Практическая работа №4 определение экономически выгодной толщины тепловой изоляции

Цель: Определить толщину тепловой изоляции трубопроводов при надземной прокладке тепловой сети и потери теплоты изолированного трубопровода.

Тепловая изоляция представляет собой конструкцию из материалов с малой теплопроводностью, покрывающую наружные поверхности теплового и холодильного оборудования, а также для уменьшения тепловых потерь. Благодаря тепловой изоляции улучшается условия охраны труда в рабочих помещениях; понижается температура воздуха, меньше опасность ожогов обслуживающего персонала.

Тепловые расчёты изолированных конструкций позволяет решить следующие задачи:

1. Определения тепловых потерь изолированного устройства;

2. Определения толщины изоляции при заданных тепловых потерях устройства;

3. Определения толщины изоляции при заданной температуре её поверхности;

4. Определения температурного поля заданной изоляционной конструкции;

5. Определения при заданной изоляционной конструкции падения температуры;

6. Определения количества выпадающего конденсата при транспорте насыщенного пара.

Полное термическое сопротивление:

(1)

где q – потери тепла, допускаются (78 Вт/м·^оС);

t – расчетная температура теплоносителя, (150 ^оС);

t_о – среднегодовая температура отопительного периода.

Определяем предельный диаметр изоляции трубопровода:

(2)

где δ^мах_изол – толщина изоляции материала, по справочнику (180мм);

d_н – наружный диаметр.

Коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности:

(3)

где υ – скорость ветра, м/с.

Термическое сопротивление от поверхности изоляции:

(4)

Термическое сопротивление от изоляции:

(5)

Потребляемая толщина изоляции:

(6)

По полученным результатам определяем невязку расчета d_изол- d^/_изол / d_изол*100%, если невязка превышает 2%, то необходимо произвести расчет начиная и диаметра d ^/_изол .

Принятая конструкция теплоизоляции должна иметь толщину не выше установленных норм и обеспечивать заданные пределы изменения температуры теплоносителя на всех участках тепловой сети.

Толщина изоляции может быть определена по нормативным теплопотерям.

Определяют потребную величину полного термического сопротивления изоляции R, задавшись ориентировочным диаметром изоляции d и, определяют термическое сопротивление изоляции R_u

Потребная толщина изоляции найдется из равенства:

ln = 2πλ_uR_u (2.42)

d_н – раружный диаметр изолирующей трубы

R_u – термическое сопротивление слоя изоляции R_u=R-R_н

При несовпадении исходного и расчетного значений d_u расчет повторяется методом последовательного приближения.

Выбор толщины изоляции определяется соображениями технической и экономической целесообразности.

Рациональная конструкция изоляции может быть решена двояким путем:

1. применением различных изоляционных материалов с одинаковой толщиной слоя, обеспечивающей требуемый теплоизолирующий эффект.

2. применение конкретного изоляционного материала путем изменения только толщины слоя.

В первом случае преобладающим фактором в выборе экономики выгодной толщины изоляции является: сопоставление стоимости 1 метра изоляционной конструкции двух или нескольких материалов.

Дано:

1. Определить толщину изоляции паропровода с наружным d_н= 0.273 м проложенным по эстакаде. Среднегодовая температура окружающей среды 0^оС. Температура пара 200^оС. Тепловая изоляция выполнена из минеральноватных прошивных матов с обкладками. Средняя температура изоляции t_н = 100^оС, теплопроводность из минеральноватной изоляции составляет 0,064 Вт/м²∙ ^оС = λ Теплопотери для паропровода составляют 162 Вт/м

t_о = 0

α – теплоотдача

Решение:

Полное термическое сопротивление изолирования паропровода.

q =

R =

Толщина изоляции 0,18м

d_u = 0,273+2∙0,18=0,633м

коэффициент теплоотдачи

α_н = 11,6 + 7√w = 11.6 + 7√10 = 33,7

Термическое сопротивление теплоотдачи от поверхности изоляции для цилиндрических тел:

R_u =

Потребная толщина слоя изоляции

ln = 2πλ_uR_u

ln = d_u^̉̉,/0,273=2∙3,14∙0,064(1,23-0,015)=0,488

R_u = R_пол – R_н = (1,23-0,15)

Принимаем приблизительно.

Отсюда d_u^̉,, = 0,444 примем в первом приближении

R

ln = d_u^̉̉/0,273=2∙3,14∙0,064(1,23-0,0213)=0,486

d_u^̉̉ ≈ 0,444м, близко со значением первого приближения d_u^̉̉,

Температура на поверхности изоляции

t_пов =

Пример 2.

Определить удельные потери тепла подающего и обратного трубопроводов диаметров d₁=d₂=0.273м, проложенных бесканально в маловлажных грунтах на глубине h=1,5м, расстояниями между осями труб по типовому проекту b= 0.65м, τ₁ = 150⁰С, τ₂ = 70⁰С.

Толщина изоляции на подающем трубопроводе δ₁=0,14м, на обратном δ₂=0,05м, коэффициент теплопроводности изоляции λ_п=0,12 Вт/м⁰С. Температура грунта на глубине заложения труб t_о = +5^оС, коэффициент теплопроводности грунта λ=1,75 Вт/м^оС.

Решение.

При

R₂ =

Условное термическое сопротивление

R_o=

Полное термическое сопротивление подающего и обратного трубопроводов

R₁ =

R₁ =

R₂ =

R₂=

Удельные тепловые потери тепла подающего и обратного трубопроводов.

q₁ = Вт/м

q₂ = = 72,8 Вт/м

температура грунта в точке А при х=0,8; у=0,9

t_A = t₀ +