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: 213
Скачиваний: 6
Средний коэффициент теплопередачи для рассматриваемой кон струкции в целом
k = 1 , |
c , |
(162) |
S H + S C
где kx и k2 — коэффициенты теплопередачи для участков, выделяе мых продольными сечениями / — / и / / — / / ; sH — промежуток между стальными планками, заполненный изоляционным материалом (s„ =
=S' — S'c).
Средний коэффициент теплопередачи для двух участков, выделяе
мых |
сечением |
/ / — / / , |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где |
k2 и k2 |
— коэффициенты |
теплопередачи |
для второго и третьего |
||||||||
расчетных участков, изображенных на рис. 69, |
виг. |
|
||||||||||
Вначале |
определяем коэффициент |
|
kx для |
первого |
расчетного |
|||||||
участка, |
выделяемого |
сечением |
/ — / |
(рис. 69, |
б). Поток qs через |
|||||||
зону |
/ / / |
можно определить |
по формуле |
(159), заменив |
в ней s/2 на |
|||||||
(s — f')l2 |
— с, |
т. е. |
подставив |
вместо |
s |
расстояние |
s — /' — 2с. |
|||||
Тепловые |
потоки qh, qb, qt, |
qbo, |
qht b |
|
и |
<7S, ь, проникающие через |
||||||
зоны IV—IX, |
|
находим по выражениям |
(160), (139), (140), (154), (155) |
|||||||||
и(151). Коэффициент теплопередачи определяем по формуле (131). Второй и третий участки имеют ширину, равную s/2.
Далее находим коэффициент k2 для второго расчетного участка (рис. 69, в). Тепловой поток q's, образующий зону /, можно рассчи тывать по равенству (159), заменяя шпацию s на ее половину s/2. Потоки qh, qb, qt и qbo через зоны II—V определяем по формулам П60), (139), (140) и (154).
Пусть расстояние между профилем набора и стальной планкой настолько мало, что si4 < (//2) + b0 + (2hb/n). При этом условии линия тока 6—6, проведенная по дуге окружности наибольшего радиуса rh> ь = 2hbln, пересекает линию тока 7—7, совпадающую с краем конструкции. В таких случаях, чтобы избежать пересечения линий тока, необходимо переходить от дуг окружностей к дугам эллипсов. Длины дуг эллипсов удобно определять по приближен ному уравнению (134). По-прежнему, соблюдая равенство термиче
ских сопротивлений, четверть длины эллипса будем |
считать рав |
|||||
ной hb. |
В качестве схемы можно принять, что линии тока 6—6 и 7—7 |
|||||
(рис. 69, в) касаются друг |
друга; тогда для зоны VII |
ширина внут |
||||
ренней |
поверхности |
sB уп |
= 0 и малая полуось |
эллипса хЛ , b |
= |
|
= (s/4)-—(/72) — b0. |
Большую полуось эллипса yhi |
b |
вычисляем |
из |
||
условия |
равенства термических сопротивлений: |
|
|
|
||
"ft. Ь _| |
4 |
b0 + hb |
hc |
|
л и |
Полагая вследствие малости |
|
сопротивление бЛ , &АС = 0, получаем |
|
|
4 , |
Vh, ь — —пь —хи, ь-
При |
этом г/л, |
ь < / i j |
и расчетное отношение большой и малой полу |
осей |
эллипса |
yhi blxh, |
ь Ф hblxht ъ — \к ь (см. табл. 9). |
Длина пути, проходимого тепловым потоком внутри стенки сталь ного профиля перед выходом из нее в изоляционный материал со
стороны |
полки, бл, ь = hb — уі,, ь- |
|
|
|
|
|
|||||
|
Таким образом, |
четверть длины эллипса |
|
|
|
||||||
|
|
|
- j - Lh, ь = |
-т~ Ом. * "г Ял.ft)— ^ft- |
|
||||||
^ |
Если ширина полки профиля имеет обычные размеры (т. е. b0lhb ^ |
||||||||||
0,6), линию тока 6—6 (рис. 69, |
в) можно также выводить по дуге |
||||||||||
эллипса прямо из угла между стенкой профиля и обшивкой |
корпуса, |
||||||||||
при этом малая полуось эллипса xh, b |
= siА — /72, большая |
полуось |
|||||||||
Ук ь = hb |
и |
их отношение |
yhi blxht b |
= hbfxh, |
b. |
|
участка |
||||
|
При широкой полке профиля и малой ширине расчетного |
||||||||||
(si2) может |
оказаться, что |
(siА) |
< |
({12) + |
Ь0 |
+ |
(2Ь0Ы). При этом |
||||
условии |
дуга окружности |
5—5 |
(рис. 69, |
б) |
наибольшего |
радиуса |
|||||
гь |
= 2Ь0 /я |
также |
пересекает линию тока |
7—7. |
В таких |
случаях |
|||||
для определенности линию раздела зон 5—5 можно проводить сразу из внутреннего угла между стенкой и полкой профиля по дуге, опи
сывающей половину длины эллипса с отношением полуосей yblxb |
ф |
||||
Ф b0lxb |
= |
£(,. Малую полуось эллипса хь следует определять |
из |
||
табл. 9 |
по |
ширине |
внутренней поверхности |
полки профиля |
Ь0. |
Можно принимать, что большая ось эллипса 2уь |
— siА — f/2. Отсюда |
||||
yb = (siА — /12)12. При этом ширина внутренней поверхности зоны |
VI |
||||
вырождается в точку |
(s„ vi = 0) и три линии тока 5—5, 6—6 и 7—7 |
||||
касаются |
друг |
друга ниже |
полки |
профиля. |
При |
широкой полке |
профиля |
yb |
< Ь0, поэтому |
центр |
эллипса |
лежит |
не в точке Оь |
(рис. 69, |
в), а ближе к углу между стенкой и полкой, на расстоянии уь |
|||||
от этого |
угла. |
|
|
|
|
|
Аналогично изложенному следует поступать в любых случаях, когда расстояние между элементами набора очень мало. Например, приблизительно так же можно рассчитывать зональным методом изоляцию смешанного (разнопрофильного) набора (см. рис. 22), у которого расстояние между основными и промежуточными про филями мало и равно половине шпации si2 (§ 29). Таким образом, предлагаемый метод расчета обладает большой гибкостью.
Затем определяем отдельные тепловые потоки и коэффициент
теплопередачи ki |
для третьего участка, выделяемого тем же сечением |
|||||||
/ / — / / |
(рис. 69, |
г). |
Пусть |
половина |
шпации |
si2 < / ' + |
(Ah'In). |
|
Поэтому принимаем, что линии тока 1—/ и 5—5 |
описывают |
четверть |
||||||
длины |
эллипсов |
с центрами |
в точках |
Он и отношением |
полуосей |
|||
ydXh Ф |
hlxh |
= \ h |
(так как yh < h), касаясь линий тока |
0—0 и |
||||
6—6. Малые |
полуоси |
эллипсов |
|
|
|
|||
Соблюдая равенство термических сопротивлений
6"Л , |
|
w |
Хс |
Хц |
хи |
6І
и п о л а г а я ^ - = 0, получаем большие полуоси эллипсов
Путь, проходимый тепловым потоком вдоль стальной планки прежде чем он начнет выходить из нее в изоляционный материал,
|
|
|
|
|
|
|
бл = |
h |
—yh. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Четверть длины эллипсов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
U |
=(Ун |
+ хи) = h'• |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
Недостающие формулы для тепловых потоков даны в примере 8. |
||||||||||||||||||||
|
Пример |
8. |
Д л я конструкции, |
|
|
изображенной на рис. 69, определить коэффи |
|||||||||||||||
циенты Рб. Рп и Рб. п- Основные размеры конструкции, |
коэффициенты |
теплопро |
|||||||||||||||||||
водности материалов и прочие исходные данные такие же, как в примере 6. |
|
||||||||||||||||||||
|
Кроме |
того, дано: |
h |
= |
230 мм; / |
= 6 мм; s c = 60 мм; s |
= |
600 мм; sH |
= |
||||||||||||
= |
s — sc = |
540 мм; I |
= m — h |
|
= 3 0 |
мм; |
с = 60 |
мм; |
d — 80 |
лш. |
|
||||||||||
|
Толщина |
изоляционного |
слоя, |
эквивалентного |
зашивке, |
б э = |
83XJXn |
= |
|||||||||||||
= |
30^4т = |
10 мм; приведенная толщина изоляции, покрывающей торцовую кромку |
|||||||||||||||||||
|
0,15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мм. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
планки, / п = |
/ |
+ б э = |
30 + 10 = |
|
40 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
Определяем |
полуоси эллипсов, перпендикулярные направлению потоков: |
|
||||||||||||||||||
|
|
|
*=4"s |
— " г f |
~ ь°=~т500 |
|
~ 4~ 8 ~~ 2 8 = |
9 3 М М ' |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
xh = -J- s — -і-/' = 4"5 0 0 ~~ ~Y 6 = |
1 2 2 |
ММ' |
|
|
|
|
|||||||||||
Вычисляем полуоси эллипсов, параллельные направлению потоков: |
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
Укь |
= ^ h |
b - |
x h |
|
. b |
= |
4 " |
' 4 6 - 9 |
3 |
= 9 3 |
м м ' |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
у .= |
— |
h' — x |
|
|
= — 230 — 122 = |
171 мм. |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
h |
я |
|
|
h |
|
|
я |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При заданных размерах конструкции линия тока |
6—6 (рис. 69, в) |
описывает |
||||||||||||||||||
дугу окружности, так |
как |
|
ь = |
|
</fc, ь =/"л , б = 93 |
мм. |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
Длины участков, на которых тепловые потоки движутся внутри стальной стенки |
||||||||||||||||||||
и планки: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b'h. ь = 6 ft, б = hb |
- |
Ун. Ь = |
1 4 6 ~ |
93 = |
53 мм; |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
8'h = h' — yh |
= 230 — 171 = |
59 |
мм. |
|
|
|
|
|
||||||||
|
Из примера 6 берем qh |
= 0,0268; |
qb |
= 0,01637; |
qt |
= |
0,00579; |
|
qbo |
= 0,00346; |
|||||||||||
qh. й = 0,01723 |
и <7S,6 = 0,0298 |
|
ккал/ч-°С. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Рассчитываем недостающие Потоки, проходящие через первый расчетный уча
сток, |
выделяемый |
сечением |
/ — / |
(рис. 69, б): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
qSi |
f |
= Яи |
— |
= 0,05 |
2 |
• = |
0,000555 |
ккал/ч-°С; |
|
|||||||||||
|
9s, с = |
|
т — d |
с |
d + S3 |
— |
0,26 — 0,08 |
0,06 |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
, |
|
0,08 + 0,03 |
— |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Я и |
|
' |
Яд |
|
|
|
0,05 |
|
1 |
|
0,15 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
0,01386 |
ккал/ч-°С; |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
. |
s |
~ |
f — Г—2с— |
г |
|
= |
|
500 —8 — 6 — 2 -60 — 101.Ї |
|||||||||||||
|
Я* = |
*и - |
тп + |
. . . і |
. , - |
; — |
|
0.05 • |
270 + |
58,2 + |
160 + |
110 |
|
||||||||||
|
|
|
|
бЛ + |
h + |
1„ |
|
|
' |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
0,0221 |
ккал/ч-°С. |
|
|
|
|
|
|
||||||
Коэффициент теплопередачи первого участка, прорезаемого профилем и бруском, |
|||||||||||||||||||||||
|
*1 = |
-J- |
К |
f+Vs.c+Qs |
|
+ |
Is. |
Ь + |
Т " |
(<?А |
+ |
ЧЪ + |
^ |
+ |
9 i 0 |
+ <?Л, ft)] = |
|||||||
|
= |
-+тг [0,000555 + |
0,01386 + |
0,0221 + |
0,0298 + 0,95 (0,0268 |
+ |
|||||||||||||||||
|
|
|
0,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
0,01637 + |
0,00579 + 0,00346 + |
0,01723)] = 0,265 |
|
ккал/м2-ч-°С. |
|||||||||||||||||
Данные примеров 6 и 8 позволяют определить поправочный коэффициент Рб. |
|||||||||||||||||||||||
учитывающий влияние промежуточного бруска. Дл я рассматриваемой |
конструкции |
||||||||||||||||||||||
без бруска (изображенной на рис. 68, б)изпримера6 |
klt в |
= |
й1 =0,257/с/сал/ж3 -ч-°С, |
||||||||||||||||||||
при |
этом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К |
|
_ |
0,265 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Р б = = |
|
|
|
0 2 5 Т = 1 ' ° 3 - |
|
|
|
|
|
||||||
|
Находим недостающие потоки, проходящие через второй участок, выделяемый |
||||||||||||||||||||||
сечением / / — / / |
(рис. 69, в): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
, |
_ |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
s — f—rh |
|
|
|
|
|
|
_1_500 — 8— 101,8 |
|
|||||||||
|
Q s |
= |
Х и |
|
/я„ + |
6Л + |
А + |
/ п " = |
° ' ° 5 270 + |
5 8 , 2 + 160+110 |
= |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
0,01172 |
ккал/ч-°С; |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
l H . b - Q h . b - ^ J b |
+ |
3 b o + |
2 t |
+ |
2 l n + |
h b |
|
- |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
93 4-93—17 8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
= |
|
°' °5 10,2 + |
3.28 + 2.14 + |
2-110 + 1 4 6 = ° ' ° 1 7 |
2 3 |
К Ш |
Л І 4 |
^ |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
1 |
|
с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
<78, ь = К \ , b + b0 + hb |
+ t + |
l n + m n |
|
|
|
|
||||||||||||
A s o o - A g
= ° ' 0 5 53 + 2 8 + 146 + 14 + 110 + 270 = ° ' 0 0 9 7 4 К Ш л Ы ^
