Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Нестеров Ю.Ф. Теория и расчет судовой тепловой изоляции

.pdf
Скачиваний:
87
Добавлен:
27.10.2023
Размер:
20.01 Mб
Скачать

Перепишем последнее соотношение следующим образом:

С [A ch $iR +

sh р\Я th р 2 (L — R) ]

=

= A — В sh

fiiR th p 2 (L — R).

(318)

Получили трансцендентное гиперболическое уравнение, в котором неизвестная ширина рибанда R находится под знаком гиперболи­ ческих функций. Это уравнение можно решить только приближенно. Ширину рибанда можно определять простым численным подбором такого значения R, которое удовлетворяет зависимости (318). Можно поступить и иначе — применить графический способ решения транс­ цендентного уравнения (318). Для этого необходимо построить гра­ фики изменения обеих частей уравнения с изменением R и найти точку пересечения кривых.

Однако если аргумент Р 2 (L — Щ ^ 2,5, то без ущерба для точ­ ности полученное трансцендентное уравнение (317) можно упростить

и свести

к

алгебраическому

 

уравнению,

приняв

th 62

(L — R)

=

=

1. Размер

R. Поэтому обычно на самом деле

Р 2

(L — R)

^

5» 2,5.

Таким

путем,

обозначая

отношение

перепадов

температур

через

 

 

 

 

 

 

 

 

 

— ©t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tB

 

 

 

 

 

 

 

получаем

 

 

 

 

 

 

А В sh

М

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w

A ch р\Я sh р\Я •

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заменяя

гиперболические

функции

показательными

 

 

 

 

sh р,/? =

1

(в** -

e-^R);

 

 

ch

= 1

р '*),

 

а также вводя обозначение у = e^R,

сводим

последнее

трансцен­

дентное уравнение к квадратному алгебраическому

уравнению

относительно у:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(АС

+ В +

С) у2

2Ау

+

 

(АС В С) =

0.

(320)

 

Корень

квадратного

 

уравнения

при

различных

температурах

в

смежных

помещениях

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A-rV

 

А*(\-С*)

 

+ (В + С?

 

 

П

9 П

 

 

 

 

у

-

 

 

 

АС +

В - f С

 

 

 

 

 

 

Из равенства

г/

-=

 

следует,

что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pi/?

=

 

In

у.

 

 

 

 

 

 

Отсюда

наименьшая ширина

 

рибанда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R =

±

2,3 lg у =

 

 

 

 

2,3 lg у м.

 

 

(322)

Второй корень квадратного уравнения (320) физического смысла не имеет, так как он получается отрицательным и при подстановке в формулу (322) дает логарифм отрицательного числа.

Расчетную ширину рибанда следует округлять в большую сто­ рону, до сотых долей метра, кратных пяти.

Предлагаемые расчетные формулы (318), (321), (322) являются общими. Из них вытекают более простые зависимости для частных случаев.

При одинаковых температурах в смежных помещениях промежу­ точную стенку изолируют двусторонним рибандом (см. рис. 100). Для получения расчетных формул в этом случае в общие зависи­ мости (318), (321), (322) следует подставлять

= 8' = 6" = Є І = в 2 ; В = Э н - в х

 

С = 6Н — в х

 

 

Из формулы (295) или (318), производя указанную

подстановку,

получаем

 

 

 

С [A ch

+ sh рх /? th p 2 (L R)] = A.

(323)

Это уравнение можно решить относительно R либо численным, либо

графическим способом (как изложено выше).

 

Полагая th р 2

(L R) I и

исходя из выражения (323), тем

же самым путем, что и указанный

выше, можно найти

корень квад­

ратного уравнения у. Его можно, конечно, получить и непосредст­

венно из соотношения

(321), подставив

в него частное значение

В = 0:

 

 

 

у

~

C ( l +А)

{ 6 Щ

По-прежнему ширина

рибанда

 

« = -рг 2.3 igy.

Раскрывая все принятые обозначения, находим окончательный вид формулы для определения наименьшей ширины рибанда при одинаковых температурах в смежных помещениях:

( Єf

-l

Є Я Ч

- | / / 9 - Є н \ 2

щ

і

(325)

R = l / A k 2,3lg V

 

~ ^ /

'

Ъ

м.

При разных температурах выпадения росы 8р в смежных поме­ щениях, во избежание конденсации на одной из поверхностей про-

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-°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 д +

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 = / 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-°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- 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).

 

Потеря холода пиллерсами составляет около 1 % общих теплопритоков трюма.

Задача теплопроводности для пиллерсов и других стоек решается так же, как для промежуточных палуб и переборок. Вначале рас­ смотрим решение этой задачи в общем виде [59], а затем из общего решения извлечем, как частные случаи, расчетные формулы для

других

вариантов

изолирования пиллерса.

 

 

 

 

 

 

 

Общее

решение.

Общее

количество тепла

Q0 ,

 

проникающее

в трюм через изоляцию всей поверхности

стального

пиллерса,

сла­

гается из тепловых потоков Qr и QH,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

входящих в его головку и ножку:

 

 

 

9'

 

 

 

 

 

 

 

 

Qo =

Qr + Q„.

 

 

(328)

 

 

к'

 

В'ь

 

 

Для упрощения вывода и вида

 

 

 

 

 

 

 

 

 

расчетных

формул

будем

определять

 

 

 

 

 

 

 

 

 

не полный поток QD, а количество

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тепла

Q,

поступающее лишь в

один

 

 

 

 

 

 

 

 

 

какой-либо конец

пиллерса

и

пере­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ходящее

затем

в

трюм

лишь

через

 

 

 

 

 

 

 

 

 

половину

поверхности

 

 

пиллерса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

высотой

Н.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Общим будет решение задачи для

 

 

 

 

 

 

 

 

 

половины

пиллерса,

изолированного

 

 

 

 

 

 

 

 

 

рибандом,

в

случае

учета

 

термиче­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ского

сопротивления

теплоотдаче от

 

 

 

 

 

 

 

 

 

неизолированной

поверхности

пил­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

лерса к воздуху в трюме.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введем обозначения

(рис.

108):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н — половина

высоты

пиллерса,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

м

=

Я72);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fc

— площадь, занимаемая сталь­

 

Рис.

107.

Схема

расположения и

ным

телом пиллерса

(без

изоляции)

 

 

 

изолирования

пиллерсов

 

в поперечном

сечении его,

 

м2;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s — наружный

периметр стального тела пиллерса, м;

 

 

 

кл — линейный

коэффициент

теплопередачи

изоляции,

покры­

вающей

пиллерс,

ккал/м-ч-°С;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а

— коэффициент

теплоотдачи от

неизолированной поверхности

стального

тела

пиллерса

к

 

воздуху

в трюме,

ккал/м2-°С;

 

 

а л

— линейный коэффициент теплоотдачи, ккал/м

-ч-°С

л

=

as);

6К

— температура

конца

пиллерса,

°С;

 

 

 

 

 

 

9 — температура воздуха в трюме, °С;

 

 

 

 

 

 

 

=

/ і

(х)

переменная

температура

внутри

стального

 

пил­

лерса

на

участке

рибанда;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t2

=

/ 3 (х)

— переменная температура

в пиллерсе

на

оголенном

участке.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Условимся отмечать величины, относящиеся к участку рибанда,

индексом

1, а

к

оголенному участку,

— индексом

2.

 

 

 

 

Размеры х,

 

R,

Н следует отсчитывать от внутренней поверхно­

сти зашивки изоляции,

через

которую

проходит конец

пиллерса.

При изменении толщины этой изоляции расчетное значение R не меняется.

Физические параметры kn и ал характеризуют процесс тепло­ обмена между пиллерсом и окружающим воздухом. Определение линейного коэффициента теплопередачи кл для изоляции, покрываю­ щей пиллерс, было изложено в § 5 и 52.

Составим дифференциальное уравнение, описывающее распреде­ ление температуры вдоль пиллерса на участке рибанда. Количество

Рис. 108. Схема проникновения тепла в трюм через один конец пил­ лерса и температурные кривые для половины пиллерса, изолирован­ ного рибандом

тепла Qx, которое входит в произвольное сечение аЪ (рис. 108), находящееся на расстоянии х от конца пиллерса, вычисляем по основному закону теплопроводности (Фурье):

Q* = -K-%JrFc

(329)

Тепловой поток, выходящий из сечения cd,

Qx+dx Qx + dQx.

Дифференцируя выражение (329), определяем дифференциал

Количество тепла dQx, отнимаемое от пиллерса и проходящее в рефрижераторный трюм через изолирующее кольцо высотой dx, находим по основной расчетной формуле теплопередачи: dQ_x = /гл 1 X

X

(ti

9) dx. Составляем

уравнение

 

теплового

баланса

для

эле­

ментарного

участка

 

пиллерса abed:

 

Qx

= dQt

+

Qx+jx. После

под­

становки значения

Qx+dx

уравнение

теплового

баланса

принимает

вид dQx + dQx = 0. Отсюда, раскрывая

величины

dQi и dQx

полу­

чаем линейное неоднородное дифференциальное

уравнение

второго

порядка с постоянными

коэффициентами:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d2ti

 

клі

^

 

 

 

^лі Q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx2

 

FCXC

1

'

 

FCXC

 

 

 

 

 

 

 

Общее

решение

 

полученного

дифференциального

уравнения,

выраженное через гиперболические функции, имеет вид

 

 

 

 

 

 

 

ti = 8 + Сі

ch Pi* +

C 2 sh px x,

 

 

 

 

 

(330)

где

 

характеристика

изолированного

 

участка

пиллерса

 

Pi =

 

Аналогичным образом можно составить дифференциальное урав­

нение для оголенного участка пиллерса,

а затем найти его решение:

 

 

/,

= 6 +

C 3 c h

р 2

(x~R)

 

+

 

С4 shp2

(х — R),

 

 

(331)

где

характеристика

неизолированного

участка

пиллерса

 

р 2 =

 

Уравнения (330)

и (331)

описывают

распределение

температуры

на половине высоты пиллерса. Они позволяют

определять темпера­

туру

в любом сечении стального тела

пиллерса.

 

 

 

 

 

 

Так как температура

^

= / j (х) у

конца пиллерса

резко

падает

(рис.

108),

в средней части

его устанавливается

какая-то постоян­

ная

 

температура

t2

const,

близкая

к 9 (даже при различных

температурах головки и ножки пиллерса). Поэтому при

х = Н

можно принимать - — =

0,

Именно

это граничное условие

и

поз­

воляет распространять, пользуясь равенством (328), расчетные фор­

мулы,

полученные

для

половины пиллерса, на пиллерс полной

высоты

Я '

при различных значениях

9К, k„ и

R

по его концам

(и даже тогда, когда, например, головка пиллерса покрыта

рибандом,

а ножка оставлена неизолированной, или наоборот).

 

Таким

образом,

постоянные

интегрирования

Clt

С 2 ,

С 3 и С4

надо определять из следующих граничных условий:

 

 

 

 

 

при

х = 0

ti

 

 

 

 

 

 

 

при

х = R

ti =

t%\

 

 

 

 

 

 

при

х = R

-~- =

dt±

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

при

х = Н

-4— =

0.

 

 

 

 

 

 

r

 

dx

 

 

 

 

Находим постоянные

интегрирования:

 

 

 

 

 

 

 

Сі =

9К — 9 ;

 

 

(332)

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ