Приклад

Паропровід діаметром d_з= 219 мм прокладений в з/б непрохідному каналі температура пару t_т = 200 ^оС

теплова втрата q_ℓ = 140 ккал/м ·год.,

глибина закладення каналу в грунті h = 1,2м.

Грунт середньої вологості t_гр. = 10^оС

Визначити товщину шару ізоляції

з мінераловатних офактурених скорлуп.

Як вже зазначалося вище, застосувати даний наближений метод для визначення теплових втрат стінкою, в середині котрої розташовані металеві деталі, є неможливим. В цьому випадку теплопровідність ізоляції стінки неспівмірна з теплопровідністю металу (для сталі λ в 300 – 1000 разів більше, чим для ізоляційного матеріалу) і визначені по першому і другому способу значення λ_{екв. ср.} сильно різниться одне від одного і обидва будуть далекі від істини.

Розглянемо найпростіший, але розповсюджений випадок коли в шарі ізоляції заховані металеві ребра прямокутної форми.

Нехтуючи опором металу приймемо що ізотерма поверхні стінки А-А проходить також по граничним поверхням ребра тобто найвіддаленіша від стінки грань, має температуру стінки.

Розбиваємо розрахункову ділянку Ѕ на окремі зони, причому розмір в напрямку перпендикулярному площині приймаємо рівним 1м.

В середній частині маємо золу І, площа котрої F₁ = 1 · в, м².

По обидві сторони розташована зона ІІ, котра характеризується викривленими ізотермами і лініями теплового потоку. За зоною ІІ розташована зона ІІІ, в котрій відсутні вплив ребра і ізотерми приходять паралельно стінці.

Для І зони теплопровідність виражається формулою:

К₁ = λ_із

де і – відстань між ребром і зовнішньою поверхнею ізоляції, м

В зоні ІІ лінія теплового потоку від поверхні ББ до лінії ВВ приймаються розташованими перпендикулярно від ВВ вигинаються по дугам кола, центр котрого знаходиться в найближчому куті ребра.

Теплопровідність цієї зони може бути представлена наступним чином:

dK = λ_із ;

де dρ ·1 – площа безкінечно малої ділянки зони;

– її глибина.

Для всієї зони теплопровідність дорівнює:

К₂ = 2 ;

Нижнього межею інтегрування є ρ = 0. Верхня межа визначається з міркування що тепло пройде по шляху найменшою опору і межа зони ІІ визначиться тим значенням ρ, при котрому довжина шляху від лінії ВВ до ребра виявиться рівною найкоротшій відстані від цієї ж лінії до поверхні ФФ.

Такий варіант можливо лише за умови отже верхня межа інтегрування ρ_max =

Таким чином:

K₂ = 2 = ;

Площа зони ІІ:

F₂ = 2 1 = ;[м²]

Площа зони ІІІ є різниця площі розрахункової ділянки S і площ F₁ і F₂

F₃ = S – ;[м²]

Теплопровідність зони ІІІ визначиться формулою:

К₃ =

Сума величин К_і поділена на загальну площу ділянки S, складе середній коефіцієнт теплопередачі стінки від поверхні АА до ББ, а зворотня величина – середній термічний опір стінки.

К_ст = ; [ккал/м² · год ^оС]

і

R_cт = ; [м² · год ^оС/ккал]

Середній еквівалентний коефіцієнт теплопровідності стінки.

λ_екв.ср = К_ст · δ = (К₁ + К₂ + К₃)

Наведені вище формули можуть бути також розповсюджені на стінку з ребрами у вигляді швелера.

В данному випадку величиною в є ширина полиці швелера, паралельна стінці, а загиблення в швелері умовно приймається якби заповненим металом

Приклад:

Необхідно визначити теплову втрату стінкою з ребрами (дивись малюнок).

При цьому ширина розрахункової ділянки S = 0,8м,

ширина ребра в = 20 мм,

висота його h = 160 мм.

Загальна товщина ізоляції стінки δ = 800мм.

Таким чином величина i = 40 мм.

Коефіцієнт теплопровідності ізоляції.

λ_із = 0,07 ккал/м · год ^оС

Температура стінки АА складає t_т = 200 ^оС

Температура навколишнього повітря t_о = 20 ^оС

Висота розрахункової ділянки 1м,

Ділянка повторюється в стінці 64 рази.

Визначаємо величини К₁, К₂, і К₃

К₁= = 0,035 [ккал/год ^оС]

К₂ = · ℓ_n = 0,142 [ккал/год ^оС]

К₃ = · = 0,202 [ккал/год ^оС]

Визначаємо:

λ_екв.ср = (0,035 + 0,143 + 0,202) = 0,095 ккал/м · год ^оС

Визначаємо теплову втрату з поверхні в 1м²

Q = = 82 ккал/м² · год

Визначаємо коефіцієнт теплопровідності ізоляції збільшуючи його на 25% з огляду можливого зволоження матеріалу, при цьому приймаючи t_n = 70^оС

t_ср = = 135^оС

λ_із = (0,059 + 0,000165 · 135) 1,25 = 0,101 ккал/ м · год ^оС

Коефіцієнт теплопровідності грунту приймаємо рівним:

λ_гр = 1,5 [ккал/ м · год ^оС]

Визначаємо величину R_ℓгр., для чого в даному випадку застосовується формула. Попередню знаходимо еквівалентний діаметр (внутрішній) каналу:

d_екв = = 0,65 м

і приведену глибину закладення h_n:

h_n = 1,2 + = 1,25м

R_ℓгр. ℓ_n = 0,106 ℓ_n 7,57 = 0,214 м · год ^оС/ ккал

Приймаючи α_в = α_к.в. = 9 ккал/ м² · год ^оС

R_ℓн = 0,09м · год ^оС/ ккал

ℓ_n = 2 · 3,14 · 0,101 =

= 0,635 (1,359 – 0,359) = 0,635

= 1,897

Товщина ізоляції за формулою:

δ_із = (1,897 – 1) = 0,098м = 98мм

Приклад:

Визначити теплові втрати трубопроводів, кожний довжиною по 1200м, прокладених в дві нитки в одному непрохідному з/б каналі, температура теплоносія (вода) в І-трубопроводі t_тІ = 150 ^оС у другому t_тІІ = 70 ^оС.

Обидва трубопроводи мають одинаковий діаметр d_зІ = d_зІІ = 273мм, і ізольовані діатомовими обпаленими виробами перший в 2 шари δ_ізІ = 130мм, другий в 1шар δ_ізІІ = 65 мм. В якості покривного шару в обох випадках застосовується азбестоцементна штукатурка товщиною 15мм, глибина закладеного каналу складає h = 2м; його внутрішні габарити – наступні; висота 600мм, ширина 1090мм. Грунт має середню вологість його розрахункова температура t_гр. = 10^оС.

Приймаємо t_n. = 60 ^оС, визначаємо коефіцієнт теплопровідності ізоляції збільшуючи її на 25%, з огляду на можливе зволоження матеріалу:

λ_ізІ = · 1,25 = 0,151 [ккал/ м · год ^оС]

λ_ізІІ = · 1,25 = 0,141 [ккал/ м · год ^оС]

Коефіцієнт теплопровідності грунту приймається рівним:

λ_гр. = 1,5 ккал/ м · год ^оС

Попередньо визначаємо значення окремих термічних опорів.

R_ℓізІ = ℓ_n = 0,708

R_ℓізІІ = ℓ_n = 0,437

R_ℓзІ = = 0,067

R_ℓзІІ = = 0,088

Знаходимо d_екв:

d_екв = = = 0,777м

R_ℓк.в. = = 0,045

Визначаємо R_ℓгр.

R_ℓгр.= ℓ_n = 0,247

Знаходимо t_к приймаючи коефіцієнт:

К_п = 1,15

t_к = =

= = 58^оС

Визначаємо теплові втрати першим трубопроводом

q_ℓІ = = = 118,5ккал/ м · год

Q_I = 118,5 · 1200 = 142000 ккал/год

і другим трубопроводом:

q_ℓІІ = = = 23 ккал/ м · год

Q_IІ = 23 · 1200 = 27600 ккал/год

Дата добавления: 2015-05-26