Название реферата: Определение тепловых потерь теплоизолированного трубопровода
Раздел: Физика и энергетика
Скачано с сайта: www.refsru.com
Дата размещения: 10.11.2012

Определение тепловых потерь теплоизолированного трубопровода

Задание:

По горизонтальному стальному трубопроводу, внутренний и наружный диаметры которого и соответственно, движется вода со средней скоростью . Средняя температура воды . Трубопровод покрыт теплоизоляцией и охлаждается посредством естественной конвекции сухим воздухом с температурой .

Выполнить следующие действия:

1. определить наружный диаметр изоляции, при котором на внешней поверхности изоляции устанавливается температура .

2. определить линейный коэффициент теплопередачи от воды к воздуху, Вт/(м×К)

3. потери теплоты с 1 м. трубопровода , Вт/м

4. определить температуру наружной поверхности стального трубопровода ,°С

5. провести анализ пригодности изоляции.

При решении задачи принять следующие предложения:

1. течение воды в трубопроводе является термически стабилизированным

2. между наружной поверхностью стального трубопровода и внутренней поверхностью изоляции существует идеальный тепловой контакт

3. теплопроводность стали Вт/(м×К) и изоляции не зависит от температуры.

Наружный диаметр изоляции должен быть рассчитан с такой точностью, чтобы температура на наружной поверхности изоляции отличалась от заданной температуры не более чем на 0,5 °С.

Алгоритм выполнения:

Определяем:

- теплофизические параметры воды при

- теплофизические параметры воздуха при

полагаем

Определяем:

- теплофизические параметры среды при

- коэффициент теплоотдачи

- коэффициент теплоотдачи

-

-

-

-

Если переход на следующий уровень

Если то конец

Исходные данные:

,м/с

,°С

,°С

,°С

Асбозурит , Вт/(м×К)

0,02

0,025

0,05

100

20

40

0,213

Обработка данных:

Теплофизические параметры воды при =100,°С:

, Вт/(м×К)

, Па×с

, м2/с

Pr

68,3×10-2

283,5×10-6

0,295×10-6

1,75

Теплофизические параметры воздуха при =20,°С:

, Вт/(м×К)

, Па×с

, м2/с

Pr

2,59×10-2

18,1×10-6

15,06×10-6

0,703

Полагаем, что

Первое приближение:

Теплофизические параметры воды при =100,°С:

, Вт/(м×К)

, Па×с

, м2/с

Pr

68,3×10-2

283,5×10-6

0,295×10-6

1,75

Определяем число Рейнольдса:

- переходный режим течения.

Отсюда Число Нуссельта:

Число Грасгофа:

Коэффициент объемного расширения:

Коэффициент теплоотдачи:

Второе приближение:

Теплофизические параметры воды при =98,476,°С:

, Вт/(м×К)

, Па×с

, м2/с

Pr

68,254×10-2

287,437×10-6

0,300×10-6

1,78

Определяем число Рейнольдса:

- переходный режим течения.

Отсюда Число Нуссельта:

Число Грасгофа:

Коэффициент объемного расширения:

Коэффициент теплоотдачи:

Третье приближение:

Теплофизические параметры воды при =98,611,°С:

, Вт/(м×К)

, Па×с

, м2/с

Pr

68,258×10-2

287×10-6

0,2993×10-6

1,778

Определяем число Рейнольдса:

- переходный режим течения.

Отсюда Число Нуссельта:

Число Грасгофа:

Коэффициент объемного расширения:

Коэффициент теплоотдачи:

Таблица расчетных данных:

Приближение

,

Первое

0,133

0,194

48,733

98,476

 

Второе

0,154

0,1764

44,31

98,611

 

Третье

0,155

0,1717

43,131

98,649

98,618

Анализ пригодности изоляции:

Сравним

0,09627>0,025

Отсюда делаем вывод, изоляция плохая.

Вывод:

Методом приближений определили наружный диаметр изоляции при условии, что температура на наружной поверхности изоляции отличалась от заданной температуры не более чем на 0,5 .

В данной работе мы определили диаметр изоляции так, что точность между температурами приблизительно 0,1 °С, при этом толщина изоляции из асбозурита равна примерно 6,75 см, а тепловые потери равны 43,131.