уби,? 1-коефіцієнт тепловіддачі від води до стінки,? 1-теплопровідність сталі, d2 - зовнішній діаметр труби,? 2 - коефіцієнт тепловіддачі від зовнішньої стінки до навколишнього середовища.
Коефіцієнт тепловіддачі? 1, що входить в рівняння, характеризує інтенсивність тепловіддачі. Його можна знайти з формули:
;
Число Нуссельта Nu характеризує інтенсивність теплообміну на кордоні тверде тіло - рідина.
? ж-теплопровідність Вт/м? К (довідкова величина)
d-визначальний лінійний розмір. При перебігу рідини в круглих трубах за визначальний розмір приймають внутрішній діаметр труби. При поперечному обтіканні циліндра під кутом? за визначальний діаметр приймають зовнішній діаметр d2.
.2 При перебігу рідини в трубі
У першу чергу необхідно визначити режим течії води. Як говорилося вище, визначальним критерієм режиму течії є число Рейнольдса:
Швидкість течії рідини W в трубі визначаємо з формули для витрати:
=? ws
де W - швидкість руху рідини або вітру, м/с
Для розрахунку тепловіддачі в разі турбулентного потоку всередині труб і каналів рекомендують наступну формулу Міхєєва [2, стр.271]:
Для розрахунку тепловіддачі в разі ламінарного потоку всередині труб і каналів рекомендують наступну формулу:
- число Грасгофа враховує дію в потоці рідини термогравітаціонной сили;
Pr- число Прандтля характеризує собою механізм і здатність поширення теплоти (довідкова величина);
2.3 Розрахунок тепловіддачі при обтіканні циліндра
Якщо Re lt; 103 режим руху ламінарний
Якщо Re gt; 103 режим руху турбулентний
Якщо кут атаки? менш 900, то коефіцієнт тепловіддачі
? =Nu ???
?? =(sin?) 1/2
. РОЗРАХУНКОВА ЧАСТИНА
3.1 Визначення допустимих втрат тепла в навколишнє середовище
=Cр ?? (tвх-tвих)=4,2? 70? (100-90)=2940кДж/с
3.2 Розрахунок коефіцієнта тепловіддачі при перебігу рідини в трубі
Для визначення режиму течії на першій ділянці розрахуємо число Рейнольдса:
G =? ws
де G- масова витрата води, кг/с
S-площа живого перерізу, м2
- щільність води, кг/м3
Re1 gt; Reкр=2320, отже режим течії турбулентний.
Pr=1,85 при температурі води 950С.
приймаємо рівним 1.
3.3 Розрахунок коефіцієнта тепловіддачі при поперечному обтіканні циліндра
? в=(sin40) 1/2=0.8
3.4 Розраховуємо коефіцієнт теплопередачі
де?- Товщина ізоляційного шару, м.
Q=к? L? S (tср-tн)
де Sн- зовнішня площа труби, м2
=2300 м довжина трубопроводу.
3.5 Визначення товщини ізоляції
1=14,5? 2300? 110? 0,86=3661кВт
Q2=11,7? 2300? 110? 0,86=2544кВт
Q3=8? 2300? 110? 0,86=+1741 кВт
Q4=7,2? 2300? 110? 0,86=1564кВт
Результати розрахунків заносимо в таблицю.
1234Толщіна ізоляції?, м0.0010,0020,0030,004Q, кВт3661254417411564
За отриманими даними будуємо графік залежності тепловтрат від товщини ізоляції.
Розрахунок теплової ізоляції по СП 41-103-2000
,
де? з- коефіцієнт теплопровідності основного шару, Вт/(м ?? С);
? R- термічний опір ізоляційної конструкції, (м ?? С)/Вт
,
де? порівн- розрахункова середня температура теплоносія,? С;
t0- розрахункова температура навколишнього середовища,? С;
qн- норма втрат теплоти, Вт/м, приймається за табл. 4.16 [1]
dн- зовнішній діаметр теплопроводу, м.
Висновок
У цій роботі була розрахована товщина теплоізоляції трубопроводу прокладеного на відкритому повітрі, обдуваемого вітром. Допустимі втрати теплоти трубопроводом в навколишнє середовище Q=2 940 кДж/c.
Значення конвективного коефіцієнта тепловіддачі при перебігу в трубі;
? 1=4570,8 Вт/м2? К.
Значення конвективного коефіцієнта тепловіддачі при поперечному обтіканні;
? 2=24,3 Вт/м2? К
Значення втрат теплоти трубою покритої шаром теплової ізоляції з коефіцієнтом теплопровідності? з=0,036 Вт/(м · К)
прі1мм Q=3661кВт
прі2мм Q=2544кВт
прі3мм Q=1741кВт
прі4мм Q=1564кВт
