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

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 167

Скачиваний: 6

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

межуточной стенки, ширину двустороннего рибанда R надо определять по температуре 8р со стороны того помещения, в котором она выше.

Если в одном смежном помещении допускается конденсация водя­ ного пара (например, в душевой), а в другом нет (например, во вспо­ могательном помещении), и при этом перепад температур между ними не превосходит 4° С, то промежуточную стенку иногда изоли­ руют лишь односторонним рибандом (см. рис. 101). В таком случае при одинаковых температурах в смежных помещениях ширину

рибанда R следует определять по формуле (325), а при

различных—

по

общим

формулам

(321) и (322),

полагая

в них •л1

— а

+ k\ и

х2

= а' +

а 2 .

 

 

 

 

 

 

 

Формула (325) и численные примеры показывают, что ширина

рибанда

растет

при

увеличении

разности

температур

(9 — 0Н ),

температуры выпадения росы 0р , эквивалентной толщины

металли­

ческой стенки бс

и уменьшении суммы коэффициентов теплопередачи

(или теплоотдачи) %1 на участке рибанда, и наоборот. Таким обра­ зом, чем больше толщина изоляции у рибанда и, следовательно, чем меньше его коэффициент теплопередачи k[, тем медленнее подни­ мается температура в промежуточной стенке вблизи стыка ее с на­ ружной (т. е. тем на большем расстоянии от стыка удерживается более низкая температура, близкая к температуре холодной наруж­ ной поверхности 8Н) и тем больше получается ширина рибанда R. И по этой причине толщину изоляции рибанда также следует умень­ шать, а коэффициент теплопередачи увеличивать (приблизительно до двух раз), по сравнению с их значениями для наружной стенки. Следовательно, косвенно предлагаемые формулы определяют ширину рибанда в зависимости от его толщины.

Ширина двустороннего рибанда (см. рис. 100) оказывается больше, чем одностороннего (см. рис. 101). Численные примеры показывают, что толщина изоляции одностороннего рибанда очень слабо влияет на его ширину. Поэтому в таких случаях можно значительно умень­

шать толщину изоляции рибанда (до

трех раз) или увеличивать

его коэффициент теплопередачи

k\.

 

Правильное назначение толщины и

ширины рибанда улучшает

условия обитаемости в жилых

помещениях.

Потери тепла краями металлических промежуточных стенок, разделяющих отапливаемые помещения, следует вычислять по зави­ симостям, полученным в § 54, для определения потерь холода пери­ метрами промежуточных палуб и переборок, разделяющих рефриже­ раторные трюмы.

Полученные формулы справедливы для стенок из любых металлов:

из стали, алюминиево-магниевых, титановых сплавов

и др.

В заключение попутно найдем ширину участка х голой, неизолированной стенки

(рис. 104), на котором конденсируется

пар при одинаковых температурах в смежных

помещениях. В

этом случае хх

=

х2

= к = а ' + а".

Q

 

 

 

 

Q

Из формулы

(303), полагая

t =

Эр

и вводя обозначение С = ~ — т г - , получаем

 

 

 

 

Он — о

С = ch р* — th PL sh p*.

Принимая th PL = 1 и выражая гиперболические функции через показательные, вводя при этом еще одно обозначение у — е^х, находим

1

 

Отсюда

 

'-Vnr&r"*£%-

<326)

Это равенство можно также вывести из выражения (325), положив в нем x t =

х 2 = х .

Формулу (326) ошибочно применяют для определения ширины рибанда во всех

случаях [20, 21 ] . Однако эта формула определяет не наименьшую ширину

рибанда

из условия отсутствия конденсации, а наоборот, ширину участка, на котором проис­ ходит конденсация у неизолированной стенки. Поэтому зависимость (326) дает

неверные

результаты

(так как х ф

 

R).

 

 

 

 

 

 

 

Пример

18.

Определить ширину

двустороннего рибанда (см. рис. 100), если

температуры

в смежных

помещениях

одинаковы

и равны

0 =

20° С; в первом по­

мещении

ф р

=

ф

+

5 =

60%, во

втором — ф р

=

ф

+

5 =

70% ;

0Н =

—25° С;

б с = 0,005

м;

Кс

=

50

ккал/м-ч-°С;

 

kx = kx

=

1,2

ккал/м2-ч-°С;

а 2

= а 2 =

=7 ккал/м2-ч-°С.

Температура выпадения росы из воздуха первого помещения (табл. 11) 0 р =

=12,1° С, а второго — Єр = 14,4° С.

Ширину рибанда находим по более высокой температуре(бр ).Температуру внутри

стальной стенки

у конца рибанда

назначаем равной

= 9 + 2 = 14,4 + 2 =

= 16,4° С.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вычисляем

вспомогательные

величины:

 

 

 

 

x1 =

k[ +

k[ =

1,2+

1,2 =

2,4

ккал/м2-ч-°С;

 

х 2

= а 2

+ а 2

=

7 +

7 =

14

ккал/м2-ч-°С;

ь = / т & = 1 Л > ^ = 3 - 1 0 № ;

r - R

*/? ~ ®

1160 4 —м20

= 0 , 0 8 .

9„ — 6

. *

 

(—25) — 20

 

По формулам (324) и (322) определяем наименьшую ширину рибанда:

и = Л + } Л 4 » ( 1 - С ) + С»

=

У

С(1 + А)

 

_ 0,414 +

VQA142 (1 — 0,082) + 0,08а

 

—

0,08(1 +0,414)

- 7,37;

R = т г l g у = " Ш l g 7 , 3 7 = 0 , 6 4 4

л '

Расчетную ширину рибанда округляем в большую сторону и принимаем одина­ ковой для обеих сторон промежуточной стенки: R = 0,65 м.

Определение ширины рибанда в рефрижераторных трюмах. Задача об определении наивыгоднейших значений толщины и ширины ри­ банда является экономической, а не тепловой, потому что при умень­ шении толщины и ширины рибанда экономится теплоизоляционный материал, снижается стоимость изоляционных работ и увеличи­ вается вместимость рефрижераторного трюма. Однако при этом растут потери холода, холодопроизводительность и мощность рефрижераторной установки, а также ее стоимость. На перечислен­

ные величины влияют не только толщина

и ширина

рибанда,

но и

д

 

 

толщина

изоляции

на

основных

по-

л

 

 

верхностях

судна — на

бортах,

пере­

 

 

 

борках,

палубах

и

днище.

Выделить

 

 

 

непосредственное

влияние

отдельного

 

 

 

рибанда

на

экономические

показатели

 

 

 

работы

всего

судна сложно.

Поэтому

 

 

 

приходится

определять

ширину рибан­

 

 

 

да R приближенно, считая при этом

 

 

 

заданной

его толщину [58].

 

 

 

 

 

 

 

Ширину рибанда в рефрижератор-

 

 

 

ных трюмах можно определять так же,

 

 

 

как и в жилых помещениях,

но при

 

 

 

этом в формулы надо подставлять иное

 

 

 

значение

температуры у конца

рибан-

 

 

R

да

tR. При

 

различных

температурах

Рис. 106.

Изменение

линейного

в

смежных трюмах

следует

применять

теплового потока

(входящего

формулы

(318), (321), (322), а при оди-

в стык

промежуточной стенки

наковых

— формулы

(323), (324),

(322)

с наружной)

в

зависимости

от

 

/оог\

 

І

 

 

 

U

 

ширины

рибанда

R

и л и

( 3 2 5 ) -

Э т и

формулы, как

обычно,

 

 

 

 

 

 

можно употреблять

 

и для промежуточ­

ных

стенок,

изолированных

рибандом

с

двух

сторон

(полагая

«і =

k\ + ki\

х 2 =

сс2 + а 2 ) ,

а

также

при

укладке

после па­

лубного рибанда деревянного

настила

и сплошной изоляции

палубы

снизу

(принимая к1

=

k{ +

k"

и х 2

=

Яд /бд +

k").

определять

В

рефрижераторных

трюмах

ширину рибанда

будем

из условия поддержания внутри металлической стенки у конца рибанда такого значения температуры tR, которое обеспечивает целе­ сообразное уменьшение продольного линейного потока Qj,, входящего в стык промежуточной стенки с наружной.

Количество тепла

()л , проникающего

через

участок

периметра

в два смежных трюма, пропооционально максимальному

перепаду

температур 9Н — 9 2 , а такл tR

— в 2 ,

где в 2 — минимальная

тем­

пература в

середине

стенки,

определяемая

соотношением

(247).

С ростом ширины рибанда R

вначале

тепловой поток

ф л падает

резко (рис.

106). Затем темп уменьшения

его замедляется. При даль­

нейшем увеличении ширины R поток

приближается к его асимпто­

тическому значению и почти не уменьшается. При достаточно боль­ ших значениях R уменьшение потока QJ1 прекращается и он дости­

гает минимального асимптотического значения.

При этом

кривая

Фл = / (Ю переходит в горизонтальную прямую.

Поток

прибли-

жается к асимптотическому

значению

потому, что и температура

в стальной стенке t2 =

/2

(х) вдали

от

ее края

также

стремится

к своему минимальному

асимптотическому

значению 6 2 (см. рис. 98).

Для целесообразного уменьшения @л

ширину

рибанда

можно

принимать такой, чтобы перепад между температурами

внутри

стальной стенки у конца рибанда

и по ее середине tR — 6 2

оказался

приблизительно в 5 раз меньше

полной

разности

8Н — в 2 .

Таким

образом, относительный перепад температур следует назначать равным -д5 —к— = 0,2. Отсюда назначаемая температура у конца рибанда

tR = в 2 + 0,2 (Эн - Є8 ).

(327)

Дальнейшее увеличение ширины рибанда, обеспечивающее мень­

шую разность температур tR — 6 2 ,

очень

незначительно уменьшает

тепловой поток Qj, и потому не выгодно.

 

 

 

Расчетное значение ширины рибанда в большой

степени

зависит

от значений температур в смежных

помещениях 6'

и 9".

 

Для рефрижераторных трюмов

размер

L следует брать

равным

половине ширины или длины палубы, ширины или высоты переборки и по-прежнему отсчитывать его от внутренней поверхности зашивки изоляции, покрывающей наружное ограждение.

Если ширину рибанда отсчитывать от наружной поверхности корпуса судна, то она оказывается равной R' = mH + R, где т н — общая толщина изоляции (вместе с зашивкой) на наружной стенке.

При уменьшении

или увеличении

тн

на столько же увеличивается

или уменьшается и общая ширина

рибанда R'

(но не R).

 

Пример 19. Определить ширину палубного рибанда, если промежуточная палуба

снизу изолирована полностью

(см. рис. 98).

 

 

м; Хс --=

Дано: Є „ = 3 2 ° С ;

0' =

—2° С;

0" =

—18° С;

б с = 0,015

= 50 ккал/м-ч-°С;

kx

— 0,8;

k = 0,7

ккал/м2-ч^С;

коэффициент

теплоотдачи

от открытой поверхности палубы к воздуху в трюме в случае свободного движения воздуха в нем, т. е. при рассольно^й системе охлаждения рефрижераторных трюмов, «2 = 10 ккал/м2-ч-°С.

По выражениям (246) и (247) вычисляем температуры, которые установились бы внутри стальной палубы соответственно на участках с двусторонней и односторонней изоляцией, если бы между ними и бортом не было теплового контакта:

 

fe',6' +

fe"6"

0,8 ( - 2 ) + 0,7 ( - 1 8 )

 

 

0 l =

" т ^ Т ?

° ^ + ^

= - 9 ' 4 7 с

 

а 2 0

+

fe0

1 0 ( _ 2 ) + о . 7 ( - 1 8 ) _ = = _ 3 0 5

с С

 

а'2

+ k

Ю + 0,7

 

 

По соотношению (327)

назначаем температуру внутри стальной палубы у конца

рибанда:

 

 

 

 

 

 

tR = Є 3

+ 0,2 (9н — Э а ) =

— 3,05 + 0,2 [32 — (—3,05)] =

3,95°С.

Определяем необходимые вспомогательные величины:

xj

 

=

k[ 4- k" = 0,8 4- 0,7 =

1,5

ккал/м2 -ч-°С;

х

2

=

а 2 4- k =1 0 4- 0,7 =

10,7

ккал/м2-ч-°С;

 

 

 

— в 2

—9,47—(—3,05) =

— 0,1548;

 

 

 

 

Э н — в !

 

32—(—9,47)

 

 

 

 

 

^

- в ,

_

3,95 - ( - 9,47 )

_

 

 

 

 

Є н - в х

_

3 2 - ( - 9 , 4 7 )

- и - ^ -

 

По

формуле

(321) находим корень квадратного уравнения

 

 

 

 

_

Л 4- У"Л2

(1 — С2) 4- (В 4- С) 2 _

 

 

 

У

_

 

ЛС 4- В 4- С

 

~

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^ 0,374 4- К0Т3742 (1 — 0.3242) +

(—0,1548 4- 0.324)2

= 2,64.

 

~

 

0,374-0,324 4- (—0,1548) 4 0,324

 

По

равенству

(322)

определяем

ширину

рибанда:

 

 

 

 

R =

i f ] g y =

Ж ,

g

2 6 4 =

° ' 6 8 6 м -

 

Расчетное значение ширины округляем до R =

0,7 м.

 

 

 

 

 

 

 

§

56

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Передача

тепла через

пиллерсы

 

 

 

 

 

 

и другие

стойки. Определение

 

 

 

 

 

 

высоты рибанда на пиллерсах

Тепло проникает в рефрижераторные трюмы также и через метал­ лические пиллерсы. Поэтому их необходимо изолировать полностью по всей высоте (рис. 107, а) или лишь частично у концов (рис. 107, б) в виде рибандов (воротников) высотой R, приблизительно равной 0,5—0,7 м. Замена сплошной изоляции пиллерса рибандами приво­ дит к экономии изоляционного материала и удешевлению монтаж­ ных работ. Обычно изоляцию в виде рибанда целесообразно приме­ нять в глубоких трюмах при полной высоте пиллерса Н' > 2 , 5 м, при относительно небольших перепадах между температурами на­

ружной обшивки корпуса,

к

которой примыкает конец

пиллерса,

и воздуха в трюме (9К

— 6 <

40° С), а также при малых

диаметрах

трубчатого пиллерса

(D <

50

мм).

 

Смотрите также файлы