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: 146
Скачиваний: 6
слой нарушается и коэффициент а к увеличивается. Чем больше раз меры поверхности, тем меньше сказывается направление потока, поскольку он растекается параллельно поверхности.
При вынужденной конвекции за определяющий размер / следует брать длину наружной или внутренней поверхности ограждения (в пределах рассматриваемого помещения) по направлению движения потока. Чем длиннее поверхность, омываемая потоком, тем меньшее значение будет иметь коэффициент а к .
Приведенные формулы можно также использовать для прибли женного определения коэффициента теплоотдачи у пиллерсов. При продольном обтекании пиллерса определяющий размер / следует брать равным высоте пиллерса, а при поперечном — его наружному эквивалентному диаметру. Эквивалентный гидравлический диаметр
пиллерса |
некруглого |
сечения |
|
|
|
|
D, |
4F_ |
м, |
|
|
U |
||
|
|
|
||
где F — площадь поперечного сечения пиллерса, м2; U — наружный |
||||
периметр |
поперечного |
сечения, м. |
|
|
При вычислении критерия Re скорости наружного воздуха или забортной воды w обычно можно принимать равными скорости судна. Скорость движения воздуха w внутри судовых помещений у их сте нок составляет 0,01—0,1 м/сек, причем скорости воздуха при искус ственной и естественной циркуляции почти не отличаются.
В условиях вынужденного движения даже при малых скоростях обтекания обычно возникает турбулентный поток.
При очень низких скоростях может сказаться влияние свободного движения среды. В таких случаях необходимо всегда проводить про верочный расчет по формулам (22) и (23). Окончательно используется большее из двух полученных значений коэффициента теплоотдачи.
Скорость движения воздуха, сильно увеличивающая теплоотдачу конвекцией, не оказывает никакого влияния на теплоотдачу излу
чением. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Лучистый теплообмен. Для стенок судовых помещений тепло |
|||||||||||
отдача |
излучением |
соизмерима |
с теплоотдачей |
конвекцией, |
поэтому |
|||||||
коэффициентом а л |
пренебречь |
нельзя. |
от |
поверхности |
стенки |
|||||||
|
Коэффициент |
теплоотдачи излучением |
||||||||||
|
|
|
|
ал |
= |
єп С0 9 |
ккал/м2-ч-°С, |
|
|
|
|
|
где |
єп |
— приведенная |
степень |
черноты рассматриваемой |
системы |
|||||||
поверхностей; С 0 |
— коэффициент излучения |
абсолютно черного тела |
||||||||||
(С0 |
= |
4,88 ккал/м2-ч-°К4); |
6 — температурный |
коэффициент, |
°К3 . |
|||||||
|
Температурный |
коэффициент |
|
|
|
|
|
|||||
где |
Тп |
— абсолютная |
температура поверхности |
стенки, °К |
(Тп = |
|||||||
= 273 |
+ / п ) . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Приведенная степень черноты системы, состоящей из двух по верхностей, произвольно расположенных в пространстве,
|
Є п |
~ Є 1 є 2 ' |
|
где £ х и е 2 |
— степени черноты |
поверхностей, |
участвующих в лучи |
стом теплообмене. |
|
|
|
Воздух |
является прозрачным для тепловых |
лучей, т. е. для него |
|
е = 0. Поэтому внутри судовых помещений теплообмен излучением происходит между поверхностями рассматриваемого ограждения и охлаждающего или отопительного прибора, а также между рассма триваемой поверхностью и поверхностями различных предметов с иной температурой. От внешних поверхностей судна лучистое тепло
передается поверхности |
моря или реки |
и |
небосводу. |
Приведенные |
|
формулы дают приближенное значение ая, |
так как при их употреб |
||||
лении |
предполагается, |
что температура |
поверхности охлаждающего |
||
прибора равна абсолютной температуре |
воздуха внутри |
помещения, |
|||
Т = |
Г в , а температура |
поверхности моря равна температуре наруж |
|||
ного воздуха, Т = Тп. |
Кроме того, значение гп может быть найдено |
||||
лишь |
приближенно. |
|
|
|
|
Степень черноты поверхности є представляет собой относитель ный коэффициент излучения. Степень черноты и относительная поглощательная способность численно равны между собой. Степень черноты сильно зависит от состояния поверхности (ее шероховатости и т. д.) и слабо — от температуры поверхности tn. Поэтому в преде лах температур, встречаемых на судах (от —30 до 70° С), значения є могут быть приняты постоянными.
Степень черноты полного излучения (относительная излучательная способность) є в направлении нормали к поверхности для раз личных материалов при t = 0—27° С приведена ниже:
Абсолютно |
черное тело |
|
1 |
||
Алюминиевая краска по шероховатой поверхности |
. . |
0,42 |
|||
» |
|
фольга |
|
0,19 |
|
Алюминий |
листовой |
окисленный |
|
0,20—0,30 |
|
Асбестовая |
бумага |
и картон |
|
0,96 |
|
Асфальт |
|
|
|
0,82—0,90 |
|
Бетон |
|
|
|
|
0,88 |
Бумага |
|
|
|
|
0,80—0,90 |
Вода, иней, лед гладкий, снег |
|
0,95—0,98 |
|||
Воздух |
|
|
|
|
0 |
Дерево |
строганое |
|
|
0,80—0,90 |
|
Жесть |
белая старая |
|
0,28 |
||
Кафель |
белый глазурованный |
|
0,87 |
||
Краски масляные, лаки, эмали; любые, различных |
цве |
|
|||
тов (включая белый и черный) |
|
0,89—0,97 |
|||
Лед шероховатый |
|
|
0,99 |
||
Линолеум |
красно-коричневый |
|
0,93 |
||
Масляный |
слой |
|
|
0,78 |
|
Метлахские плитки |
гладкие |
|
0,67 |
||
Нефть |
|
|
|
|
0,93 |
Охлаждающие батареи, покрытые снеговой шубой |
. . . |
0,96 |
|||
Оцинкованная листовая сталь, серая окисленная |
. . . |
0,28 |
|||
Пробка |
натуральная |
|
0,80 |
||
|
Резина |
мягкая |
серая шероховатая |
|
|
0,86 |
|
||||
|
Резина |
твердая |
|
|
|
|
|
|
0,95 |
|
|
|
Рубероид, |
толь |
|
|
|
|
|
|
0,91—0,93 |
|
|
|
Смоченная |
металлическая |
поверхность |
|
|
0,98 |
|
||||
|
Сталь |
листовая, |
покрытая |
красной ржавчиной |
|
0,69 |
|
||||
|
» |
|
» |
с плотным |
блестящим слоем окиси |
|
0,82 |
|
|||
|
Стекло |
гладкое |
|
|
|
|
|
|
0,94 |
|
|
|
» |
матовое |
|
|
|
|
|
|
0,96 |
|
|
|
Ткани: шерстяная, |
шелковая, |
хлопчатобумажная |
. . . |
0,78 |
|
|||||
|
Цементный раствор, |
кирпич, штукатурка |
|
|
0,93 |
|
|||||
|
Чугунное |
литье |
|
|
|
|
|
|
0,81 |
|
|
|
Эбонит |
гладкий |
черный |
|
|
|
|
0,93 |
|
||
Преобразовав |
зависимость |
для температурного |
коэффициента, |
||||||||
получим |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 = |
10 - 8 (ТІ + |
ТІТ + ТПТ2 + Г 3 ) °К3 . |
|
|
||||
Из уравнения |
следует, |
что если J tn |
— 11 = |
0, то 9 =f= 0. |
Значе |
||||||
ния |
9 приведены в табл. 3. Пользуясь |
табл. 3, температуры |
tn и |
||||||||
t можно менять местами при переходе |
от охлаждаемых поверхно |
||||||||||
стей |
к нагреваемым. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Порядок расчета коэффициента теплоотдачи. На величину а |
|||||||||||
существенно влияют |
tn и t. |
Значение tn |
заранее |
не известно, всегда |
|||||||
задается лишь температура окружающего воздуха t. Следовательно, чтобы найти коэффициент а, нужно знать температуру поверхности. Из формул (9) и (10) видно, что для определения / п необходим коэф фициент теплоотдачи, поэтому величины а и tn приходится вычислять путем последовательных приближений.
В случае определения коэффициента теплоотдачи для стенок судо вых помещений обычно последовательные приближения можно не производить, так как температурный напор | tn—t\ очень мал (меньше 5° С).
От точности определения коэффициента а очень сильно зависит лишь точность расчета температуры поверхности tn.
Погрешность определения коэффициента а по критериальным уравнениям обычно составляет ±(10—15)%. Значительная ошибка при выборе а почти не сказывается на погрешности коэффициента kn.
Например, при погрешности а, равной |
10%, погрешность, вносимая |
в коэффициент kn, получается меньше |
1 %. Это объясняется тем, что |
поверхностное сопротивление теплоотдаче 1/а мало влияет на полное термическое сопротивление изолированной стенки.
Приближенные значения коэффициентов теплоотдачи. Обычно при расчете судовой изоляции можно принимать следующие прибли
зительные значения ос, |
ккал/м2-ч-°С: |
|
|
При |
естественной циркуляции воздуха в помещении |
4—10 |
|
» |
искусственной циркуляции |
воздуха в помещении |
7—15 |
Д л я наружного воздуха при |
полном безветрии (штиле) во время |
||
|
стоянки судна |
|
5—13 |
» |
наружного воздуха при суммарной скорости судна |
и ветра от 5 |
|
|
до 15 м/сек |
|
20—50 |
»забортной воды в зависимости от суммарной скорости судна и
течения |
4 000—10 000 |
Таблица З
Значения температурного коэффициента
Т е м п е |
|
|
|
|
|
З н а ч е н и я |
0,° |
К 3 , |
п р и т е м п е р а т у р е |
t ( и л и t п ) . |
° с |
|
|
|
|
|
|
р а т у р а |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
*п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( и л и t). |
- 2 5 |
—20 |
- 1 5 |
—10 |
- 5 |
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
50 |
60 |
70 |
°С |
|||||||||||||||||
—25 |
0,610 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
—20 |
0,628 |
0,648 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
—15 |
0,647 |
0,666 |
0,688 |
— |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
—10 |
0,666 |
0,688 |
0,710 |
0,728 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
—5 |
0,688 |
0,710 |
0,729 |
0,751 |
0,769 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0,710 |
0,729 |
0,751 |
0,770 |
0,791 |
0,814 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
0,729 |
0,751 |
0,770 |
0,791 |
0,814 |
0,836 |
0,859 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
0,752 |
0,770 |
0,793 |
0,814 |
0,838 |
0,859 |
0,884 |
0,906 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15 |
0,771 |
0,795 |
0,816 |
0,838 |
0,859 |
0,886 |
0,908 |
0,931 |
0,954 |
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
0,798 |
0,819 |
0,840 |
0,862 |
0,886 |
0,908 |
0,931 |
0,954 |
0,982 |
1,008 |
|
|
|
|
|
|
|
25 |
0,821 |
0,843 |
0,862 |
0,888 |
0,908 |
0,933 |
0,954 |
0,984 |
1,008 |
1,031 |
1,059 |
|
|
|
|
|
|
30 |
0,845 |
0,865 |
0,891 |
0,911 |
0,933 |
0,958 |
0,984 |
1,010 |
1,033 |
1,059 |
1,087 |
1,113 |
|
|
|
|
|
35 |
0,866 |
0,894 |
0,915 |
0,936 |
0,962 |
0,986 |
1,010 |
1,036 |
1,061 |
1,087 |
1,113 |
1,140 |
1,167 |
— |
— |
— |
— |
40 |
0,895 |
0,920 |
0,941 |
0,963 |
0,988 |
1,011 |
1,036 |
1,061 |
1,096 |
1,114 |
1,142 |
1,169 |
1,198 |
1,227 |
— |
— |
— |
50 |
0,946 |
0,970 |
0,994 |
1,017 |
1,041 |
1,060 |
1,091 |
1,119 |
1,142 |
1,172 |
1,199 |
1,228 |
1,256 |
1,287 |
1,348 |
— |
— |
60 |
1,000 |
1,023 |
1,051 |
1,073 |
1,101 |
1,124 |
1,151 |
1,176 |
1,205 |
1,232 |
1,260 |
1,290 |
1,320 |
1,349 |
1,412 |
1,477 |
— |
70 |
1,057 |
1,084 |
1,108 |
1,132 |
1,158 |
1,184 |
1,210 |
1,238 |
1,266 |
1,294 |
1,321 |
1,353 |
1,381 |
1,414 |
1,478 |
1,545 |
1,614 |
