МИНМОНТАЖСПЕЦСТРОЙ СССР

УКАЗАНИЯ

ПО ТЕПЛОВОМУ РАСЧЕТУ КОНСТРУКЦИЙ ТЕПЛОВЫХ АГРЕГАТОВ

ВСН 314-73

ММСС СССР

•4&K, А^ииш(илм*снл. Пел-ыХ    -jCo-

U4£teZ^bUiuitrg q о/.    ,

Москва—1974

Министерство монтажных и специальных строительных работ СССР

УТВЕР1ДАЮ:

заместитель министра монтажных и специальных строительных работ СССР

(Солоденников Л.Д. 3 октября 1973 г.

УКАЗАНИЯ ПО ТЕПЛОВОМУ РАСЧЕТУ КОНСТРУКЦИЙ ТЕПЛОВЫХ АГРЕГАТОВ

ВСН 314-73 ММСС СССР

Центральное бюро научно-технической информации Москва -1974

водности Л для схем а, б, в, г и как дяя двухслойной стенки о толщинами <P_t и 6_г и коэффициентами теплопроводности Л и Д, дяя схем д, е - согласно п. 2.3.

Расчет ковстпткпий со сквозным включением

3.5. Безразмерные температуры на поверхности ограждения в точках I, 2, 3 (см. рис. 2 схема а) вычисляют по формулам

^•f-c+^a_t[C~Bi₁(t-c)]Z₃    ,    (17)

в_г = 1-с ,    (18)

в₃ = 1-с *0^a_z[c-Bi₂ (1-с)]Л^ ,    (19)

cL_i - коэффициент теплообмена с поверхности включения, ккад/м^*ч*°С;

cL_z - коэффициент теплообмена с поверхности основного материала, ккал/|^.ч.⁰С;

X - коэффициент теплопроводности основного материала» ккад/м.ч.°С;

Л, - коэффициент теплопроводности включения» ккац/м«ч*°С; остальные обозначения показаны на рис. 2.

3*6, Поправочный коэффициент для определения п$_нй по п.3*2 следует вычислять по формуле

- ТО -

^г1е У,-С-(Щ[С-&, (1-C)]Z_S ,

З_г‘С-0»[с-ви(1-с)]1_е .

3.7. Значения величин Z_f    следует    определять

по графикан приложений (17-71) в зависимости от значений параметров а и Bi

Li - St (а = а,; Bc-Bl, )\l_z* St fa =а_г ;Bl=B_it),

£₃= Sgfai~3f _t Bo ~ Bi_t),    -Sgfo~o.^ >Bi~Btz},

^-5    Bi~    Bi_t)    L_e    =    Sj    (ff^a а_г ; Bt ⁼Bc_£J.

При значении а У б величины и следует рассчитывать ПО (fiOnifVJift

S* (а, вс) =    ,    (_L    =    1>ZJ    (21)

3.8. По толщине ограждения распределение температур следует считать линейным.

Расчет конструкций со сквозным включением, выступающим за поверхность ограждения, и конструкций с включением на его внеиней поверхности

3.9. Вычисление безразмерных температур 9₁    ,    9_&    ,    9^    в

точках I, 2, 3 (см. рис. 2, схемы б_у в), а также поправочного коэффициента для определения потока тепла q,$_K/f (п. 3.2) следует производить по формулам (17-20), где вместо значения oC_f подставляют значение оСэкб.

ЗЛО. Эквивалентный коэффициент теплообмена <±т6 следует вычислять по формуле

(22)

- II -

где поправочный коэффициент находят по кривым приложения _УП в зависш(рстя от величин

<и

2.А.1

h —

&-

3*11* Безразмерные температуры в точках 4 и 5 следует вычислять по формулам

п 01 +Bz щ- z (23) а «- 01 + 03.. &S 2 (24) где 91 , в2, - см. пункт 3.9. Sa у 6s - величины. определяемые в зависимости от значений

величин h и IX.

Расчет конструкций с несквозным теплопроводным включением

3.12.    Температуру в сечении JL (см* рис. г_% схема г) следует рассчитывать как для плоской стенки согласно п. 2*3.

3.13.    Безразмерные температуры в точках 1,2,б,7 следует вычислять по формулам

O'-EiB,*' ,	(25)
вг = егвг9ел ,	(26)
в6*ее ввчс> ,	(27)
д7 = £7 ег*”.	(28)
3.14. Величины 6уЧСЯ, В г** следует вычислять по	формулам

(17-18), заменив величину Д, величиной Л*к6 по соотношению з - & * &

ЛэкВ Ж + ^ л л*

- 12 -

(29)

3.15. Величины ff_g^m, 0₇^уел

вычисляют по формулам

, 1к* S,B*^e+6z    (30)

\ —цтзг ’

П ^усу7= djBz *+(5г

₀Vc£

3.16. Поправочные коэффициенты S₁ , ff₂ , £_б , £₇ следует выбирать из табл. I приложения X в зависимости от значений величин

3.17.    Поправочный коэффициент ^ ДМ определения потерь

тепла по п.3.2 следует вычислять по формуле (20), подставляя вместо величины Л* величину Л ж 6    >    определенную по формуле(29).

3.18.    Распределение температур в сечениях I (И) между нагреваемой поверхностью и точками 6(7), а также между точками 6-1 (7-2)^ следует считать линейным*

Расчет конструкций с несквозным изоляционным включением

3.19. Безразмерные температуры в точках I, 2, 3, 5, 7, 8(см. рис. 2, схема д), следует вычислять по формулам

д, = £i 9,ясЯ ,	(32)
д2 = е2 в”*,	(33)
Q ~ f О усл	(34)
96 -€ee6iC\	(35)
- 13 -

⁽³⁷⁾

3.20. Величины 0/«    _д^л    _{оледуе1    ВИВ01ЯЯ    п0}

формулам (17-19), заменив величину Д, величиной Л»кб по соотношение (29).

3.21. Величины 06 ш q79CJ> q формулам ' следует вычислять по * ~77^Г ’ (88) q уел + cQ л *4 ’ (39) (40) 3*32* Поправочные коэффициенты £,( £jf 66, б,, £g следует подбирать ns табя. 2 приложения X в зависимости от значений величин _ iff _ ег m > Q - ~7Г~ Л п de о &1*' А ’ °Ц ■’ К=~ТГ '

При значениях параметра m > 2 температуры в сечении I следует рассчитывать как для двухслойной стенки согласно п. 2.3.

3.23.    Поправочный коэффициент Ч для определения ^ ^ по п. 3.2 следует вычислять по пункту 3.17.

3.24.    Распределение температур в сечениях Т (Ж, Ж) между нагреваемой поверхностью я точками 6 (7, 8), а также между точками 6-1 (7-2, 8-3) следует принимать линейным.

- 14 -

Расчет ребристых конструкций

3.25.    Расчёт безразмерных температур Q_i ,S_Z99_5lQ_€,ву, в_в

в точках I, 2, 3, б» 7, 8 (см. рис. 2, схема е) следует выполнять согласно пунктам 3.19 - 3.24, в которых вместо значения коэффициента oi_z подставляют значение коэффициента сСэмб, выбираемое согласно пункту 3.10 при условии замены €_f величиной €_г > а Я 4 величиной Л .

3.26.    Безразмерные температуры в*, , в₅ в точках 4, 5 следует вычислять по формулам

(41)

(42)

где 0₂, 0₃ определяют по п. 3.25, а величины , 3$ находят по графикам приложений Жи Дв зависимости от значений величин h и бс .

3.27. Для пересчета безразмерных температур в конструкциях с включениями, получаемых по п.п. 3.3-3.26,в обычные следует применять формулу

(43)

где в - соответствующая безразмерная температура.

4. РАСЧЕТ ТЕМПЕРАТУР м ЭЛЕМЕНТАХ ФУНДАМЕНТОВ ДЫМОВЫХ ТРУБ С ПОДЗЕМНЫМ ВВОДОМ ГАЗОХОДОВ

4.1.    Данный метод расчета рекомендуется применять для определения температуры в различных по толщине точках цилиндрической или донной части фундамента принятой конструкции в условиях стационарного температурного режима.

4.2.    Вмд и толщину изоляции оетона фундамента следует подбирать в зависимости от допустимой температуры применения бетона, исходя из условий прочности и экономичности сооружения.

4.3. Для расчета температуры в цилиндрической стенке и днище фундамента следует предварительно определить температуру на наружной поверхности стенки Ь_е.н ^и днища .н по принятым размерен бетонной части, футеровки и изоляции (рис. 3) по формулам:

- 15 -

где tg - температура дымовых газов в трубе не уровне фундамента, °С;

£н - температура окружающей фундамент среды (принимается в соответствии с п. 4,6), °С;

эффективный коэффициент теплопроводности грунта (принимается в соответствии с п* 4,7), ккал/м-ч *С;

Q - величина, определяемая по соотношению а =    ;

наружный диаметр станвна фундамента, м; h_c - высота подземной части стакана фундамента (расстояние от уровня поверхности грунта до уровня футеровки днища фундамента), м;

У - величина, определяемая по графику приложения XI в зависимости от относительной высоты рассматриваемого сечения S = ъ₀/ы ;

- 16 -

Zo~ высота рассматриваемого сечения от уровня фу та ров к*

, днища фундамента, м;

R& - линейное термическое сопротивхение теплоотдачи от газа к стенке (определяется в соответствии с п. 2.5), м-ч-°С/ккал;

h |

£ Rj- сумма линейных термических сопротивлений П. - сяойной

~¹ стенки фундамента (определяется в соответствии с п. 2.5), м.ч « °С/ккал; б) для днища фундамента:

(45)

где Ч& - радиус внутренней поверхности фундамента (футеровки), м;

Rg - термическое сопротивление теплоотдачи от газа к футеровке днища (определяется в соответствии с п. 2.2), м^ч^С/ккал;

сумма термических сопротивлений т - слойного днища (определяется в соответствия сп.*2.2), м²* ч*°С/ккал. 4.4* Температуру на границе в и к+1 слоев цилиндрической стенки и днища фундамента определяют по известным температурам наружной и внутренней поверхности по формулам; а) для цилиндрической стенки;

еЫ4

WTtTc

К /

где .    -    сумма линейных термических сопротивлений в - ело-

^с~    ев цилиндрической стенки (определяется в соот

ветствии с п. 2.5), м«ч*⁰С/ккал;

б) для днища:

V- -4    ’    ^<47)

К    ^1x1

где £ R - сумма термических сопротивлений к слоев (опре-^L'¹    деляется    в соответствии с п. 2.2), м^.ч^С/ккая*

4.5. Распределение температуры во всех слоях стенки цилиндрической части фундамента для интервала относительной высоты рассматриваемых сечений в пределах 5 = 0,3-0,9 может Оыть получено по формуле (46), справедливой для (2 У 0,2. Максимальная

температура в слоях стенкж будет при 6 = 0,3. Температура в схоях днища, подученная по формуле (47) будет максимальной.

4.6.    В формулах (44) и (45) -Ьн следует принимать равной среднегодовой температуре наружного воздуха при расчете на максимально возможную температуру в элементах фундамента н равной средней температуре воздуха за отопительный период при расчете температурных напряжений в бетоне фундамента.

4.7.    Эффективный коэффициент теплопроводности грунта

А. гр ?<р следует определять по графикам приложения Ж в зависимости от температуры ~L_c.h * tg н л коэффициентов теплопроводности сухого н влажного грунта при фактической влажности. Коэффициент теплопроводности всех видов сухого грунта следует принимать постоянным Я_тс = 0,3 ккад/м*ч*°С. Коэффициент теплопроводности влажного грунта следует принимать по фактическим данным для районов строительства фундаментов. Ориентировочно допускается принимать такие значения коэффициентов теплопроводности влажных грунтов: для всех видов песков плотностью ^=1500 - 1700 кг/м^ с объемной влажностью 8-10% Л^,^=1,0квал/м.ч.°С: для глин, суглинков н супесей плотностью j> - 1600-2100 кг/м³ с объемной влажностью 18 - 25%    =2,0 кКЬл/м>ч*°С. При

температуре-fc_{C H} н t^.._H-<I00^oC

4.8.    При расчёте температуры в цилиндрической стенке фундамента, находящейся в зоне грунтовых вод, для определения термических напряжений следует предварительно найти tc.H как для влажного грунта при отсутствии грунтовых вод в соответствии с п. 4.3. Если при этом tc н > Ю0°С, то расчёт температуры в стенке, находящейся в зоне грунтовых вод, следует вести по формуле (46) при н - 100°С. Если tc.fi -< 100°С, то расчёт температуры в стенке, находящейся в зове грунтовых вод, следует вео-тк как для случая влажного грунта при отсутствии грунтовых вод но формулам (44), (46).

4.9.    Температуру в цилиндрической стенке м днище фундамента, находящегося в зоне грунтовых вод, для подбора материалов по допустимой температуре их применения следует рассчитывать как для случая влажного грунта при отсутствии грунтовых вод по формулам (44-47).

4.10. Если фундамент выступает над поверхностью грунта,необходимо дополнительно выполнить рвсчёт температуры в условиях теплообмена наружной цилиндрической поверхности с воздухом согласно п. 2.4-2.5 ж для определения тешературных напряжений в бетоне принять наиболее неблагоприятное распределение температуры.

- 18 -

ПРИЛОЖЕНИЕ I

КоэйЬидиенты

теплопроводности обычного и жаростойкого бетонов# огнеупоров изоляционных материалов

| Коэффициент теплопроводности, ккал/м*ч*°С, при средней температуре нагрева, аС

1 : СЛ | 1 О 1 1 1 1 1 1~—• I 1 1 и 1 1 О 1 1 1 ГгооТзоо" j~400~[~500' } 600 [ 700 [ 900 ] 1100 I ! 2 Т я ! 3 I 4 { i i 6 I » ! •' Г 9 1 ю 1 II Обычный тяжелый бетон ............... 1,12 1,14 1,21 1,28 - - - Жаростойкие бетоны с заполнителями: хроннт ........................... 1,12 1,14 1,17 1,20 1,25 1,30 1,33 1,35 1,40 1,50 базальт, диабаз, андезит ......... 1,02 1,04 1,10 1,16 1,21 1,27 1,33 1,39 - ■амот ............................ 0,62 0,64 0,70 0,76 0,81 0,87 0,93 0,98 1,10 - ■лак. бой обыкновенного глиняного кирпича .......................... 0,56 0,58 0,63 0,68 0,72 0,77 0,82 0,87 артнкскнй туф .................... 0,54 0,56 0,61 0,66 0,70 0,75 0,80 0,85 — Легкие жаростойкие бетоны с заполните- хяын из керамзита о объемной массой бе- тона г кг/м3{ 1200 ........................... 0,33 0,35 0,39 0,43 0,46 0,50 0,54 0,58 *• 1500 ............................ 0,37 0,40 0,46 0,51 0,57 0,63 0,69 0,75 - Дмнаоовнй ........................... 1,38 1,39 1,43 1,46 1,49 1,53 1,56 1,59 1,66 1,72 ■амотнмй ............................ 0,63 0,65 0,71 0,77 0,82 0,87 0,93 0,99 1,10 1,21

Ш 536.21:621.783

В настоящих указаниях рассматриваются вопросы теплового расчета плоской и цилиндрической многослойных стенок, конструкций с включениями и фундаментов дымовых труб с подземным вводом газоходов.

Указания предназначены для проектных и производственных организаций Минмонтахспецстроя СССР, осуществляющих проектирование и строительство тепловых агрегатов.

Указания разработаны л лаборатории математического моделирования я вычислительной техники Всесоюзного научно-исследовательского и проектного института Теплопроект под руководством канд.техн.наук В.Г. Петрова-Денисова*

Составители: канд. техн.наух Г.А. Жильков. инженер Ю.Ф.Бер-дюгян. а также принимали участие канд.техн.наук И.И. Шахов и А.Е. Кудаго. инженеры Ю.Г. Каденский и Е.К. Егоров.

С вопросами обращаться по адресу: 129327, Москва, И-327, уж. Комхнтерна, 7, корп. 2, ВНИИ! Теплопроект.

Приложение 2

	Ведомственные строительные	ВСН 314-73
Нинмонтажспецстрой СССР	нормы	МИСС СССР
	Указания по тепловому расчету конструкций тепловых	тт
	агрегатов

I. ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1.    Указания предназначены для тепловых расчётов ограждав-щнх конструкций тепловых агрегатов, выполненных подлость» жлж частично на жаростойкого и обычного бетона, железобетона ж огнеупоров, работавцих в стационарном режиме. Цель расчетов:

определить общую толщину ограждения и вид применяемых в нем материалов (определить термическое сопротивление ограждения), исходя из допустимых потерь тепла или максимальной температуры наружной поверхности;

найти распределение температур в конструкции ограждения для выбора материалов отдельных son по температуростойкости иля определения максимальных температурных усилий, возникающих в конструкции при эксплуатации,

1.2.    При выборе граничных условий теплообмена на наружной (холодной) поверхности ограждения для конструкций, находящихся в помещении или на открытом воздухе, но защищенных от воздействия ветра, следует руководствоваться формулой

аС_н= 7 ♦ 0,05t_CH    (I)

Срок введения I января 1974

Утверждены

Нинмонтажспецстроем

СССР

3 октября 1973 г.

(где t _сн - температура наружной поверхности ограждения, °С) иди данными табл. I для конструкций, находящихся на открытом воздухе.

Внесены Всесоюзным научно-исследовательским и проектным институтом Теплопроект

Т а б i а ц a I Граничные тсювия на наружной поверхности ограждения

Це» твидового расчета

_i    !    ⁷_ _ ;    *    °С

Выбор конструкции по до-    об/у = 3 + 10    Среднегодовая

пускаемым потерям тема    V- среднегодовая    температура¹)

Выбор конструкции по максимально-допустимой тем* пера туре наружной    по

верхности ограждения

скорость ветра*»', м/с

d_H =8,4+0,06 (t_c.H - Средняя темпе-t н    темпера-    ратура    наиболее

тура наружной поверх- жаркого месяца*? ности ограждения.

Определение температур    Ы_н = З+Ю \Л7,    Средняя    темпе-

для расчёта максималь-    V - средняя скорость ратура наиболее

ных температурных уои-    ветра наиболее холод- холодного меся-

лий в конструкциях    ного месяца*', м/с    ца**

Определение температур об„= 8,4+0,06 (Ьсн^н) Средняя темпе-для выбора материалов tctr температуре на- ратура наиболее, по темперетуростойкос-    ружной поверхности    жаркого месяца¹?

ти    ограждения, °С

Определяется по СНиПу глава ТГ-А.6-62. "Строительная климатология И Г60ФН8ИК8^П

1.3. Значения коэффициента теплоотдачи на внутренней (горячей) поверхности ограждения оС$ разрешается подбирать по табл.2 в зависимости от температуры среды рабочего пространства теплового агрегата

ТаблицаЗ

Значение коэффициента dg > ккал/м^^вч.°С

Температура, °С

50 100 200 300 400 500 700 900; 1100 1200 10 10 10 12 15 20 40 70 120 150

1.4. Значения коэффициентов теплопроводности материалов ограждения (бетон, кирпичная кладке, изоляция) следует принимать по приложению I.

1.5. При выполнении тепховых расчетов,используя метод последовательных приближений,необходимо учитывать зависимость коэффициента теплопроводности от температуры. На первом этапе расчета коэффициенты теплопроводности материалов, составляющих конструкцию, принимают при температуре конструкции, равной полусумме температур внутренней среды и окружающего воздуха. Используя полученное при этом допущении распределение температур, вновь находят значение коэффициентов теплопроводности и выполняют следующий этап и т.д. Расчет заканчивают тогда, когда значения коэффициентов теплопроводности в последующем шаге отличаются от значений, найденных в предыдущем,не более чем на 10%.

2. ТЕПЛОПЕРЕДАЧА ЧЕРЕЗ ПЛОСКУЮ И ЦИЛИНДРИЧЕСКУЮ МНОГОСЛОЙНЫЕ СТЕНКИ

_п

t'-- ^h

(3)

2.1. Расчет теплопередачи через плоскую стенку, составленную из п слоев (рис. 1,а) следует производить по формуле

*ь+£Ь**"    ₂

где ^ - удельный тепловой поток, ккал/|Г«ч; tg - температура внутренней среды, °С; t_H - температура окружающей среды, °С;

%Г термическое сопротивление теплоотдаче на внутренней „ (внешней) поверхности плоской стенки, м^-ч^С/ккал; Г/?.- полное термическое сопротивление^ п - слойной плоской ' стенки, м^.ч.°С/ккал.

2.2. Термические сопротивления плоской стенки следует определять по соотношениям:

а) для L - слоя

(3)

А_ .

б) на внутренней (внешней) поверхности

1

(4)

- 5 -

где - толщина t, - моя, и;

Лс - коэффициент теплопроводности L-- слоя, ккад/в*ч.°С; об*. - коэффяцяввт теплоотдача ва внутренней (вневвей) поверхности, ккад/м^,ч»°С.

2.3. Температуры в плоской многослойной стенке следует рас-счятыва» по формулам:

а) температуру ва внутренней поверхности ограждения

U.6 = tg ~ £ Rg ,    (5)

б)    температуру на гравяце к- и к+1-схоя

(б)

в)    температуру в к-слое ва расстояния х от границы с к-1 слоем

t (О+Х+РкЬЬь    ^д    *    ⁽⁷>

г) температуру ва наружной поверхности ограждения

t-c# ³ i>H ^ф £ Rff    (8)

или с помощью графика, приведенного в приложении JL

/ te~1„

(9)

L-1

2.4. Расчет теплопередачи через цилиндрическую п - слов-ную стенку (см. рис. 1,6) следует производить по формуле

где П - удельный линейный (на единицу длины цилиндрической '    стенки) тепловой поток, ккад/м*ч;

линейное термическое сопротивление теплоотдаче на внутренней (внешней) поверхности цилиндрической стенки, м?ч*°С/ккал;

п /

YRf полное линейное термическое сопротивление многослой-i^si    ной цилиндрической стенки, м*ч*°С/ккал,

- 6 -

2.5* Линейные термические сопротивления цилиндрической стен* ки следует определять по соотношениям:

а)    для £-сяоя

Х'-ШГЬ-тр-’    <“»

б)    на внутренней (вневней) поверхности

Щмщ '    ^<п>

где di " диаметр L слоя, mj

jL; - коэффициент теплопроводности t - слоя, кках/м-ч* °С; dfyj- диаметр внутренней (вневней) поверхности, м; olfitf- коэффициент теплоотдачи на внутренней (вневней) поверхности, ккад/м*ч»°С.

2.6. Температуру в многослойной цилиндрической стенке следует рассчитывать по формулам: а) на внутренней поверхности

t'e.S ~ ^ ~ Ч ^ 6 I

- 7 -

б) температуру на границе в- я к+1-слоя

в) температуру на наружной поверхности

⁺    Rн

иди с помощью графика, приведенного в приложении Ж.

3. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ КОНСТРУКЦИЙ С ВКЛЮЧЕНИЯМИ

3.1.    В данном разделе приведены указания, которыми следует руководствоваться при тепловом расчете ограждений, конструкция которых может представлять собой одну из нести основных расчетных схем (рис. 2); раздел содержит методику определения температур в трех характерных сечениях и теплового потока черев конструкцию.

3.2.    Удельный тепловой поток через конструкцию с включением ^ g_Kji , ккад/н^ч, следует определять по формуле

л    ,    ^{15)

где £ - удельный тепловой поток через плоскую стенку из основного материала конструкции, ккал/м^.ч, с коэффициентом теплопроводности Л * ккадЛ|.ч.°С, и толщиной 8 м, для схем I, 2, 3 и 8, + м для схем 4, 5, 6;

ri - поправочный коэффициент, учитывающий влияние геометрии и теплопроводности включении на теплозащитные свойства конструкций.

3.3.    Расчет конструкций с включениями следует производить в безразмерных температурах, определяемых соотношением

Q _ i-    i-H

(где t - температура в любой точке конструкции, °С^ и изменяющихся от нудя в наружном воздухе до единицы на внутренней (горячей) поверхности ограждения.

Рис. 2. Расчетные схемы конструкций с включениями: I-8-базовые точки в выбранных для расчета сечениях I-ffl.

3.4. Температуру на внутренней поверхности конструкции допускается вычислять по формуле (5), принимая тепловой поток £ как для плоской стенки толщиной S и с коэффициентом теплопро-

- 9 -