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: 187

Скачиваний: 6

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

 

При

установившемся

тепловом

режиме

удельный тепловой

по­

ток qF , проходящий через участок

внутренней

 

поверхности

шири­

ной f, можно определять по следующим

уравнениям:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

QF s

 

JT

и

QF — —

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Хи

Х3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

Rc

— условное

термическое

сопротивление

стенки

 

стального

набора высотой h + е, учитывающее выход

тепловых

потоков

из

тела стенки

влево и вправо в изо­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ляционный

материал;

tn

— темпе­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ратура

у

конца

профиля

набора.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приравнивая

тепловые

пото­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ки

qF,

получаем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ ? C +

J_ +

A.= = _L(J_

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ли

 

Х3

 

Т п

V Яи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

* - ( * - ) ( *

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где Тп

= •

' п . н —

' п . в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ная

 

 

 

температу­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

разность

между

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

рами

у

конца

профиля

набора

и

Рис.

86.

 

К

определению

максималь­

на

внутренней

поверхности

кон­

ного

локального коэффициента тепло­

струкции.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

передачи

 

для

изоляции,

 

прорезаемой

 

Значения Тп,

найденные

мето­

 

 

 

стальным

набором.

 

 

дом ЭТА,

можно

брать из табл. 8,

/ — о б ш и в к а

к о р п у с а

с у д н а ;

2

— п р о ф и л ь

незначительно

 

завышающей

их

или

балка

набора; 3 — т е п л о и з о л я ц и о н ­

 

 

ный

м а т е р и а л ;

4

з а ш и в к а

 

(см.

§

44).

 

 

 

 

 

 

 

 

локальный

 

коэффициент

тепло-

 

Следовательно,

максимальный

 

передачи

для

участка,

расположенного

напротив

стенки

набора,

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

""макс

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тп

(

%и ^~

Х3

)

 

 

 

 

 

 

 

 

Подставляя /гм а к с в формулу (209) и решая полученное уравнение относительно толщины /, находим минимально допустимую толщину изоляции над набором / м и н , которая исключает местную конденса­ цию на наружной поверхности рефрижераторного помещения:

К\тп

' * н - ( * р . н + 2) ~

+ " 5 в ~ ) ] ~ " Л з " ) "

( 2 1 2 )

 

Принимаемая толщина изоляции / должна быть больше или равна / м н н .


Чтобы предотвратить местную конденсацию на внутренней поверх­ ности отапливаемого помещения, необходимо соблюсти неравенство:

1

ї в — ( ' р . в + 2) \ а в а н J 7

В обходных изоляционных конструкциях вследствие выхода тепловых потоков из боковых поверхностей стенки профиля темпера­ тура у его конца резко падает и значение Т„ становится значительно меньше единицы. При этом недопустимо считать, что температура вдоль всего элемента набора не отличается от температуры обшивки корпуса (см. пример 14). Пренебрежение условным термическим со­

 

 

 

 

противлением

стального

про­

 

 

 

 

филя

Rc

может привести к

зна­

 

 

 

 

чительному

завышению

тол­

 

 

 

 

щины

изоляции.

 

 

 

 

 

 

 

В нормальных изоляционных

 

 

 

 

конструкциях

для

упрощения

 

 

 

 

расчета

падением

температуры

 

 

 

 

в теле

профиля

в

большинстве

 

 

 

 

случаев

можно

пренебрегать,

 

 

 

 

принимая Тп

= 1, так как для

 

 

 

 

таких конструкций значение Г п

 

 

 

 

действительно

оказывается

до­

Рис. 87. К проверке

изоляции

без

набора

статочно

близким

к единице.

При этом расчет на конденсацию

на отсутствие местной конденсации.

будет

выполнен

с

некоторым

/ — з а ш и в к а ; 2 — т е п л о и з о л я ц и о н н ы й

мате­

запасом.

Запас

будет тем боль­

р и а л ; 3 — б р у с о к о б р е ш е т н и к а ;

4 — стальная

о б ш и в к а к о р п у с а

 

 

ше, чем меньше истинное значе­

 

 

 

 

Рассмотрим

теперь

изоляцию

ние

Г п .

 

устанавливаемую

без

набора,

с гладкой стороны обшивки судна. В этом случае локальный коэф­ фициент теплопередачи будет максимальным и, следовательно, ме­ стная конденсация окажется наиболее вероятной на том участке, на котором установлен деревянный брусок обрешетника шириной с (рис. 87).

Локальный коэффициент теплопередачи для участка, содержа­

щего обрешетник,

 

 

k

 

""макс

Хд К3 ' (Ха

 

Он

Термическим сопротивлением стальной обшивки пренебрегаем. Так как изоляция не содержит судовой набор, Тп—\. В рассма­ триваемых конструкциях высота обрешетника равна толщине основ­ ной изоляции между брусками т.

На участке наружной поверхности рефрижераторного помещения, расположенном напротив обрешетника, не будет местной конденса­ ции, если высота деревянного бруска

т: : тмян

 

1

< н - < в

/ 1

,

,

1

\ ]

<*н

tH — (tp. н + 2 )

V а н

~т"

К3

"Г"

а в

/J

 

 



Чтобы исключить местную конденсацию на внутренней поверх­ ности изоляции без набора в отапливаемом помещении, в общем случае необходимо соблюсти условие

 

-

±

+

V

A

+

-

 

(^р. в ~\~ 2)

\

а в

1 /

j

1 |

а „

 

 

\

 

 

i—2

 

 

где п — число слоев

в изоляционной

конструкции,

параллельных

 

 

п

 

 

 

 

 

обшивке; і — номер

отдельного слоя;

 

 

—сумма

термических

 

 

1=2

'

 

 

 

сопротивлений всех слоев, за исключением слоя дерева.

Если изоляционная конструкция содержит невентилируемую

воздушную прослойку, расположенную со стороны

зашивки (см.

рис. 83—85), то местная конденсация должна быть

предотвращена

не только на поверхности зашивки, но и на поверхности изоляцион­ ного материала за прослойкой. Замкнутая воздушная прослойка перераспределяет температуры в стыках между отдельными слоями конструкции и понижает температуру на поверхности изоляцион­ ного слоя, обращенной к прослойке. Снижение этой температуры ниже температуры выпадения росы в прослойке tp_ п вызывает выделение влаги на внутренней поверхности изляционного мате­ риала изнутри воздушной полости. Для предотвращения этого яв­ ления толщина изоляционного слоя, установленного на обшивке

корпуса судна между набором

(напротив

воздушной прослойки),

б „ ^ б и . м и н = ХИ [ ( J _ +

| L + # B П )

_ _ L _ H _ _ _

Это

соотношение получено с

помощью уравнений,

приведенных

в § 3 и 2.

 

 

в прослойке tn вычисляется легко

Средняя

температура

воздуха

(см.

§ 3 и

10). Но относительная влажность воздуха

в

прослойке

за зашивкой срп неизвестна. Она

зависит от конструкции

изоляции

и степени герметичности

прослойки. Поэтому до получения уточнен­

ных данных

значение срп

приходится брать равным влажности в по­

мещении ф. Однако эта рекомендация требует уточнения на основании экспериментальной проверки.

Замкнутая воздушная прослойка увеличивает толщину изоля­ ционного слоя, предотвращающего внутреннюю конденсацию, при­ близительно в полтора раза по сравнению с конструкцией без про­ слойки.

Опасными местами для конденсации являются также внутрен­ ние углы А я В изоляции, обходящей набор (см. рис. 80, б). Тепло­ вые сетки (рис. 80, б, 82, б я др.) показывают, что семейство изотерм вблизи этих углов сгущается и вплотную приближается к вну­ тренней поверхности изоляции. Это означает, что в действительности


В стыках изоляции обшивки, стенки и полки набора температура на внутренней поверхности резко понижается. Разность между темпера­ турой на поверхности изоляции вдали от угла и минимальной тем­ пературой в углу составляет 2,5—5,0° С [72]. Однако ширина участков пониженной температуры на поверхностях, прилегающих

к углу, оказывается незначительной — около 1—2 мм.

Кроме того,

введение

в

расчет

достаточного

запаса

[принятие

tn- „ — tp. „ =

= 2 ° С; а в

=

4—5

ккал/м2-°С;

ср„ = <р +

(3-^-10) % и округление

в большую сторону расчетной толщины изоляции] практически устраняет местную конденсацию во внутренних углах обходной изо­ ляции.

Пример 14. Определить минимальную толщину изоляции, исключающую мест­ ную конденсацию на наружной поверхности борта рефрижераторного трюма над шпангоутами в летний период. Дано: нормальная изоляционная конструкция (по­ добная конструкция показана на рис. 86); расчетная температура наружного воз­

духа tu

= 32" С; его относительная

влажность

срн = 75%; расчетная температура

воздуха

внутри

рефрижераторного трюма

tB

= —18° С; высота неравнобокого

угольника (шпангоута) h = 0,06 м; толщина стальной бортовой обшивки е =

0,008 м;

толщина

деревянной зашивки б 3 =

0,03 м\

коэффициент теплопроводности

изоля­

ционного материала Яи = 0,05, дерева Я д = К3 =

0,15, стали Кс — 50 ккал/м-ч-°С;

коэффициент теплоотдачи <хн = 25, а в = 7

ккал/м'2-ч-°С.

 

Для

создания

некоторого запаса

расчетное значение коэффициента теплоотдачи

со стороны наружной поверхности (на которой только и может конденсироваться

пар) занижаем: а н

=

20 ккал/м2-ч-°С,

 

а расчетное значение относительной влаж­

ности

наружного

воздуха, наоборот,

несколько

завышаем: срр = <рн +

5 •= 75 +

+

5 =

80% .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Зная значения

/ н

 

и ф р , по табл.

11 находим температуру выпадения росы из

наружного

воздуха:

/ р . н — 28,1° С.

Принимаем

температуру

наружной

поверх­

ности

изолированного

борта tn,

н

=

tp. н + 2 =

28,1 + 2 =

30,1° С.

 

 

В первом приближении задаемся обычным значением толщины изоляции поверх

полки

шпангоута

/ — 50 мм и

вычисляем относительную

приведенную

толщину

изоляции

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h

h

 

 

60

 

 

 

 

 

 

В зависимости

от значений / п

и / П / А + 1 из табл. 8 берем относительную раз­

ность между температурами у конца профиля набора

и на внутренней поверхности

Тп

= 0,95.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

является достаточ­

 

Минимальную толщину изоляции над шпангоутом, которая

ной

для предотвращения конденсации,

вычисляем по формуле

 

(212):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б 3

 

 

 

 

К { Т п

[ «„ <н - (" р. н + 2) ~ ( а„ + а в )

 

 

Х3

 

 

=

0,05

0,95

1

 

32 — ( — 18)

 

( J_

,

\\

0,03

0,0434 м.

 

20

32 —(28,1

+ 2 )

\ 20 ґ

7

)

0,15

 

 

 

 

 

 

 

Второе приближение можно не производить, так как при

 

 

 

 

 

 

,

 

 

/м„н + б 3

^ -

 

0,0434 +

0 , 0 3 - ^ 1

 

 

 

 

 

 

 

'МИН. П

 

h

 

~

 

0,06

'

Л OQ

 

 

 

 

 

h

~

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

относительная разность температур Тп 0,94 и новое исправленное значение /М ин будет еще меньше.