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: 198
Скачиваний: 6
Расчет изоляции льял. Расчетные схемы для периодически повто ряющихся участков в поперечном и продольном сечениях показаны на рис. 79, бив. Ширина льяльной крышки со стороны трюма равна s, длина ее — s'. Найдем коэффициент теплопередачи k для поперечного сечения (рис. 79, б).
Средняя ширина зоны / равна (s — 2с — р)/2, где с — ширина обвязочного бруса, р — ширина его скоса кромки. Средняя длина упрощенных линий тока в изоляционном материале составляет ве
личину, равную |
~Y (т -j~ с о ^ а ^ , |
где а — угол наклона |
кромки об |
вязочного бруса |
^определяемый |
из соотношения: t g а = |
m ^ 26 ) ' |
Средняя длина схематизированных линий тока в двух слоях дерева
равна 4~ |
( ^ 3 ^ |
Tos^r) ' |
^ л |
я |
У п Р 0 Ш > е н и я |
записи |
вводим |
обозна |
|||||
чение: £ |
= |
1 -\- |
(І/cosa). Тогда |
тепловой поток зоны / |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
s — 2с — р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Хд |
' Ли |
|
|
|
|
Тепловой |
поток |
зоны |
/ / , |
проходящий |
через |
обвязочный |
брус |
||||||
шириной |
с, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 с |
= |
% а |
V(283 |
+ m)2+W |
= |
Х д |
2 6 з + т = |
Х М 2 в а |
+ m) sc a |
• |
( 1 7 6 ) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
cos a |
|
|
|
|
Коэффициент k, отнесенный к внутренней (большей) поверхности |
|||||||||||||
крышки, можно определять по формуле (172), заменяя размер ял |
Has. |
||||||||||||
Вычислим коэффициент теплопередачи k' для продольного сече |
|||||||||||||
ния крышки |
/ — / (рис. 79, в). |
Поток в зоне |
/ |
|
|
|
|||||||
—s' —2с
|
4 s ~ |
263 £ |
тТ- |
|
|
Хд 1 Кц |
|
Тепловой |
поток qc в зоне |
/ / можно |
найти по выражению (176). |
Коэффициент |
k' можно вычислять по соотношению (172), подставляя |
||
в него вместо размера s„ длину крышки |
s'. |
||
После этого по формулам (173) — (175) следует определить коэф фициент теплопередачи соответствующей плоской многослойной стенки kQ, добавочный коэффициент теплопередачи Ak' и средний коэффициент теплопередачи для изоляции скулы судна в целом fecp. Так как коэффициент kcp отнесен к поверхности льяльных крышек, обращенной в трюм, при определении количества тепла Q, проходя щего через изоляцию скуловой части судна, следует брать ту же
самую (внутреннюю) |
поверхность |
крышек. |
|
Расчет |
изоляции |
горловин второго дна, сходных люков, дверей |
|
и других |
крышек. |
Предлагаемым |
зональным методом, подобно |
изоляции лючин или льяльных крышек, можно рассчитывать изоля цию горловин второго дна, сходных люков, дверей в провизионные камеры и разных крышек.
|
Рис. |
79. Изоляция скуловой |
части |
судна (льяльные |
крышки): |
а — изоляционная |
конструкция; |
б — расчетная |
схема для |
|||||||||||||||
|
|
|
|
поперечного |
сечения |
льяльной |
крышки; в — расчетная схема для |
продольного сечения |
/ — / . |
|
|
|||||||||||||
|
/ — |
и з о л я ц и о н н ы й |
материал; |
2 |
— п р и в а р н а я |
шпилька |
М12 — М16; |
3 |
— д е р е в я н н ы й б р у с о к ; |
4 |
— |
з а л и в к а |
цементом |
(или |
с т е к л о п л а с т и к ) ; |
|||||||||
|
5 — д е р е в я н н а я |
з а ш и в к а ; |
6 |
— |
кница; 7 — с и н т е т и ч е с к а я |
пленка; 8—металлическая |
сетка; 9—брус |
о б р е ш е т н и к а ; |
10—калевка; |
|
— д е р е в я н - |
|||||||||||||
„ |
ная |
п р о б к а ; 12 |
— |
ш у р у п |
с |
потайной г о л о в к о й |
6 X 5 0 ; |
13 |
— оковка из |
л и с т о в о й |
о ц и н к о в а н н о й |
стали |
т о л щ и н о й |
3 мм; 14—короткий |
у г о л ь н и к , |
|||||||||
^ |
шаг |
о к о л о 700 мм; |
15 — п р о в о л о к а арматуры; |
16—бетон; |
17 |
— п а р у с и н о в а я п р о к л а д к а , п р о п и т а н н а я |
м а с л я н о й |
к р а с к о й ; 18 — |
гвоздь 1,8X60; |
|||||||||||||||
да |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
19 |
— с т я ж н о й |
болт |
M l 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Кроме того, коэффициент теплопередачи деревянных изолирован ных крышек можно также определять по следующей приближенной формуле:
(s — 2с) (s' — 2с) |
2с (s • |
•2с) |
|
2б3 |
т |
26, |
|
где s — средняя ширина крышки, м; s — средняя длина крышки, м; с — средняя ширина обвязочного бруса, м.
Структура этой формулы показывает, что в ней схематизирован ные линии тока всюду приняты за прямые, перпендикулярные к на ружной и внутренней поверхностям крышки. Поэтому последняя зависимость является приближенной.
При ориентировочных расчетах коэффициент теплопередачи изо
лированной |
двери |
в |
провизионную камеру можно брать равным |
|
приблизительно 0,70 |
ккал/м2-ч-°С. |
|
||
|
|
|
§ 49 |
|
|
|
|
Расчет изоляции |
|
|
|
|
отапливаемых помещений |
|
|
|
|
по зонам тепловых потоков |
|
В большинстве случаев изоляцию жилых, общественных, служебных и вспомо |
||||
гательных помещений рассчитывают только на конденсацию, определяя |
предельную |
|||
минимальную |
толщину |
изоляции, исключающую отпотевание ее |
поверхности. |
|
Это часто приводит к весьма высоким значениям усредненного коэффициента тепло передачи k (порядка 1,0—2,0 ккал/м2 - ч-°С) и сильному завышению тепловой на грузки на кондиционирующую или отопительную установку. Кроме того, при этом на внутренней поверхности зашивки устанавливается низкая температура, которая даже при сравнительно высокой температуре воздуха в помещении может вызывать у людей неприятное тепловое ощущение вследствие усиления лучистого теплообмена тела человека с холодной поверхностью ограждений. Температура на внутренних поверхностях ограждений часто оказывает большее влияние на самочувствие людей, чем температура окружающего воздуха. Обычно толщина изоляции, рассчитанной на отсутствие конденсации, имеет настолько малый запас, что нарушение темпера турного и влажностного режимов в помещении может повлечь за собой конденсацию пара на зашивке изоляции. Поэтому отсутствие конденсации не должно служить единственным условием, определяющим толщину изоляции.
Для снижения потерь или избытков тепла в помещении изоляцию следует рас
считывать |
не на конденсацию, а на теплопередачу, |
добиваясь |
снижения среднего |
значения |
коэффициента k до 0,6—0,9 ккал/м2-ч-°С |
(см. табл. |
6). Рекомендуемое |
значение k определяет и толщину изоляции. Спроектированная таким образом изоляция затем должна быть проверена на отсутствие конденсации. Изоляция, рассчитанная на теплопередачу, обладает более длительным сроком службы, чем изоляция, имеющая предельную минимальную толщину. Таким образом, расчет
изоляции на теплопередачу следует |
признать более правильным. |
В настоящее время изоляцию |
кондиционируемых и отапливаемых помещений |
во всех случаях рассчитывают по простым формулам теплопередачи, которые спра ведливы лишь для плоских многослойных стенок (§ 2). При этом полагают, что как обшивка, так и набор корпуса судна покрыты изоляционными слоями одинаковой толщины. В действительности же в связи с тем что температура в теле набора падает, толщины изоляционных слоев, покрывающих отдельные участки профиля набора, пропорционально уменьшают (см. табл. 6). Кроме того, в большинстве случаев судовую изоляцию нельзя рассматривать как плоскую многослойную стенку. К клас сическому случаю плоской стенки удается свести лишь некоторые изоляционные
конструкции (например, выносную конструкцию, показанную на рис. 13). Так как элементы набора сильно искажают поле тепловых потоков, применение формул плоской стенки для расчета сложных и разнообразных конструкций ведет к поло жительным погрешностям порядка 25—30% . Поэтому коэффициент теплопередачи изоляции жилых помещений также следует определять общим предлагаемым методом расчета по зонам тепловых потоков [52].
Тепловые сетки для некоторых конструкций, в которых |
изоля |
|
ционный материал обходит набор, представлены на |
рис. 80, б и |
|
82, б. Из тепловой сетки, изображенной, например, |
на рис. 80, б, |
|
видно, что температура в месте стыка полки и стенки |
набора |
выше |
температуры стальной наружной обшивки на 50—60%. В связи с тем что средняя температура профиля набора значительно выше темпера
туры наружной обшивки (tn |
> tH), в расчете необходимо |
учитывать |
||
термическое сопротивление |
стального |
профиля |
набора. |
Для этого |
те потоки тепла, которые входят в тело |
профиля, следует |
умножать |
||
на относительную разность |
температур |
Тп = ~—~- между темпер а - |
||
|
|
<в |
*н |
|
турой на внутренней поверхности ^в и средней температурой в теле
профиля |
tn. |
Значения |
Тп |
можно брать из табл. 8. |
Величина Тп |
|
может опускаться до 0,6 при |
изоляции без зашивки |
(рис. 80), об |
||||
ходящей |
очень высокий набор |
(h ^ 350—500 мм). |
|
|||
Расчетные |
схемы |
для |
различных изоляционных |
конструкций |
||
жилых помещений показаны на рис. 80, в; 81; 82, в и 83, б — 85, б. Все линии тока можно принимать за прямые, кроме линии 6—6 (рис. 82, в), входящей в угол, образованный пересечением полки и стенки набора. Эта линия тока вначале проходит по прямой, а затем описывает четверть эллипса. Опыты, проведенные методом ЭТА, показали, что при х < — m — ^ в среднем отношение боль шой и малой полуосей эллипса у/х = 1,6. Большая полуось эллипса у направлена вдоль полки набора, а малая х — параллельно его стенке.
Погрешность определения |
коэффициента |
теплопередачи обход |
|
ной изоляции зональным методом составляет |
1 —19% и |
направлена |
|
в сторону запаса. |
|
|
|
При расчете изоляции необходимо учитывать сопротивление не |
|||
металлической зашивки б3/Х3 и отделочного |
материала б0 /Я0 , на |
||
пример линолеума и т . п . (б0 |
— толщина отделочного |
материала, |
|
К — его коэффициент теплопроводности).
При расчете изоляции подволока следует также учитывать по формуле (16) деревянный настил, устанавливаемый поверх палубы.
Термическими сопротивлениями стальной обшивки корпуса судна,
паро- и гидроизоляционного покрытия (пленки, ткани, шпаклевки, |
|||
грунтовки, краски и т. д.), а также металлической |
зашивки |
можно |
|
пренебречь. |
|
|
|
Определение коэффициентов теплоотдачи а в |
и а н , |
а также |
терми |
ческого сопротивления воздушной прослойки |
7?в. п |
изложено |
в § 9 |
и 10. Термическое сопротивление |
вентилируемой |
воздушной про |
||
слойки |
обычно не учитывают, так |
как негерметичность |
прослойки |
|
ведет к |
потере ее изоляционных свойств. |
|
|
|
При |
моделировании процессов теплопроводности методом ЭТА, |
|||
а также |
при расчете изоляции зональным методом |
не |
учитывается |
|
влияние стальных |
крепежных |
деталей, прорезающих |
изоляцию |
|
(приварных шпилек, |
шурупов, гвоздей и т. п.), и монтажных |
дефек |
||
тов (зазоров между |
различными |
деталями конструкции |
и |
т. д.). |
Для учета указанных факторов и перехода к действительному зна чению коэффициента теплопередачи kA после окончательного опре
деления среднего расчетного значения k для всей |
изолированной |
|||||||||||||||
поверхности |
судна |
его |
увеличивают на |
10—15% |
(см. § 57), |
т. е. |
||||||||||
Лд = (1,10-М,15) |
k. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Изоляция без зашивки, обходящая тавровый набор (рис. 80). |
||||||||||||||||
Тепловой |
поток |
зоны |
/, проходящий через участок стальной об |
|||||||||||||
шивки корпуса судна |
шириной (s — /)/2, |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
qSib |
= K—^=JL=, |
|
|
|
|
(177) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
т -]- у т2 4- Р |
|
|
|
|
|
||
где р — толщина |
изоляционного |
слоя, покрывающего стенку |
на |
|||||||||||||
бора. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тепловой |
поток |
зоны |
/ / , |
идущий через |
стенку |
набора высотой |
||||||||||
h—t, |
|
|
|
|
|
|
, |
|
2h— т—/ — 2t |
|
|
|
|
/і-то\ |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
» = |
^ ЛГ 2 , |
2 і ЛГ 2 і |
/2 |
• |
|
|
( 1 7 8 ) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
У m2 4- p2 -f- у p2 + I |
|
|
|
|
||||
Наружная |
поверхность |
зоны / / / соприкасается |
с |
поверхностью |
||||||||||||
стальной |
полки, |
обращенной |
к |
обшивке, |
и |
имеет |
ширину |
у — |
||||||||
= (Ь — /)/2. Тепловой |
поток |
этой |
зоны |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
qu |
= |
K-r |
2у |
|
|
|
|
|
|
(179) |
|
|
|
|
|
|
Zy-]-n-=L=^- |
+ ti2 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
V Р2 -\- Р 4- VIі |
|
|
|
|
||||
Тепловой поток зоны IV проникает наружу через кромку полки |
||||||||||||||||
набора |
толщиной |
t\ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
?, = Я„-7 |
4=1=Ц.. |
|
|
|
|
(180) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
у |
I2 4- п2 |
|
|
|
|
|
|
Тепловой поток зоны V, передаваемый через половину ширины |
||||||||||||||||
наружной |
поверхности полки Ь/2, равен |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
<7„ = А.Я —JL^JL |
|
. |
|
|
|
(181) |
||||
|
|
|
|
|
|
ч ь |
|
и |
yt2 |
4- ri2 4- / |
|
|
|
|
|
|
Неполный коэффициент теплопередачи, учитывающий только |
||||||||||||||||
явление |
теплопроводности |
и отнесенный |
к |
гладкой |
наружной по |
|||||||||||
верхности |
корпуса |
судна, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
k = |
4" l<ts. ь + Тя |
(qh, ь + |
<?, + 9t + |
9*)]. |
(182) |
||||||||
Полный коэффициент теплопередачи kn определяется по формуле (17), а коэффициент \, учитывающий относительное увеличение вну тренней поверхности, — по формуле (18). Проверка на отсутствие общей конденсации производится по выражению (207), приводимому ниже.
