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:

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

		определить линейный коэффициент теплопередачи от воды к воздуху, Вт/(мК)

		потери теплоты с 1 м. трубопровода , Вт/м

		определить температуру наружной поверхности стального трубопровода ,°С

		провести анализ пригодности изоляции.



При решении задачи принять следующие предложения:

		течение воды в трубопроводе является термически стабилизированным

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

		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:



,м

,м

,м/с

,°С

,°С

,°С

Асбозурит , Вт/(мК)

0,02

0,025

0,05

100

20

40

0,213



Обработка данных:

Теплофизические параметры воды при =100,°С:



, Вт/(мК)

, Пас

, м2/с

Pr

68,310-2 

283,510-6

0,29510-6

1,75



Теплофизические параметры воздуха при =20,°С:



, Вт/(мК)

, Пас

, м2/с

Pr

2,5910-2 

18,110-6

15,0610-6

0,703



Полагаем, что 



Первое приближение:

Теплофизические параметры воды при =100,°С:



, Вт/(мК)

, Пас

, м2/с

Pr

68,310-2 

283,510-6

0,29510-6

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/(мК)

, Пас

, м2/с

Pr

68,25410-2 

287,43710-6

0,30010-6

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/(мК)

, Пас

, м2/с

Pr

68,25810-2 

28710-6

0,299310-6

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.