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: 150

Скачиваний: 6

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

плоизоляционного, так и пароизоляционного слоев по всей внутренней поверхности судового помещения. С этой целью со стороны помеще­ ния все металлические поверхности корпуса судна и соединенные с ними различные металлические детали (служащие тепловыми мости­ ками) должны быть перекрыты по возможности сплошным слоем изо­ ляционного материала.

Изоляционная конструкция должна содержать возможно мень­ шее количество деталей, обладающих повышенным коэффициентом теплопроводности (деревянных брусков обрешетника, металлических крепежных планок и др.). Кроме того, бруски обрешетника следует располагать так, чтобы площадь соприкосновения их с металличе­ ским судовым набором также оказалась возможно меньшей.

Остальные требования к изоляционным конструкциям анало­ гичны требованиям, предъявляемым к материалам этих конструкции При конструировании изоляции необходимо стремиться к созда­ нию нормальных санитарно-гигиенических условий труда рабочих, производящих монтаж изоляции и другие работы на судне после

установки изоляции.

I § із

'Характеристика материалов

Основные характеристики современных изоляционных материа­ лов, взятые из работ [20, 33, 40, 28 и др . ], приведены в табл. 4 (см. вклейку). Расчетные значения коэффициентов теплопроводности Хи этой таблицы учитывают среднее эксплуатационное содержание равновесной гигроскопической (сорбционной) влаги, установленное опытом.

По структуре и способу крепления к изолируемой поверхности материалы классифицируют на:

плиточные (пенопласты ФС-72 , ФФ, ПСБ-С, пеностекло, пробко­ вые плиты, экспанзит и т. д.);

волокнистые (минеральная вата в полужестких плитах на син­ тетической связке, стеклянное штапельное волокно в плитах и т. п.);

теплоотражающие воздушнослоистые (алюминиевая фольга); сыпучие (пробковая крошка); напыляемые и заливаемые вспенивающиеся (полиуретановые

пенопласты марок ППУ-ЗН, ППУ-304Н и др.).

Плиточные материалы. Плиточные материалы приклеивают к обшивке корпуса судна и к набору, а также склеивают между собой или в щиты, только клеями (марок ИДС, ЛКС, ДФК-4С и др.), допущенными органами санитарного и пожарного над­ зоров (см. рис. 8, 13, 80, 82, 83, 84). Выбор клея зависит от рода изоляционного ма­ териала. В помещениях для хранения продуктов, а также на пассажирских судах, нельзя применять клеи Л К С и ЛКС-Т.

На период схватывания клея плиты и детали прижимают к изолируемой поверх­ ности деревянными распорками, не позднее чем через 30 мин после нанесения клея. Срок выдержки под прижимами зависит от марки клея и рода изоляционного мате­ риала, а также от температуры окружающего воздуха. Если плиты устанавливают в несколько слоев по толщине, каждый последующий слой плит приклеивают к пре­ дыдущему, перекрывая стыки предыдущих слоев не менее чем на 100 мм (чтобы не создавать непрерывных тепловых мостиков).


Плиты раскраивают таким образом, чтобы общая толщина клеевого слоя между ними, а также между плитами и набором, не превосходила 2 мм. Д л я уничтожения зазоров между плитами стыки их зашпаклевывают и склеивают по всей толщине (чтобы в них не скапливалась вода).

Волокнистые материалы. Вследствие большой вредности открытых волокнистых материалов для здоровья рабочих в настоящее время для уменьшения распыливания при монтаже плиты из штапельного стекловолокна ПТ-50, ПТ-75, минераловатные плиты и другие устанавливают только в герметических пакетах. Д л я обертки волок­ нистых плит применяют только гидрозащитные трудносгораемые пленки (поливинилхлоридную ПТГМ-609 или полиэтилентерефталатную ПЭТФ). Оболочку для пакета из синтетической пленки сваривают (токами высокой частоты) или склеивают (клеем

88Н)

. При сварке перекрой стыков пленки составляет 20 мм, при склейке — 50—

100

мм.

Д л я предотвращения усадки под действием собственного веса и вибрации кор­ пуса некоторые волокнистые материалы необходимо уплотнять при монтаже. Объем­

ный вес уплотненного материала должен соответствовать указанному

в табл. 4.

(см. вкладку). Помимо

обеспечения

вибростойкости, уплотнение

уменьшает

кон­

векцию

воздуха

внутри

волокнистых материалов и способствует

получению

опти­

мальных

коэффициентов

теплопроводности.

 

 

 

 

При изолировании жилых помещений (рис. 85) пакеты

из волокнистых материа­

лов накалывают

на металлические

или пластмассовые

шпильки

кольцевыми

канавками) и крепят к изолируемой поверхности пластмассовыми пружинящими шайбами либо другим механическим способом. Лучше применять пластмассовые шпильки и шайбы (например, из полиэтилена). К корпусу судна металлические шпильки приваривают, а пластмассовые — приклеивают, в шахматном порядке с ша­ гом 300—350 мм. Расстояние от шпилек до кромок пакетов из волокнистых плит принимают равным 50—60 мм. Концы металлических шпилек и шайбы изолируют обрезками волокнистого материала и заклеивают пленкой ПТГМ-609 (наклее88Н) . В случае применения пластмассовых шайб изолируют только концы металлических шпилек, а не шайбы.

Кроме того, при креплении изоляционных пакетов из волокнистых материалов сейчас вместо прижимных шайб применяют полиэтиленовые колпачки, которые насаживают на конец шпильки и поджимают до нужного уплотнения материала. По­

лиэтиленовые колпачки

предварительно

заполняют клеем 88Н. После насадки

на шпильку излишки клея выходят из

колпачка

и приклеивают его к гидроза­

щитной пленке. После

высыхания клея

концы

шпилек получаются герметично

заделанными и надежно изолированными. При этом ликвидируется вредная для здо­ ровья рабочих операция по обсыпке концов шпилек отходами волокнистых мате­ риалов.

Однако в настоящее время от крепления пакетов шпильками вообще отказы­ ваются и переходят к приклеиванию их к металлическому корпусу (клеем 88Н). При таком способе крепления отпадает необходимость приварки большого количе­ ства шпилек и установки прижимных шайб или колпачков, улучшаются условия труда (при прокалывании пакетов выделяется стеклянная пыль) и, главное, ликви­ дируются тепловые мостики.

При изолировании рефрижераторных трюмов (когда толщина изоляционного слоя свыше 80 мм) пакеты из волокнистых плит укладывают горизонтально или верти­ кально между обшивкой корпуса и зашивкой изоляции в ячейки, образуемые набо­ ром и обрешетником. При укладке пакетов в несколько слоев по толщине стыки каждого предыдущего слоя перекрывают последующим не менее чем на 100 мм. Для обеспечения плотного прилегания пакетов к набору и друг к другу при монтаже на судне их заготовляют в цехе с припуском на 10 мм по ширине и на 20 мм по длине. Трудоемкость укладки волокнистого материала меньше, чем трудоемкость его мон­ тажа на шпильках.

Теплоотражающие

воздушнослоистые материалы. Д л я теплоотражающей изо­

ляции в судостроении

используют преимущественно гофрированную (мятую) алюми­

ниевую фольгу, разделенную воздушными прослойками толщиной 8—10 мм (рис. 12). Эта изоляция основана на способности блестящих поверхностей отражать до 93— 95% лучистой тепловой энергии (при температурах, обычных для судов) и на малой теплопроводности тонких слоев практически неподвижного воздуха, заключенного между листами фольги.



Мятую алюминиевую фольгу укладывают в ячейки, образуемые набором и обрешетником, или же навешивают на проволочные растяжки (два полотнища на каж­ дую проволоку). Проволоку протягивают между набором вдоль борта или переборки в верхней части (у подволока) и прикрепляют ее к обрешетнику (гвоздями), специаль­ ным планкам (с отверстиями) или крючкам, привариваемым к набору. Листы фольги навешивают внахлестку с перекрытием их кромок на 50—100 мм. Верхние кромки листов фольги, укладываемых в ячейки, приклеивают к набору и обрешетнику (клеем ИДС и др.). Д л я предохранения основных слоев от механических повреждений

последний лист фольги (ближайший к помещению) берут более толстым (б =

0,05

мм)

и гладким. Защитные листы склеивают между собой по стыкам. Д л я удержания

под­

вешенной

фольги поверх ее

по диагоналям ячеек также натягивают проволочные

растяжки.

Растяжки делают

из мягкого провода с поливинилхлоридной

изоляцией

диаметром около 1 мм или из стальной оцинкованной проволоки.

Гладкую фольгу в судостроении не применяют, так как в этом случае необходимо ставить специальные прокладки из дерева или асбеста (для фиксации расстояния между листами), которые сильно увеличивают коэффициент теплопередачи и объем­ ный вес изоляции.

Сыпучие материалы. Из сыпучих материалов в настоящее время в судостроении используют только пробковую крошку. Последнюю наносят на изолируемую по­ верхность, насыпая на клеящую мастику в один или более слоев, либо крошку смешивают с мастикой заранее и смесь наносят в виде штукатурки. Толщина проб­ ковой обсыпки составляет от 5 до 10 мм. Крошеную пробку применяют как исклю­ чение и лишь для таких участков корпуса, изоляция которых другим способом тех­ нически невыполнима (для оконниц иллюминаторов, отдельных труднодоступных мест, доизоляционных деталей и т. д.).

Напыляемые и заливаемые вспенивающиеся материалы. Заливаемые материалы представляют собой пенопластмассы. Предложенные ранее заливаемые материалы

(изготовлявшиеся

на

основе группы уретанов) не выдержали

токсикологических

испытаний. Сейчас создают новые нетоксичные заливаемые материалы.

 

Исходную

жидкую смесь получают непосредственно на

месте применения,

а затем наносят на изолируемую поверхность заливанием в изолируемую

полость

или напылением

на изолируемую поверхность. Жидкие компоненты дозируют

и сме­

шивают в небольшой

переносной установке, в которую

входят два насоса-дозатора,

соединенных гибкими шлангами с соплом для заливания

жидкости или со смеситель­

ной камерой

ручного

пистолета-распылителя.

 

 

 

Стенки рефрижераторных трюмов изолируют методом заливания. В этом случае исходную смесь заливают с помощью сопла через небольшое отверстие, высверливае­ мое в зашивке, в пространство между обшивкой корпуса и зашивкой, где жидкость вспенивается, формуется, полностью заполняя весь объем любой сложной формы

(в течение нескольких

минут), и затвердевает (через 24 ч). После заливания отверстие

в зашивке плотно закрывают пробкой.

Полиуретановые

пенопласта марок ППУ-ЗН и ППУ-304Н, применяемые в жи­

лых помещениях, напыляют струей воздуха из пистолета-распылителя как на вер­ тикальную, так и на горизонтальную изолируемую поверхность, где они вспени­

ваются

и

затвердевают.

Заливаемая и напыляемая жидкость во время вспенивания на месте увеличи­

вается

в

объеме приблизительно в 30 раз, образуя сплошной пенистый материал

без швов.

Поскольку в такой изоляции нет стыковых швов и, кроме того, на ее по­

верхности создается гидронепроницаемая технологическая пленка, пенопластмасса оказывается практически непроницаемой для водяного пара. Большое сопротивление этой изоляции различным способам увлажнения, а также возможность нанесения гидронепроницаемого полиуретанового слоя в любом месте изолируемого поме­ щения, делают ненужной специальную паро- и гидрозащиту.

Бесшовное формование на месте исключает тепловые потери в местах стыкова­ ния пенопласта, а также его отходы (получаемые при подгонке по месту любого другого материала).

Будущее, несомненно, принадлежит пенопластмассам — высо­ коэффективным теплоизоляционным материалам. За последние годы получено много различных плиточных пенопластов, обладающих низким коэффициентом теплопроводности, небольшим весом, очень


небольшой гигроскопичностью и водопоглощаемостью, высокой проч­ ностью и многими другими положительными свойствами. Стоимость пенопластмасс еще сравнительно высока. Однако по мере расширения их производства она снизится, по-видимому, до 25—30 руб за 1 м3.

Применение всех существующих в настоящее время теплоизоля­ ционных материалов (в том числе и плиточных пенопластов), как правило, связано с весьма трудоемкими работами по монтажу и креп­ лению этих материалов к изолируемой поверхности. Поэтому особенно перспективными являются новые высокоэффективные заливаемые и напыляемые пенопласты, которые не требуют проведения работ по монтажу самого материала. Кроме того, заливаемые пенопласты зна­ чительно облегчают изолирование объемов сложной формы, в не­ сколько раз сокращают время, затрачиваемое на изоляционные ра­ боты, и намного повышают производительность труда. Технология приготовления и нанесения этих пенопластов позволяет механизиро­ вать и автоматизировать изоляционные работы.

Теплофизические характеристики ряда других технических ма­ териалов, входящих в состав судовых изоляционных конструкций, которые необходимо знать для их расчета, приведены в табл. 5.

Таблица 5

Теплофизические характеристики различных технических материалов при температурах 0—20° С

 

Объемный

К о э ф ф и ц и е н т

 

т е п л о п р о в о д н о с т и X

М а т е р и а л

вес у.

 

 

кгс

 

 

 

ккал

вт

 

м3

 

 

м-ч-°С

 

Уд е л ь н а я

те п л о ­

ем к о с т ь

V

ккал кг-°С

Ко э ф ф и ц и е н т

па р о п р о н и -

ц а е м о с т и ц,

є Н 2 0

м-ч-мм рт . ст .

Алюминий

алюми-

2700

180

210

0,21

0

ниево-магниевые

сплавы)

 

 

 

 

 

Асбест

 

(волокно, кар­

550—1300

0,11 —

0,12—

0,20

0 , 6 7 - Ю " 2

тон, шнур

и

т. д.)

 

0,14

0,16

 

 

Асфальт

 

 

 

2120

0,52—

0,61—

0,40

0,10-10" 2

Бетон

 

 

 

 

 

0,64

0,75

 

 

 

 

 

 

1600—

0,72—

0,84—

0,20—

0,40- Ю - 2

 

 

 

 

 

2300

1,10

1,28

0,27

 

Битумы

 

 

 

900—1000

0,30—

0,35—

0,41 —

0,012 • 10 -2

 

 

 

 

 

 

0,60

0,70

0,46

 

Бронза

 

 

 

 

800

55

64

0,091

0

Бумага

обыкновенная,

250—300

0,12—

0,14—

0,36

картон

 

 

 

 

 

0,30

0,35

 

Вода

 

 

 

 

1000

0,50

0,58

1,00

Воздух

 

неподвижный

1,29

0,021

0,024

0,24

Войлок

грубошерстный

150—170

0,045

0,052

0,45

Дерево:

 

 

 

 

 

 

 

 

дуб

поперек

волокон

820—830

0,17—

0,20—

0,57

0,75-10" 2

 

 

 

 

 

 

0,18

0,21

0,57

 

»

вдоль волокон

820—830

0,30—

0,35—

4,00-10-2

 

 

 

 

 

 

0,37

0,43

 

 

сосна

и

ель

поперек

550—620

0,12—

0,14—

0,65

0,82-10~2

волокон

 

 

0,14

0,16