Определение тепловых потерь теплоизолированного трубопровода

Министерство образования Российской федерации Иркутский Государственный Технический Университет Энергетический факультет Кафедра теплоэнергетики Контрольная работа № 2

«Определение тепловых потерь теплоизолированного трубопровода»

Иркутск 2009

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/(мК)

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/(мК) 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:

Обработка данных:

Теплофизические параметры воды при =100,°С:

Теплофизические параметры воздуха при =20,°С:

Полагаем, что

Первое приближение:

Теплофизические параметры воды при =100,°С:

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:

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:

Определяем число Рейнольдса:

— переходный режим течения.

Отсюда Число Нуссельта:

Число Грасгофа:

Коэффициент объемного расширения:

Коэффициент теплоотдачи:

Таблица расчетных данных:

Анализ пригодности изоляции:

Сравним

0,9 627>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.