П о условию

Тогда

Т ребуемое термическое сопротивление слоя накипи определяется из уравнения

откуда

После чего уточняют величину , R_2, R_н и снова _н.

5.2.2. График зависимости изменения температуры t_ст1 от величины коэффициента теплоотдачи ₂ (Рис. 5) строят в следующей последовательности.

З адается несколько промежуточных значений ₂ от исходного до ₂=₂^min.

Д ля этих величин вычисляют значения , при найденном выше значении толщины слоя накипи _н и d_вн^н, после чего вычисляют соответствующие значения q_цi и t_стi по уравнениям

Рисунок 5 – Изменение температуры стенки

Раздел 6. Указания по выполнению Расчета

процессов конвективного теплообмена

6.1. Последовательность выполнения задания 2.1.

Исходные данные:

d_нар= t_z=

_ст = W₂=

t₁= ₁=

W₁= ₂=

_ст = ₂=

 =

6.1.1.Удельный тепловой поток (потеря тепла) на 1 пог. м. длины неизолированного трубопровода равен

где

,

Рисунок 6 - Эскиз расположения трубопровода и тепловой изоляции на трубе

- термические сопротивления при теплопередаче от воды к наружному воздуху через стенку трубы. Снижение температуры горячей воды на длине трубопровода l, м, равно

,

где , расход воды в трубопроводе;

Св - теплоемкость воды в трубопроводе при средней тепратуре воды, Дж/кг К

Коэффициент теплоотдачи от воды к внутренней поверхности стенки трубы ₁ определяют по критериальному уравнению для турбулентного режима течения жидкости внутри трубы (при Rе>10⁴)

где - критерии подобия Нуссельта,

Рейнольдса и Прандтля, соответственно ;

­ - , , a, c,  - физические параметры воды, определяемые при ее средней температуре ;

• "ж" и "ст", индексы означающие что величины критерия Pr определяют при средней температуре воды и стенки, соответственно;

• _l - поправочный коэффициент на длине трубы, при l/d_вн50 _l=1,0

С редний коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности трубы к воздуху при поперечном обтекании под углом атаки  определяют из критериального уравнения (при Re=110³-210⁵)

где Re, Pr, Nu критерии подобия для воздуха, берутся по формулам указанным выше и определяются по скорости воздуха W₂, температуре t₂ и наружному диаметру трубы d_нар.

П ри обтекании трубы под углом атаки  учитывается поправочный коэффициент _ .

П еред расчетом коэффициента ₁ предварительно задают и t_cp=t_cт. После вычисления величин ₁, _2 и q_ц, уточняют значения , t_ср и t_cт=t_ср-q_цR_1, после чего расчет повторяют.

6 .1.2. Требуемая толщина основного слоя изоляции ₁ определяется из уравнения удельного теплового потока для многослойной цилиндрической стенки.

,

о ткуда

г де R_1 и R_ст, - термические сопротивления определяемые по данным п. 6.1.1.;

- термическое сопротивление 2-го наружного слоя изоляции, при

d₁=d_нар+2₁ и d₂=d₁+2₂;

- термическое сопротивление при теплоотдаче от

наружного слоя изоляции к воздуху.

П о значению термического сопротивления основного слоя изоляции R_1 находим требуемую толщину основного слоя изоляции

,

г де ₁=0,06+00019t_ср - теплопроводность изоляции, определяемая при ее средней температуре равной и

, .

П олученное значение округляют до ближайшего целого, кратного 0,01 м и уточняют фактическое значение величин и вычисляют действительное значение температуры t₁^вых . Коэффициенты ₁ и ₂ вычисляют как указано выше, принимая для ₂ диаметр – d₂^ф.

6 .2. Последовательность выполнения задания 2.2.

Рисунок 7 - Эскиз расположения участка маслопровода

Исходные данные

d_нар= t₂=

_ст= l₂=

t₁= l_в=

W₁= n=

_ст=

6.2.1. Удельные потери тепла на 1 пог. м длины маслопровода равны

д ля горизонтальных участков

Вт/м,

для вертикальных участков

Вт/м.

Величины R_1, R_ст и R_2 определяются как указано выше п. 6.1.1.

К оэффициент теплоотдачи от масла к стенке трубы (₁) определяется по уравнению (при Re210³)

г де - Nu, Re, Pr - критерии подобия, определяемые, как указано выше в п. 6.1.1. при температуре масла t₁, скорости W₁ и внутреннем диаметре трубопровода ;

Pr_ж и Pr_ст, критерий Прандтля определяемый при температуре масла t₁ и температуре стенки t_ст, которая предварительно принимается

С;

,

критерий Грасгофа для масла текущего внутри трубы;

 - коэффициент объемного расширения масла при температуре t₁.

К оэффициент теплоотдачи от трубы к воздуху определяется по критериальным уравнениям для свободной конвекции

где - - критерий Грасгофа для воздуха при температуре t₂;

N u, Pr - критерии подобия для воздуха, определяемые по уравнениям из п. 6.1.1. при температуре воздуха t_г;

, коэффициент объемного расширения воздуха, 1/К;

l - размер, принимаемый для горизонтальных участков l=d_нар, для вертикальных l=l_в, м;

С и n - эмпирические коэффициенты принимаемые в зависимости от величины комплекса GrPr

при GrPr=110^-3510² С=1,18, n=0,125,

при GrPr=510²210⁷ С=0,54, n=0,25,

при GrPr=210⁷110¹³ С=0,135, n=0,333

Коэффициент теплоотдачи определяется отдельно для горизонтальных участков ^г₂ и для вертикальных ^в₂.

После вычисления q_г и q_в уточняют температуру стенки t^г_ст=t₁-q_гR_1 и t^в_ст=t₁-q_вR_в. Если полученное значение t_ст не отличается от принятого более чем на 2С, то расчет повторяют с новым значением t_ст.

6 .2.2. Снижение температуры масла на суммарной длине всего маслопровода равно

,

где Q_пот=q_гl_г+q_вl_вn - суммарные потери тепла по длине всего маслопровода, Вт;

- расход масла по маслопроводу, кг/с;

_м и С_м, плотность и теплоемкость масла при температуре t₁, Дж/кгК