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:

,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.