2015-01-13
523
| Металл | Удельная теплоемкость кДж/(кг∙К) | Потность, кг/м3 | Т кр, К |
| Сталь 3 | 0,44 + 0,0048(Т ср - 273) | ||
| Алюминиевые сплавы типа АМц | 0,88 |
IV. Среднее значение коэффициента удельной теплоемкости С ср находится с учетом средней температуры металла:
, (4.3.5.)
где Со - начальное значение коэффициента удельной теплоемкости кДж/(кг∙К); k -коэффициент пропорциональности.
V. Рассчитывается значение параметра β:
, (4.3.6.)
где γ - плотность металла, кг/м3.
VI. По номограмме (рис. 3.1.)для известных значений Т кр и βопределяется значение τ.
VII. Устанавливается предел огнестойкости конструкции
(4.3.7.)
Для оценки предела огнестойкости незащищённых металлических конструкций может быть использована зависимость, полученная д.т.н. проф. Беликовым А.С.:
(4.3.8.)
где τ - предел огнестойкости, ч; δпр – приведенная толщина металла, см.
Представленная зависимость наиболее полно описывает экспериментальные данные (отклонения не превышают 3,5%).
Расчет прогрева теплоизолированных стальных конструкций (теплотехническая задача) производится по формуле:
|
|
|
, (4.3.9.)
где Т м (τ) - температура металла, К; Т пов(τ) - температура поверхности изоляции, К; Т0 - начальная температура конструкции, К; Ө - безразмерный параметр, который определяется по номограмме.
Рис. 4.3.1. Номограмма для расчета огнестойкости незащищенных металлических конструкций
Рассмотрим последовательность вычисления для теплоизолированных конструкций.
1. Вычисляем приведенную толщину δx(y) следующим образом:
а) для неограниченной теплоизолированной пластины δх(у) равна толщине металлической пластины;
б) для теплоизолированных стержней прямоугольного сечения:
(4.3.10.)
где а и b — размеры поперечного сечения конструкции, м; δпр,х и δпр,у — приведенные толщины пластин по осям х и у:
(4.3.11.)
(4.3.12.)
где См,0,С0 — начальное значение коэффициента удельной теплоемкости металла и теплоизоляции; δх, δу —толщина стенок сечения, м; δ0 —толщина теплоизоляционного слоя, м;
в) для теплоизолированных стержней круглого сечения:
(4.3.13.)
где dн — наружный диаметр сечения, м; δм — толщина стенки сечения, м;
г) для теплоизолированных стержней двутаврового сечения приведенная толщина полки:
(4.3.14.)
где l — толщина полки, м;
Рис. 4.3.2. Распределение относительной избыточной температуры в теплоизолированной металлической конструкции
Стенки:
(4.3.15.)
где d —толщина стенки, м; h — высота стенки, м.
2. Рассчитываем плотность сухого γ с и влажного γв материала теплоизоляционного слоя:
(4.3.16.)
где Р — весовая влажность сухого материала, %.
|
|
|
3. Выбираем для дальнейшего расчета произвольно момент времени.
4. По рис. 3.3. с учетом выбранного интервала времени и плотности материала определяем значение температуры поверхности Т пов и среднее значение температуры Тср для каждого вида материала:
, (4.3.17.)
5. Оцениваем среднее значение теплофизических характеристик материалов:
(4.3.18.)
где λср - средний коэффициент теплопроводности сухого материала Вт/(м∙К); Сср - средний коэффициент удельной теплоемкости сухого материала, кДж/(кг∙К). Величина С ср определяется по формуле (3.5.).
6. Рассчитываем число Фурье:
(4.3.19.)
7. Находим значение параметра N:
(4.3.20.)
8. Для рассчитанных F 0 и N определяем значение безразмерного параметра Ө по рис. 3.2.
9. По формуле (4.3.19.) для заданного промежутка времени устанавливаем температуру металла.
Расчет по пунктам 3—9 повторяется с учетом новых интервалов времени до того момента, когда температура конструкции достигнет критического значения Т кр. Следовательно, время достижения критической температуры и будет пределом ее огнестойкости.
Предложенная методика для оценки предела огнестойкости конструкций проста, требует малых затрат времени и дает возможность разработать меры профилактики.
 |
Рис.4.3.3. Изменение температуры поверхности конструкций из материалов с различной плотностью.
