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: 186
Скачиваний: 6
Полагая толщину / = 50 мм и, следовательно, величину Тп — 0,95, сравним термические сопротивления стальной стенки профиля Rc и Rc с учетом и без учета
выхода тепловых потоков из нее влево и вправо в изоляционный материал.
Если предположить, что тепловые потоки не выходят из боковых поверхностей стенки, то собственное термическое сопротивление стенки набора и обшивки корпуса
„< |
Л + е |
0,06 + 0,008 |
п п п і о с |
» or, |
R. |
= — + — = |
= |
0,00136 |
м2-ч-°С/ккал. |
с |
Кс |
50 |
|
|
На самом деле условное термическое сопротивление, учитывающее выход теп ловых потоков, по формуле (211) равно
_ _ |
/ J |
\ |
( J _ |
, |
_бз_\ |
_ |
/ |
J |
Л |
/ 0 T J 5 л |
0.03 |
\ |
_ |
с |
\ТП |
) |
\ А„ |
+ |
А3 ) |
~ |
\ |
0,95 |
|
А 0,05 |
1 " 0,15 |
/ |
|
|
|
|
|
= |
0,0631 |
|
м2-ч-°С/ккал. |
|
|
|
|
||
Сопротивления Rc и Rc резко отличаются одно от другого (в десятки раз и больше)
Rc/Rc = 0,0631/0,00136 = 46,4. Этот пример |
показывает, что при строгих расчетах |
необходимо учитывать падение температуры |
в самих профилях набора. |
§ 51
Расчет изоляции гофрированных поверхностей
На современных судах переборки и надстройки часто изготов ляют из гофрированных конструкций. Рассмотрим расчет изоляции гофрированных поверхностей по зонам тепловых потоков [51, 60].
Периодически повторяющийся участок изолированной поверх ности обычно ограничивается шагом гофров s. На основании ис следования полей температур и тепловых потоков, проведенного методом ЭТА, можно рекомендовать разбивку на зоны, показанную на рис. 88—92. Здесь все схематизированные линии тока можно при нимать за прямые.
Изоляция, перекрывающая наружные гофры. Расчетная схема
для широких |
трапециевидных |
гофров, расположенных вне основного |
||||||||||
изоляционного |
слоя, |
показана |
на рис. 88, а. |
|
|
|||||||
Введем обозначения: |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
h — высота |
гофра, |
м\ |
|
|
|
|
|
|
|
|||
bt |
— ширина |
плоской грани |
гофра, |
м\ |
|
|
|
|||||
Ь2 |
— ширина |
гофра |
у основания, м; |
м; |
|
|
|
|||||
р — ширина |
наклонной |
грани гофра, |
|
|
|
|||||||
а |
—• угол |
наклона |
грани |
к плоскости |
обшивки, |
град; |
||||||
I |
— толщина изоляционного |
слоя, |
покрывающего |
обшивку или |
||||||||
плоскую |
грань |
гофра, |
м. |
|
|
|
|
|
|
|
||
Для |
учета зашивки необходимо заменять ее эквивалентным слоем |
|||||||||||
изоляционного |
материала |
толщиной |
бэ |
= |
б3Я,„/л3 |
и |
употреблять |
|||||
вместо |
размера |
/ приведенную |
толщину |
изоляции |
/ п = / + бэ . |
|||||||
Схематизированные линии тепловых потоков, выходящие из внутренних углов гофров В (рис. 88, awe), следует проводить по биссектрисам этих углов, так как биссектрисы наиболее близки к дей ствительным линиям тока. Так, например, линия тока 2—2 (рис. 88, а)
проведена |
по биссектрисе /_ ABC = |
180° — а до |
пересечения с пря |
||||||
мой AD. Ниже прямой AD |
линия 2—2 преломляется и располагается |
||||||||
перпендикулярно к внутренней поверхности конструкции. |
|
||||||||
Из рис. 88, а следует, |
что длина |
бу линии тока, выходящей из |
|||||||
внутреннего угла |
гофра, |
составляет |
величину |
|
|
||||
|
|
|
|
6 у |
= - ^ |
; |
|
|
(213) |
|
|
h |
ИЛИ Р = ] Л 2 |
+ |
; |
(214) |
|||
|
|
-. • |
|||||||
|
|
t = y ( f r 2 |
— fej) или |
i = pcosa; |
|
(215) |
|||
|
если |
A t g y s S - | s |
то j = |
htg^; |
|
(216) |
|||
|
|
|
и = y ( s - * > * ) • |
|
|
(217) |
|||
З о н а |
/. Тепловой |
поток |
этой |
зоны определяем по |
формуле |
||||
(129): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Чі — К |
у- ккал/ч-°С. |
|
(218) |
|||
Термическим сопротивлением стали, образующей гофры, пренебре гаем.
З о н а |
II. |
Средняя длина |
линий |
тока |
в |
зоне |
/ / |
67 / |
= (2/л |
+ |
|||||
+ бу )/2. |
Средняя ширина |
зоны |
I I |
|
равна |
Sj, |
= |
(/? + |
{ + /)/2. |
||||||
Тепловой |
поток |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9n = K f t = |
K |
P - |
£ |
$ . |
|
|
|
|
(219) |
||||
З о н а |
/ / / . |
Тепловой |
поток |
|
зоны |
/ / / |
находим |
аналогичным |
|||||||
образом: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ft" |
= |
4 |
£ |
f |
a |
+ |
»- |
|
|
|
|
( 2 |
2 ° ) |
Средний коэффициент теплопередачи определяем по формуле
(131), полагая для гофрированных конструкций |
Тп = |
1: |
|
||||
|
А = 7 - (9/ + |
<?// + |
Qui)- |
|
|
(221) |
|
Узкие |
трапециевидные |
гофры |
(рис. 88, б), |
расположенные |
вне |
||
основного |
изоляционного |
слоя, |
имеют |
n t g y > - y - . |
Если |
при |
|
этом линию тока 2—2 провести по биссектрисе /_ ABC, то она пере сечет линию 3—3. Чтобы устранить пересечение линий раздела зон, в этом случае линию тока 2—2, выходящую из внутреннего угла гофра В, следует проводить по прямой BD. При этом ширина вну тренней поверхности зоны III вырождается в точку. Для узких гоф-
ров остаются в силе выражения (218) — (221), если в них подстав
лять |
/ = |
Ьг12 и б у |
= V |
h2 |
+ |
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В |
случае |
треугольных |
наружных |
|
гофров |
(рис. 88, в) |
Ьх — 0; |
|||||||||||||
б у — h; і = Ь%12\ і — 0. |
Расчет |
производится по тем же |
формулам |
|||||||||||||||||
[(218), |
(219), |
(131)]. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Широкие |
прямоугольные |
наружные |
гофры |
|
(рис. 88, г) |
|
имеют |
|||||||||||||
Ьх — b2 = b\ а = 90°; р = h; і = 0; / = h. |
Коэффициент |
тепло |
||||||||||||||||||
передачи |
находится |
по |
выражениям |
|
(218) — (221). |
|
|
|
|
|
||||||||||
Для |
узких |
прямоугольных |
наружных |
гофров |
(рис. 88, д), т. е. |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
при |
h t g - | - > 1 Г ' в формулы (218)— |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
(221) следует |
подставлять |
/ |
= |
Ы2 и |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
бу |
- |
V |
h* + |
А |
|
|
|
|
|
|
внут |
|||
|
|
|
|
|
|
|
Изоляция, |
перекрывающая |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
ренние |
гофры. |
Для |
широких |
тра |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
пециевидных |
гофров, |
расположенных |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
внутри |
|
основного |
изоляционного |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
слоя |
(рис. 88, |
е), |
размеры |
|
бу , р, |
І, |
||||||||
|
|
|
|
|
|
/, |
и |
вычисляются |
по |
формулам |
||||||||||
Рис. 89. Расчетная схема для |
гоф |
(213) — (217), |
тепловой |
поток |
qn |
— |
||||||||||||||
рированной поверхности, |
изолиро |
по |
выражению |
|
(219). |
Для |
зон |
/ |
||||||||||||
ванной с двух сторон |
|
и |
III |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
2и- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(222) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2ІП + |
б у |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
qm = К |
А . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(223) |
||||
|
|
|
|
|
2/„ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Коэффициент теплопередачи следует вычислять по формуле (221). |
||||||||||||||||||||
Коэффициент теплопередачи |
для |
гофров |
узких |
трапециевидных |
||||||||||||||||
(рис. 88, ж), |
треугольных |
(рис. 88, з; |
Ьх |
= |
0), |
широких |
|
и |
узких |
|||||||||||
прямоугольных |
(рис. 88, и; Ъх |
= b2 |
— b; а |
= |
90°; р |
= |
j — h) можно |
|||||||||||||
определять по тем же формулам: (222), (219), (223), (221). |
|
|
|
|
||||||||||||||||
Если |
гофрированная |
поверхность |
|
изолирована |
с |
двух |
|
сторон |
||||||||||||
(рис. 89), то общий коэффициент теплопередачи можно найти по фор
муле |
(16): |
|
|
|
|
|
|
|
|
К = —, |
; , |
|
|
ГДЄ |
kx |
И & 2 |
коэффициенты теплопередачи для изоляции одной |
|||
стороны |
(т. е. |
для конструкций, |
показанных на |
рис. 88, е |
и а). |
|
Изоляция, |
прорезаемая брусками обрешетника. |
Рассмотрим |
поря |
|||
док расчета изоляции, у которой, например, бруски обрешетника расположены перпендикулярно к гофрам и для увеличения ее об
щей толщины |
между брусками и |
зашивкой вставлены |
сухари |
|
(рис. 90, а, б, |
в). |
|
|
|
Зашивку и деревянный брусок заменяем эквивалентными |
слоями |
|||
изоляционного |
материала толщиной |
8Э |
63ХИ/Я3 в сечении |
|
й\ |
в) |
г) |
|
|
О |
|
|
О |
|
в) |
и-л |
|
a) |
|
|
с/а |
с/2 |
|
|
о ' |
Рис. 90. Изолированная гофрированная конструкция с брусками обрешетника
1 2 ,
'•• й |
.Ш |
t / _ _ |
2 _ _J |
ft —
s/2
Y^-^Y-) |
в |
сечении |
II—II |
(рис. |
90, г и д). Приведен |
|||
ные толщины изоляции в этих сечениях: |
1п1 |
= / + |
6Э 1 |
и / п 2 |
= d + |
|||
+ «32- |
|
|
|
|
|
|
|
|
Сначала определяем коэффициенты kx |
и &2 для расчетных участков, |
|||||||
выделяемых сечениями |
/ — / и |
/ / — I I , |
а затем — средний |
коэффи |
||||
циент теплопередачи для всей конструкции |
|
|
|
|
||||
k=^[h |
is |
- s'„) + |
k2s'R] = |
kx + |
(k2 ~ |
kx) |
f |
|
|
|
|
S) |
|
|
|
|
|
Рис. 91. Изоляция, обходящая гофры
Коэффициент k2 для второго характерного участка, показанного на рис. 90, д, находим по общему выражению (131). Для этого уча стка тепловой поток зоны /
с
~2
• в д,
зоны |
/ / |
|
|
|
|
Ад |
А„ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
9и = |
—/ |
• |
|
|
|
|
Тепловые |
потоки |
через |
зоны |
/ / / |
и IV |
вычисляем |
по |
формулам |
||
(219) |
и (220). |
|
|
|
|
рис. 91, а |
|
|
|
|
Изоляция, |
обходящая |
гофры. На |
показана |
расчетная |
||||||
схема |
для обходной |
конструкции, |
которая не |
содержит брусков |
||||||
обрешетника. |
В обходных конструкциях |
толщины |
изоляционных |
|||||||
слоев, покрывающих обшивку, наклонную и плоскую грани гофра, обозначим через т, п и /.
Из рис. 91, а видно, что ширина внутренней поверхности зоны / (224)
зоны / /
d = h+ I |
т. |
(225) |
Ширину |
наклонной грани гофра р и ширину |
обшивки |
и |
можно |
||
вычислить по соотношениям |
(214) и (217). |
|
|
|
||
З о н а / . |
Длина схематизированной |
линии |
тока / — / |
в |
изоля |
|
ционном материале |
|
|
|
|
|
|
|
би 1 = |
V(u — ш)2 + |
т а . |
|
|
(226) |
Тепловой поток, определяемый по формуле (129),
З о н а / / . |
Длина |
линии тока |
2—2 в |
изоляционном |
материале |
||||||||||
|
|
|
|
|
б „ 2 - К ^ Т ^ - |
|
|
|
|
|
|
(227) |
|||
Для этой |
зоны |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
- |
р -і- А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
О т і - Оиг |
|
|
|
|
|
|
|
|
З о н а |
/ / / . Тепловой |
поток |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
. bi -f- п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Средний |
коэффициент |
теплопередачи |
определяем, |
как |
обычно, |
||||||||||
по формуле (131) или (221). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
На |
рис. 91, б изображена |
расчетная |
схема для |
обходной |
кон |
||||||||||
струкции, |
содержащей |
деревянные |
бруски. |
Размеры |
w, |
d, |
р, |
и, |
б и 1 |
||||||
и б и 2 вычисляем по формулам |
(224), (225), |
(214), (217), (226) и (227). |
|||||||||||||
В качестве схемы можно принимать, что одна и та же гранич |
|||||||||||||||
ная линия |
тока / — / при рассмотрении зоны / |
принадлежит |
области |
||||||||||||
изоляции, |
а при рассмотрении |
зоны / / — области изоляции |
на уча |
||||||||||||
стке АВ я области дерева |
на участке BD. Со стороны зоны / |
длина |
|||||||||||||
линии |
раздела / — / , |
проходящей |
полностью |
в изоляционном |
мате |
||||||||||
риале, |
равна |
вії = б и 1 + |
с. Со стороны зоны |
/ / длину |
линии |
тока |
|||||||||
/ — / в изоляционном материале определяем по формуле (226). Длина
линии 1—/ в дереве на участке |
BD |
равна |
с. |
|
||
Тепловые потоки, проникающие |
через |
зоны /, / / и / / / , |
соответ |
|||
ственно равны: |
|
|
|
|
|
|
Ч. = К |
^ |
^ |
; |
|
(228) |
|
Чп= |
б |
Л |
d |
2 с |
; |
(229) |
|
|
А,и |
1 |
Яд |
|
|
п |
— |
bi+n |
+ c |
|
-/О-ІСН |
|
|
6 И 2 + / , с • |
(23°) |
||||
|
|
ХЦ |
|
А.Д |
|
|
Среднее |
значение коэффициента теплопередачи для конструкции |
с брусками |
находим по формуле (221). |
