного предела и незначи­ тельно повышает общий коэффициент теплопередачи k.

Введение неискаженных зон лишь при S > 4 хорошо согласуется как с тепловыми сетками, так и с результатами количественного исследования (см. гл. V), которые показывают, что при 5 > Зн-4 (так как температурное поле у краев конструкции начинает совпа­ дать с полем соответствующей плоской стенки) зависимость Ф = / (S) при неизменных прочих размерах превращается в прямолинейную.

В остальном разбивка на зоны ясна из приведенных чертежей. Как обычно, для упрощения расчета термическое сопротивление действительного слоя зашивки толщиной б3 необходимо заменять эквивалентным сопротивлением воображаемого слоя изоляции тол­ щиной бэ . з = б3Л,и/Х3. Несмотря на замену слоев, среднюю ширину зоны необходимо вычислять по действительным размерам конструк­ ции.

Для облегчения расчета можно не вычислять действительные длины упрощенных линий тока в изоляционном слое, эквивалентном зашивке, который обладает небольшой толщиной бэ .а , а принимать, что всюду длина линий тока в этом слое равна толщине самого слоя 6Э 3 . При таком упрощении расчета длины линий тока несколько сокра­ щаются, термические сопротивления зон уменьшаются, а коэффи­ циент теплопередачи всей конструкции k незначительно увеличи­ вается (всего на 1—2%).

14*

2 1 1

Так же как и при расчете судовой изоляции по диаграммам, обычно для упрощения расчета термическими сопротивлениями теплоотдаче 1/ан, 1/ав и теплопроводности стальной обшивки е/Кс можно пренебрегать. Однако в случае необходимости сопротивления на поверхностях конструкции 1/ан и 1/ав легко учесть дополнительно по формуле (8) или (17).

Для удобства расчета несимметричный полособульб следует за­ менять соответствующим неравнобоким угольником (рис. 64, а), а симметричный полособульб — тавром (рис. 64, б) с той же шириной

Рис. 64. Замена полособульбовых профилей набора соответствую­ щими расчетными профилями: а — замена несимметричного полособульба неравнобоким угольником; б — замена симметричного полособульба тавром

утолщенной части Ь, высотой профиля h и толщиной стенки /. Для заменяющего расчетного профиля можно брать толщину полки * ~ ( 1 , 5 - 2 , 0 ) /.

Точность расчета. Таким образом, в полном соответствии с тепло­ выми сетками, в предлагаемом зональном методе расчета учитывается падение температуры в теле профиля и тепловые потоки проходят через все участки изоляционной конструкции. Кроме того, отличи­ тельной особенностью метода является введение средних длин линий тока и средних ширин зон.

Точность определения коэффициента теплопередачи этим мето­ дом зависит от степени приближения схематизированных линий тока к действительным.

Физическая картина прохождения тепла наиболее правильно учитывается методом ЭТА. Поэтому точность расчета можно уста­ новить путем сопоставления коэффициентов теплопередачи, вычис­ ленных зональным методом и непосредственно методом ЭТА (а не по диаграммам). Такое сравнение показывает [53, 62], что погрешность приближенного расчета по зонам тепловых потоков составляет 1 — 19%, причем для изоляции, обходящей набор, погрешность расчета, как правило, оказывается положительной.

Установим, какие изменения коэффициента теплопередачи вызы­ вает; замена действительной картины строения поля тепловых пото­ ков упрощенной схемой. Из формулы (129) следует, что с уменьше-

ниєм средней длины линий тока 6,- тепловой поток зоны qt увеличи­ вается, и наоборот. Расчетное значение коэффициента теплопередачи обычно получается больше опытного значения, полученного методом ЭТА, потому что в действительности линии тока искривлены, а в расчете они спрямляются (так как большинство кривых линий

заменяется прямыми). Такая схематизация ведет к

сокращению

длин линий тока 6, и, следовательно, к уменьшению

термических

сопротивлений зон 6,-М, что в результате может привести к некото­

рому завышению коэффициента теплопередачи

k.

Основное

достоинство предлагаемого метода

состоит в том, что

он является

наиболее общим и гибким.

 

Рассчитаем изложенным методом наиболее сложные конкретные конструкции, большинство которых не поддается расчету ни одним из известных способов.

§ 45

Расчет изоляционных конструкций перекрывающих набор

Конструкция с деревянными брусками обрешетника, расположен­ ными сбоку от несимметричного набора на сухарях (см. рис. 10, г).

Для этой конструкции необходимо вычислять два коэффициента теплопередачи k1 и k2 для характерных участков, выделяемых сече­ ниями / — / и / / — / / . Средний коэффициент теплопередачи для изо­ ляционной конструкции в целом

k

=

 

 

и

(135)

s

-4- s

 

 

 

 

 

д

~

и

 

где яд — длина деревянного

сухаря

вдоль набора; s„ — длина уча­

стка, не содержащего сухарь, т. е. расстояние между брусками в изо­ ляционном материале.

Найдем вначале коэффициент k2 для участка, не содержащего сухарь (рис. 65). Рассматриваемый участок конструкции разбиваем на девять зон.

Принадлежность величины к определенной зоне условимся от­ мечать индексом из римской цифры, а к упрощенной линии тока — из арабской. Тепловые потоки будем отмечать вместо римских цифр индексами, характеризующими место их выхода или область про­

хождения.

 

 

 

 

 

 

 

 

З о н а

 

/. Эта зона

имеет постоянную ширину sH/

= sB/

=

s7 =

= s/2 — (/72

+ с +

с').

Приведенная

длина линий

тока

в

зоне

одинаковая:

б п 0 =

б п 1

= б п / = т +

б3 Яи /Я3 = тп.

По

выраже­

нию (129)

получаем тепловой поток зоны /, выходящий из обшивки

слева от

набора:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ккал/ч

•°С.

 

(136)

О •

2"s

Е

/7

 

7\

 

J2i

 

 

 

 

Ж.

 

 

 

xh,b

 

 

1Г_є

 

7 1

g !

І

Ч>1. |..!Л|,..|.!1. Will,"

Ж

 

Ж

 

• •

1

•• ''••"'•if'1

Рис. 65. Конструкция, перекрывающая несимметричный набор и содержащая боковой брусок и сухарь (участок между

сухарями)

 

а — тепловая сетка

для участка, выделяемого сечением / / — / /

на рис. 10, г; б — расчетная

схема прохождения

тепла.

Из

опыта

Ф = 4,33, k =

0,361 ккал/м2•

ч-°С, Тп =

0,93, h/xh =

1,8, hb/xh

b = 1,2, bQ/xb =

1,9, gg =

1,10

пр и h =

200, s =

600, m =

260

b =

75, 6 3

= 40, с = 60,

d = 180, c' =

60, / =

9. t = 11, e =

9 лл, S

- -

-

-

-

0,05

.

- „

„ ,.

= З

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ккал/м-ч-°С,

 

Я, Д и

Смотрите также файлы