3.6 Расчёт теплоизоляции барабана

Для изоляции принимаем шлаковату. Задача сводится к определению толщины слоя шлаковаты из уравнения:

где К – коэффициент теплопередачи, Вт/м²·К;

α₁ – коэффициент теплоотдачи от дымовых газов к стенке барабана, Вт/м²·К;

α₂ – коэффициент теплоотдачи от барабана к окружающей среде, Вт/м²·К;

– толщина стенки барабана, мм;

– толщина стенки кожуха из листового железа, покрытого масляной краской, мм;

теплопроводность стали при средней температуре теплоносителя равной Δt_ср = 420 ºС, Вт/м·К;

теплопроводность шлаковаты при t = (420 – 6) / 2 = 207 ºC, Вт/м·К;

теплопроводность стали теплопроводность стали при t = - 6 ºC.

– по данным из [7] с. 12; 41,43 ккал м. ч. град. = 41,43·1,163 Вт/м·К – из [7] с. 12; 0,0882 Вт/м·К – из [7] с. 12; 45 ккал м. ч. град. = 45·1,163 Вт/м·К – из [7] с. 12.

Стенка барабана схематично изображена на рисунке 3.2.

δ₃

δ₂

δ₁

Рисунок 3.2 – Схематичное изображение стенки барабана

Коэффициент теплопередачи К, Вт/м²·К:

где Q_п – тепловой поток (потери в окружающую среду), Вт;

F – боковая поверхность барабана, м²;

D – диаметр барабана с учётом предварительно принятой толщины изоляции, м;

– средняя разность температур между дымовыми газами и окружающей средой, ºС;

Потери тепла в окружающую среду Q_п , Вт рассчитываются по формуле из [7] с. 9:

Q_п / l = 145 D +0,6 t +1,7 D t, (3.44)

где l – длинна объекта (барабана), м;

D –наружный диаметр с учётом изоляции, м;

t – температура теплоносителя (t_ср), °С;

l = 4 м. Примем предварительно D = 1,1 м.

Q_п / l = 145 · 1,1 + 0,6 · 420 + 1,7· 1,1 · 420 =1196,9 Вт/м длины,

Q_п = 1196,9 · 4 = 4787,6 Вт.

Боковая поверхность барабана F, м² рассчитывается по формуле, приведенной в [7] с. 12:

F = π D l, (3.45)

F = 3,14 ·1,1 · 4 = 13,82 м².

Средняя разность температур между дымовыми газами и окружающей средой, , ºС находиться по формуле:

.

Коэффициент теплоотдачи α₁ от дымовых газов к стенке барабана рассчитывается для средней температуры газов в барабане t = 420 ºC:

Критерий Рейнольдса рассчитывается по [7] c. 13:

где ω и ρ вычислены для средней температуры газов.

μ – вязкость дымовых газов (воздуха) при t = 420 ºC;

μ = 0,03·10^-3 Н·с/м² – из [3] с. 597.

При Re >10⁴ выбираем формулу:

Определим из формулы:

где – разность между температурами дымовых газов и стенки (принимаем равной 20 ºC);

Коэффициент теплоотдачи α₂ от барабана к окружающей среде рассчитывается:

- коэффициент теплоотдачи за счёт естественной конвекции,  Вт/(м²·К);

- коэффициент теплоотдачи за счёт лучеиспускания,  Вт/(м²·К).

Определим по [7] с. 13:

Определим по формуле из [7] с. 13:

где - степень черноты для поверхности, покрытой масляной краской;

C₀ – коэффициент лучеиспускания абсолютно чёрного тела, Вт/(м²·К);

  = 0,95; C₀ =5,7 Вт/(м²·К) – по данным, приведенным в [7] с. 14.

α₂ = 2,225 + 6,33 = 8,56 Вт/(м²·К).

Толщина слоя шлаковаты рассчитывается по [7] с. 14:

Наружный диаметр барабана с учётом изоляции:

D_н = 1,0 + 2 · 0,066 = 1,132 м.