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

Из табл. 8 по размерам mn /(ft + /і ) = 1,29 и / п = 60 .«ж выбираем значение Т'„ = 0,93.

Примеры 8—10 показывают, что стальные крепежные планки и короткие угольники увеличивают коэффициент теплопередачи изо­ ляционной конструкции на величину (Зп = l , 0 4 - f - l , l l , причем влия­ ние стальных крепежных деталей может превосходить воздействие деревянных брусков обрешетника (в приведенных примерах р б = = 1,03-7-1,09). При удачном расположении брусков и планок их совместное влияние оказывается относительно небольшим (|Зб п =

-1,12-7-1,15).

§ 46

Расчет нормальных изоляционных конструкций способом А. Е. Ниточкина

Одним из возможных вариантов упрощения линий тока является расчетная схема А. Е. Ниточкина (рис. 72). Приближенный способ А. Е. Ниточкина получил большое распространение, так как был предложен еще в 1930 г. [65, 25]. При разработке этого расчета имелась единственная картина строения температурного поля, по­ лученная Оубери и Шофилдом [25, 29], для конструкции с полосо­ вым профилем (аналогичная тепловая сетка изображена на рис. 53, а). Тепловая сетка, на которую опирался А. Е. Ниточкин, не показы­ вала, как направлены тепловые потоки в области стали и теплоизо­ ляционное материале, лежащем внутри профиля (внутри объема

GHIF на рис. 72). Поэтому в расчете был принят целый ряд грубых упрощающих допущений.

Было принято, что изоляционный материал, находящийся внутри профиля набора, не оказывает никакого термического сопротивления. Эта предпосылка равносильна заполнению объема GHIF сталью и, следовательно, замене заданного профиля воображаемым стальным прямоугольным параллелепипедом с основанием Ь, равным ширине полки профиля, и высотой /г, равной высоте профиля. При этом линия HI принимается за поверхность воображаемого стального

Рис. 72. Конструкция с боковым бруском, прилегающим к стенке несимметричного профиля, и ее разбивка на зоны по способу А. Е. Ниточкина

бруска, через которую тепловые потоки поступают в изоляционный материал. Из этого допущения следует, что способ А. Е. Ниточкина можно применять при любом типе профиля набора (тавре, полособульбе и т. д.), поскольку он все равно заменяется стальным прямо­ угольным параллелепипедом. Пренебрежение термическим сопро­ тивлением изоляционного материала, находящегося внутри профиля, как показало исследование Пьера [117], увеличивает коэффициент теплопередачи на 2—10%.

щего заданный профиль набора, не отличается от температуры обшивки корпуса судна. Следовательно, способ А. Е. Ниточкина не учитывает падение температуры в теле профиля (Тп = 1).

Предполагается, что всюду тепловые потоки распространяются исключительно по пути наименьшего термического сопротивления. При этом линии тока, выходящие из боковых поверхностей вообра­ жаемого заменяющего бруска, принимаются за дуги концентрических окружностей, центры которых О и 01 расположены в левом и правом

набора, круговые линии тока переходят в прямые, перпендикуляр­ ные к зашивке. Упрощенные линии тока, выходящие из торцовых поверхностей заменяющих брусков и из обшивки корпуса судна, принимаются на всем протяжении за прямые, перпендикулярные к зашивке. Четверть окружности наибольшей длины берется равной

тепловые потоки не будут поступать ни от верхних участков стенки профиля DE и HL, ни от'участков стальной обшивки судна CD и HJ, расположенных около профиля набора. Это допущение равносильно утверждению, что изоляционный материал, заполняющий объемы CDEQ и HIKE (рис. 72), обладает бесконечно большим термическим сопротивлением. Итак, в целом в расчете не учитываются тепловые

стей наибольшего радиуса тепловые потоки идут только от наружной обшивки судна по нормалям к внутренней зашивке. Температурное поле на этом участке конструкции считается неискаженным, т. е. таким же, как в плоской многослойной стенке. Следовательно, общая ширина всех искаженных зон, в которых линии тока искривлены, равна b + 4А/я. Однако тепловые сетки (рис. 53, о и др.) показы­ вают, что в действительности искривление линий тока заметно на

дают с линиями теплового потока в плоской многослойной стенке. Таким образом, в способе А. Е. Ниточкина область влияния сталь­ ного профиля получается заниженной.

Из сопоставления рассматриваемой расчетной схемы с приведен­ ными сетками видно, что упрощенные тепловые потоки далеки от действительных. Отсюда заранее ясно, что способ А. Е. Ниточкина не даст высокой точности.

Перечисленные упрощающие предпосылки являются совершенно

логарифмы некоторых величин. Эти формулы усложняют расчет, не повышая его точности. По этой причине изменим общепринятый путь

средней длине крайних линий теплового потока в каждой зоне (кото­ рые одновременно являются линиями раздела зон). Такое изменение способа А. Е. Ниточкина практически не снижает его точности.

Для упрощения расчета, как обычно, заменим зашивку экви­

цией s), разбит на шесть отдельных потоков, образующих зоны. Ширина зоны / равна ширине полки профиля или утолщенной

Радиусы дуг окружностей изменяются от г = 0 до наибольшего радиуса rh — 2/і/я. Тепловой поток qh зоны / / идет от стенки про­ филя в сторону, противоположную боковому деревянному бруску:

Идущий из стенки профиля в сторону бокового бруска тепловой поток зоны IV qh,c проходит смешанный путь — вначале через деревянный брусок, затем через изоляционный материал, а потом через деревянную зашивку. Радиусы дуг окружностей в зоне IV меняются в пределах от гс — с до rg = g (где g — высота участка, на котором брусок прилегает к стенке профиля). Ширина этой зоны равна g — с. Для определения длин дуг окружностей в дереве и теплоизоляционном материале их обычно выражают через тригоно­ метрические функции, разлагают эти функции в степенные ряды и ограничиваются только первыми членами рядов. Таким сложным путем приходят к простому выводу, что длину дуги в дереве можно считать равной с, а в изоляционном материале — яг/2 — с. Прини­ маем длину дуги в деревянном бруске РМ (рис. 72) приблизи­ тельно равной ширине бруска с. Тогда