防火舱壁舾装支撑件导热计算.pdf
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1、第 卷 第 期 年 月 船 海 工 程 .:./.防火舱壁舾装支撑件导热计算张海文刘昆何皛磊(.上海外高桥造船有限公司上海.江苏科技大学江苏 镇江)摘 要:利用 有限元仿真计算软件以某 级防火舱壁为例建立有限元模型从温升的角度定量分析、评估在防火舱壁上焊接舾装支撑件对 级耐火分隔的破坏程度对比实船常见的几种舾装支撑件的导热特性以及安装型式用于指导防火舱壁上舾装支撑件的选型和安装同时为防火舱壁上防火绝缘的安装节点提供设计依据以确保防火舱壁的耐火完整性关键词:防火舱壁舾装支撑件耐火完整性中图分类号:.文献标志码:文章编号:()收稿日期:修回日期:第一作者:张海文()男学士高级工程师研究方向:船舶与
2、海洋工程设计建造 船舶设计建造中常见在防火舱壁或甲板上安装舾装支撑件尤其是当舾装支撑件安装在敷设绝缘一侧时支撑件贯穿防火绝缘会对防火绝缘造成一定的破坏导致防火舱壁的隔热性能在这些贯穿点不能完全满足国际海事组织()国际海上人命安全公约()对耐火分隔的温升控制要求同时由于相关国际规范和船级社规范对这方面没有非常明确的规定现场在防火绝缘安装报验时船级社验船师往往根据自己的经验要求将所有的贯穿绝缘的舾装支撑件用绝缘进行延伸包覆由于舾装支撑件的数量非常庞大这样的要求就会给船厂带来很大的工作量而且一直以来都没有做过这方面的计算和验证船厂也无法给出具有说服力的绝缘延伸方案因此往往会处于被动地位 为此对解决这
3、个问题进行探讨 实船舾装支撑件的类型及安装型式所述舾装支撑件指结构舾装件、管系舾装件以及电装舾装件等包含各类安装在舱壁和甲板上的通道支撑件、管系支撑、风管支撑以及电缆托架支撑等 这类支撑件的材料基本选用各种规格的角钢有冲孔和不冲孔两类与舱壁和甲板的连接型式为焊接固定以电缆托架为例典型的安装节点见图 图 中 级防火舱壁上敷设有 级防火绝缘附着在该舱壁上电缆托架支撑角钢焊接在舱壁板和结构加强角钢上 这些舾装件支撑角钢贯穿了 级防火绝缘从一定程度上破坏了 级舱壁的耐火完整性 在实船设计时由于这类支撑件数量非常多如果不做任何处理一旦发生火灾这些绝缘贯穿点就有可能使防火舱壁图 级防火舱壁舾装支撑件安装示
4、意的防火性能打折扣进而影响舱室的防火安全必须精准有效地对这些薄弱点进行处理做到即不过度处理又不遗留隐患 有限元模型建立为了便于计算分析以 的舱壁板带有 的扶强材作为 年第 期张海文等:防火舱壁舾装支撑件导热计算船海工程第 卷典型舱壁模型在该舱壁上焊接下列规格的角钢支撑件 支撑件有冲孔和非冲孔两种型式角钢自由端距舱壁距离统一为 每种支撑件的安装位置分为与舱壁焊接固定、与结构扶强材面板焊接固定、与结构扶强材腹板搭接固定三类固定型式见图 图 舱壁板架安装角钢支撑件假定舱壁构架面所包覆的 级防火绝缘材料为岩棉密度为 /舱壁板包覆厚度为 扶强材包覆厚度为 加强筋下面的空隙用岩棉填满岩棉与钢板之间紧密利用
5、 有限元仿真软件建立 级防火舱壁有限元模型见图 图 级防火舱壁有限元模型整个结构采用实体单元建模岩棉与舱壁板采用四边形缩减积分壳单元()建立网格尺寸为 岩棉与舱壁面与面之间采用 约束整个模型是初始温度场温度为 图 级防火舱壁约束及初始温度场 高温作用下的材料模型参数进行热分析时为得到结构的温度分布需要确定钢材与岩棉的热分析材料参数包括比热容、导热系数、热对流系数及热膨胀系数等 归纳整理 钢材在 下的材料模型的物理特性以及所假定的 级岩棉材料的相关特性做为后续数值仿真分析的输入条件.钢材的物理特性.钢材的比热容采用文献给出的比热容 计算公式)时 .()时 /()()时 /()()时()计算得到
6、钢材比热容 见表表 高温下钢材的比热容温度/比热容/()温度/比热容/().钢材的导热系数钢材的导热系数 指在稳定传热条件下单 年第 期张海文等:防火舱壁舾装支撑件导热计算船海工程第 卷位厚度的钢材上下表面温度差 单位时间内通过单位面积传递的热量 其单位为/()或/()文献给出的计算公式为 .().()计算得到 钢材导热系数 见表 表 高温下钢材的导热系数温度/导热系数/()温度/导热系数/().钢材的对流换热系数对流换热系数 指流体与钢材表面之间热量交换的能力 分析高温下钢结构上的温度分布时需要考虑结构周围高温流体的对流换热作用影响钢材对热换流系数的因素有很多包括周围流体属性、流体与钢结构表
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