4. Методика теплового расчета

При подборе нормализованных вариантов конструкции теплообменных аппаратов необходимо ориентироваться на достижение возможно более высоких значений коэффициентов теплопередачи, что в конечном итоге приводит к возможному уменьшению необходимой поверхности теплопередачи со всеми вытекающими отсюда последствиями. Рекомендуется, по возможности, на первом этапе подбирать не один аппарат, а сразу несколько, чтобы на стадии оценки гидродинамических режимов течения теплоносителей выделить из них для уточненного расчета наиболее перспективные, для которых .

При таком подборе нормализованного варианта конструкции необходимо уточнять действительную скорость течения теплоносителя для сравнения с предельно допустимым ее значением, определяемым по справочным данным.

Схема расчета теплообменника представлена в приложении (Рис. 1).

5. Расчет тепловой изоляции

Целью расчета тепловой изоляции является определение толщины слоя теплоизоляционного материала, покрывающего наружную поверхность теплообменника с целью снижения тепловых потерь и обеспечения требований безопасности и охраны труда при обслуживании теплоиспользующих установок. С этой точки зрения температура поверхности слоя изоляции не должна превышать 45⁰с. Расчет толщины теплоизоляционного слоя материала можно проводить по упрощенной схеме, используя следующие уравнения:

(5.1)

(5.2)

т.к. , то из этого следует:

(5.3)

здесь и - соответственно тепловой поток от наружной поверхности слоя изоляции в окружающую среду и тепловой поток теплопроводностью через слой изоляции, Вт;

- коэффициент теплоотдачи в окружающую среду (воздух), Вт/м²К;

, - соответственно толщина (в м) и коэффициент теплопроводности материала изоляции, Вт/м²К;

, , - соответственно температуры наружной стенки аппарата, окружающей среды и наружной поверхности теплоизоляционного слоя, ⁰с.

Коэффициент теплоотдачи, который определяет суммарную скорость переноса теплоты конвекцией и тепловым излучением для аппаратов, находящихся в закрытых помещениях, при температуре поверхности до 150⁰с можно рассчитать по приближенному уравнению:

(5.4)

здесь

Для расчета толщины тепловой изоляции по уравнению (5.4) допускается принять, что , т.к. термическим сопротивлением стенки кожуха допускается пренебречь и принять температуру стенки кожуха равной температуре среды (т.е. теплоносителя) в межтрубном пространстве. Среднегодовая температура окружающего воздуха в закрытом помещении составляет 25⁰с (принимается условно).

Порядок расчета тепловой изоляции:

1. По справочным данным подбирается теплоизоляционный материал.

2. Задаются значениями температур: , , .

3. Рассчитывается значение коэффициента теплоотдачи (по уравнению 5.4)

4. По уравнению 5.3 рассчитывается толщина тепловой изоляции.