|
Читайте также: |
При расчете тепловой изоляции приходится определять потерю теплоты 1 пог. м изолированного трубопровода, а также подбирать необходимый изоляционный материал и толщину изоляции.
Проверка пригодности материала изоляции в целях уменьшения тепловых потерь от трубопровода в окружающую среду производится по критическому диаметру:
,
где λиз — теплопроводность материала изоляции; α2 — коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности в окружающую среду.
Если dкр < d2 (d2 — наружный диаметр неизолированного трубопровода), то покрытие трубопровода такой изоляцией будет снижать его теплопотери. Если dкр > d2, то применение такого изоляционного материала нецелесообразно и следует подобрать другой материал для изоляции или применить многослойную изоляцию.
Условием выбора теплоизоляционного материала для снижения тепловых потерь трубопровода является соотношение:
λиз < 0,5 α2d2.
Коэффициент теплоотдачи α2 для трубопроводов, проложенных в закрытых помещениях, может быть определен по формуле
(при tст2= 0 ÷ 150 оС):
α2= 9,7 + 0,07(tст2-t2).
ОРЕБРЕНИЕ
Оребрение производится со стороны той поверхности, где коэффициент теплоотдачи существенно меньше, что позволяет в целом повысить коэффициент теплопередачи между потоками, омывающими стенку.
Линейный коэффициент теплоотдачи оребренной стенки трубы (отнесенный к гладкой поверхности) при наружном оребрении определяется по формуле:
,
где β= Fр/ Fгл — коэффициент оребрения; Fр — площадь оребренной поверхности с учетом простенков между ребрами, м2; Fгл — площадь гладкой поверхности несущей трубы с диаметром d2, м2.
Линейная плотность теплового потока, отнесенная к 1 пог. м оребренной трубы, определяется по формуле:
ql = klр(t1 – t2).
Пример. Для плоской многослойной стенки, состоящей из стального листа толщиной 10 мм, слоя совелита толщиной 40 мм и листового асбеста толщиной 2 мм, определить температуры на границах слоев, если известно, что температура наружной поверхности стального листа tст1 = 250 оС, а поверхностная плотность теплового потока составляет 232 Вт/м2.
Решение. Предварительно рекомендуется изобразить схематично предложенную многослойную стенку. Тогда температура на наружной поверхности асбестового листа определится по формуле:
ºС.
Значения коэффициентов теплопроводности материалов выбраны по приложению 12.
Температуры на границах слоев:
о С.
оС.
Пример. Определить температуру внутренней и внешней поверхности котельного листа толщиной 18 мм, если температура омывающих газов 800 ºС, а коэффициент теплоотдачи от газов к стенке
α1 = 23,2 Вт/(м2×К). Насколько возрастет температура котельного листа, если на его поверхности, обращенной к воде, образуется накипь толщиной 3 мм с λн = 0,93 Вт/(м×К)? Давление в котле 1,0 МПа. Каково значение поверхностной плотности теплового потока?
Решение. Давление насыщения p = 1,0 МПа соответствует температуре ts= 179 оС (см. приложение 10). Практически термическим сопротивлением перехода теплоты от воды к стенке можно пренебречь, т. е. 1/α2= 0. Тогда температура на внутренней поверхности котельного листа (со стороны воды) будет равна температуре кипения, т. е. tст2 = ts = 179 оС.
Тепловой поток через 1 м2 чистой поверхности нагрева составит:
Вт/м2.
Температура наружной поверхности котельного листа:
tст1= t1 – q 
= 800 – 14300 
= 184 оС.
Тепловой поток через 1 м2 поверхности нагрева, покрытой слоем накипи, составит:
Вт/м2.
При этом температуры внутренней и внешней поверхностей котельного листа составят:
tст1= t1 – qн = 800 – 13200 = 227 оС
tст1= t1 – qн 
= 800 – 13200 
= 222 оС
Пример. Стальной паропровод диаметром 114 мм изолирован слоем совелита толщиной 80 мм, а затем слоем пробки толщиной 25 мм. Температура наружной поверхности стальной трубы tст1 = 160 оС, а наружная поверхность слоя пробки имеет температуру tст3= 40 оС. Определить потери теплоты 1 пог. м паропровода и температуру на поверхности раздела слоев изоляции.
Решение. Линейная поверхностная плотность теплового потока:
ql = 2π(tст1 – tст3 
Температура на поверхности раздела слоев изоляции:
tст2 = tст1 – ql 
160 – 56 
ºС.
Пример. По стальному паропроводу диаметром 25/19 мм движется пар с температурой t1=300 оС. Каким изоляционным материалом нужно покрыть паропровод, чтобы толщина изоляции не превышала 55 мм, а температура на поверхности изоляции составляла tст2 = 40 оС? Температура окружающего воздуха t2= 20 оС.
Решение. Предварительно определяем коэффициент теплоотдачи
α2= 9,7 + 0,07(tст2 – t2) = 9,7 + 0,07(40 – 20) = 11, Вт/(м2×К).
Тепловые потери 1 пог. м паропровода находим по формуле:
ql= πd2α2(tст2 – t2)= 3,14 0,135 11,1(40 – 20) = 94,5 Вт/м.
Коэффициент теплоотдачи от пара к стенке обычно настолько велик, что практически термическим сопротивлением 1/α2 можно пренебречь. Термическим сопротивлением стенки трубы при расчете изоляции обычно пренебрегают. В этом случае температуру внутренней поверхности трубы можно считать равной температуре пара, т.е. tст1= t1= 300 оС.
Значение коэффициента теплопроводности изоляции может быть определено из уравнения:
λ = 
По полученному значению λ (приложение 12) выбираем материал изоляции: совелит или ньювель.
Пример. Наружный диаметр стального паропровода 108 мм, температура пара t1 = 330 оC, температура окружающего воздуха t2= 25 оС.
Определить толщину изоляции из совелита при условии, чтобы тепловые потери паропровода не превышали 175 Вт/м.
Решение. Предварительно задаемся температурой поверхности изоляции tст2=40 оС. Тогда количество переданной теплоты можно найти из уравнения:
ql = 
.
Отсюда получим:
= 
= 
= 1,02;
d2/d1 = 2,77; d2=2,77d1 = 2,77.108 = 298 мм.
Толщина изоляции
δ = 0,5(d2 – d1) = 0,5(298 – 108)= 95 мм.
Проверяем ранее принятую температуру поверхности изоляции. Предварительно необходимо определить коэффициент теплоотдачи от изолированного паропровода к окружающей среде:
α2 = 9,7 + 0,07(tст2 – t2)= 9,7+0,07(40 – 25)= 10,6 Вт/(м2×К);
tст2 = t2 + 
= 25+ 175 
= 42,2 оС.
Расхождение составляет 5,5 %. В случае расхождения температур более чем на 10 % следует задаваться другим значением температуры и повторить расчет. Вместо метода последовательных приближений может быть использован графический метод.
Пример. Определить количество теплоты, передаваемое через оребренную стальную трубу диаметром 75/65 мм длиной 1 м с коэффициентом оребрения β = 10. Греющая среда- дымовые газы с температурой t1 = 320 оC, нагреваемая среда- вода с температурой t2= 120 оС. Коэффициенты теплоотдачи от газов к стенке трубы и от стенки к воде, соответственно, α2 = 23 Вт/(м2×К) и α1 = 5000 Вт/(м2×К). Какое количество теплоты было бы передано при отсутствии оребрения?
Решение. Определяем коэффициенты теплопередачи для оребренной трубы и для трубы без ребер:
= 50,2 Вт/(м×К)
,
Вт/(м×К)
Количество теплоты, передаваемое воде через оребренную и гладкую трубы, определяется как
qlр= klр(t1 – t2)= 50,2(320 – 120)= 10040 Вт/м;
ql= kl(t1 – t2)= 5,38(320 – 120)= 1076 Вт/м.
Таким образом, оребрение трубы со стороны дымовых газов позволило увеличить количество переданной теплоты в 9,3 раза.
ЗАДАЧИ
12-1. Определить часовую потерю теплоты через 1 м2 стенки из шамотного кирпича толщиной 130 мм, если температура внутренней поверхности стенки 420 °С, а наружной 180 °С.
Ответ: Q = 1330 кДж.
12-2. Какой толщины необходимо выполнить стенку из красного строительного кирпича или листового асбеста, чтобы потеря теплоты через 1 м2 стенки составляла 3480 Вт? Температура внутренней поверхности стенки 425 °С, наружной — 100 °С.
Ответ: δкирп =65 мм; δасб = 10,8 мм.
12-3. Определить температуры на границах слоев многослойной стенки площадью 5 м2, состоящей из кирпичной силикатной кладки толщиной 130 мм, огнеупорной глины толщиной 20 мм, листового асбеста толщиной 25 мм и стального листа толщиной 5 мм. Потери теплоты стенкой составляют 5800 Вт. Температура наружной поверхности кирпичной кладки 600 ºС.
Ответ: tст2 = 400° С; tст3 = 377,5° С; tст4 = 127,5 °С.
12-4. Определить температуры на границах слоев четырехслойной плоской стенки, состоящей из стального листа толщиной 5 мм, листового асбеста толщиной 25 мм, кирпичной шамотной кладки толщиной 250 мм и котельного шлака толщиной 20 мм. Температура наружной поверхности стали 40°С, температура наружной поверхности шлака 900°С. Определить также часовую потерю теплоты через 1 м2 стенки.
Ответ: tст2 = 798°С; tст3 =358 С, tст4 = 40,2°С; Q = 5292 кДж.
12-5. Определить эквивалентный коэффициент теплопроводности обмуровки котла, состоящей из листовой стали толщиной 3 мм, листового асбеста толщиной 25 мм и кирпичной шамотной кладки толщиной 250 мм.
Ответ: λэкв = 0,539 Вт/(м×К).
12-6. Плоская стальная стенка толщиной 10 мм изолирована от тепловых потерь слоем огнеупорной глины толщиной 40 мм и слоем листового асбеста толщиной 25 мм. Какой толщины изоляцию из стеклянной ваты необходимо наложить на стальной лист вместо огнеупорной глины и листового асбеста, чтобы тепловые потери через стенку остались прежними?
Ответ: δ = 8,7 мм.
12-7. В судовом газотрубном котле тепловая нагрузка жаровой трубы составляет q= 48150 Вт/м2. Толщина стальной стенки трубы составляет 20 мм. Определить разность температур на внутренней и наружной поверхностях трубы: а) при чистой ее поверхности; б) при наличии со стороны воды накипи толщиной 1,5 мм с теплопроводностью λн = 1,39 Вт/(м×К); в) при наличии со стороны воды накипи толщиной 1,5 мм с той же теплопроводностью и со стороны газов — сажи толщиной 2 мм с коэффициентом теплопроводности λс = 0,232 Вт/(м×К).
Стенку жаровой трубы вследствие малой кривизны можно считать плоской.
Ответ: ∆tа =21,3 ° С; ∆tб = 73,2 оС; ∆tв = 488 оС.
12-8. Решить предыдущую задачу при тепловой нагрузке на жаровую трубу q = 7000 Вт/м2. Остальные условия задачи сохранить.
12-9. Лед на реке имеет толщину 300 мм и покрыт слоем снега толщиной 200 мм. Температура на внешней поверхности снега – 15оС, а на поверхности льда со стороны воды 0 оС. Найти плотность теплового потока через эти два слоя.
Ответ: q = 26,3 Вт/м2 .
12-10. Оконная рама состоит из двух слоев стекла толщиной по 5 мм. Между стеклами — слой сухого неподвижного воздуха толщиной 6 мм при температуре 0 оС. Площадь окна 4,5 м2. Определить суточную потерю теплоты через окно, если перепад температур на внешних поверхностях стекол 25 оС.
Ответ: Q =37500 кДж.
12-11. Определить температуру наружной поверхности корпуса котла толщиной 30 мм, выполненной из стали, если давление в котле 1,2 МПа, температура окружающего воздуха 25оС, коэффициент теплоотдачи от наружной стенки к воздуху α2 =20 Вт/(м2×К). На сколько снизится температура наружной поверхности, если корпус котла покрыть слоем совелита толщиной 120 мм? Коэффициент теплоотдачи от изолированной поверхности к окружающему воздуху α2 =10 Вт/(м2×К). Определить также потерю теплоты через 1 м2 поверхности корпуса котла в обоих случаях. При решении задачи стенку корпуса котла вследствие малой кривизны считать плоской.
Ответ: tст2 = 185 оС; q = 3150 Вт/м2; tст2 = 37 оС; q = 122 Вт/м2.
12-12. Определить температуру водяной и огневой поверхности плоского стального котельного листа толщиной 18 мм и величину теплового потока, если известно, что коэффициент теплоотдачи от дымовых газов к стенке равен 46,5 Вт/(м2×К), коэффициент теплоотдачи от воды к стенке
5800 Вт/(м2×К). Температура газов t1 = 1100 оС; температура воды в котле
t2 = 195оС.
Ответ: tст1 = 218оС,tст2 =202оС, q = 41000 Вт/м2.
12-13. Определить, насколько уменьшится количество передаваемой теплоты через поверхность нагрева парового котла вследствие образования слоя накипи толщиной 2 мм (с коэффициентом теплопроводности
0,14 Вт/(м×К). Толщина стенки листа стали 20 мм. Температура дымовых газов t1 = 900 °С, температура воды в котле t2 = 150 °С. Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке α1= 29 Вт/(м2×К), коэффициент теплоотдачи от воды к стенке α2 = 4650 Вт/(м2×К).
Ответ: ∆q = 6250 Вт/м2.
12-14. Определить, насколько уменьшится потеря теплоты через обмуровку котла, выполненную из шамотного кирпича толщиной
260 мм, листового асбеста толщиной 25 мм и стали толщиной 3 мм (рис. 12-1, а), если между кирпичом и асбестом сделать воздушную прослойку толщиной 40 мм (рис. 12-1, б). Коэффициент теплопроводности воздуха λ = 0,058 Вт/(м×К). Передачу теплоты конвекцией и излучением через воздушную прослойку не учитывать. Значения температур наружной и внутренней поверхностей в обоих случаях одинаковы и равны соответственно 800 ºС и 50 °С. Какое значение температур на границах слоев?
|
| Рис. 12-1 |
Ответ: а) tст2 = 357 °С; tст3 = 50,2 °С; б) tст2= 609 °С; tст3= 184 °С; tст4=51°С; ∆q = 806 Вт/м2.
12-15. Определить суточную потерю теплоты стальным паропроводом диаметром 38/30 мм, длиной 50 м, покрытым слоем изоляции толщиной 40 мм с коэффициентом теплопроводности λиз = 0,07 Вт/(м×К).
По паропроводу движется насыщенный пар при давлении 1,0 МПа. Температура внешней поверхности изоляции 40° С.
Ответ: Q = 231000 кДж.
12-16. Решить предыдущую задачу при изоляции трубопровода материалом с коэффициентом теплопроводности 0,14 Вт/(м×К). Остальные условия задачи оставить неизменными.
12-17. Определить тепловые потери 1 пог. м чугунной трубы диаметром 112/80 мм, если температура внутренней поверхности tст1= 120 °С, температура наружной поверхности tст2= 100 °С. Какова была бы допущена ошибка в определении тепловых потерь, если расчет произвести по формулам для плоской стенки?
Ответ: ql = 234000 Вт/м; ошибка ~ 1,0%.
12-18. По паропроводу диаметром 100/90 мм движется перегретый пар с температурой 350 °С. Определить, какая должна быть толщина изоляции из асбестовой ваты, чтобы температура наружной поверхности была 60 °С, а тепловые потери не превышали 232 Вт/м.
Ответ: δас= 69 мм;
12-19. Используя условия предыдущей задачи, определить толщину изоляции паропровода при ее выполнении из ньювеля.
12-20. По стальному трубопроводу диаметром 60/50 мм протекает горячая вода с температурой 140 °С. Расход воды 1,6 м3/ч. Трубопровод покрыт изоляцией толщиной 40 мм с коэффициентом теплопроводности 0,14 Вт/(м×К). Температура наружной поверхности изоляции 50 °С. Определить тепловые потери и падение температуры воды на 1 пог. м.
Ответ: ql = 93 Вт/м; ∆t = 0,05 °С.
12-21. Решить предыдущую задачу, если толщина изоляции 20 мм. Остальные условия задачи сохранить.
12-22. Используя условие задачи 12-20, определить тепловые потери и толщину изоляции из асбестовой ваты, если падение температуры на 1 пог. м трубопровода составляет 0,15 оС.
Ответ: ql = 280 Вт/м; δ = 8 мм.
12-23. По стальному паропроводу диаметром 220/200 мм, длиной 20 м движется насыщенный пар при давлении 1,6 МПа. Определить температуру наружной поверхности изоляции из совелита толщиной 100 мм, если потеря теплоты паропроводом составляет 2850 Вт.
Ответ: tст2 = 50 °С.
12-24. Для определения тепловых потерь трубопроводами в производственных условиях применяют прибор, называемый тепломером. Тепломер представляет собой резиновую ленту, плотно прижатую к наружной поверхности трубопровода. Температура наружной и внутренней поверхности ленты измеряется термопарами.
Определить тепловые потери 1 пог. м трубопровода диаметром 160/150 мм с изоляцией из асбестовой ваты толщиной 90 мм, если падение температур по толщине резиновой ленты тепломера составляет ∆t = 2 °С. Толщина резиновой ленты 3 мм, коэффициент теплопроводности 0,163 Вт/мК. Определить также падение температуры в слое изоляции трубопровода.
Ответ: ql =114 Вт/м; ∆t = 124 оС.
12-25. Главный паропровод от котла к машине диаметром 140 мм покрыт слоями стекловойлока толщиной 20 мм с коэффициентом теплопроводности 0,04 Вт/(м×К) и асбестового волокна толщиной 60 мм. По паропроводу движется насыщенный пар при давлении 1,6 МПа. Температура наружной поверхности изоляции 45° С. Определить потери теплоты на 1 пог. м паропровода и температуру на поверхности раздела слоев изоляции. Какой толщины изоляцию необходимо было бы выполнить из совелита при условии, что потери теплоты паропроводом остаются прежними?
Ответ: ql = 89 Вт/м; tст2 = 110 оС; δсов = 135 мм.
12-26. При выполнении тепловой изоляции из нескольких материалов, накладываемых последовательно слоями, получить совершенного соприкосновения между ними не удается. Поэтому в многослойных стенках наблюдается падение температуры на границах слоев.
Определить падение температуры в составной стенке, состоящей из шамотного кирпича толщиной 230 мм с коэффициентом теплопроводности 0,93 Вт/(м×К) и листового асбеста толщиной 30 мм. Потери теплоты через составную стенку, определенные с помощью тепломера, составляют 722 Вт/м. Значения температур на наружной поверхности шамотного кирпича и листового асбеста, замеренные с помощью термопар, равны, соответственно, 500 и 80 °С.
Ответ: ∆t = 56 °С.
12-27. Наружный диаметр главного паропровода 120 мм, температура пара 320 °С. Температура воздуха в машинном отделении t2 = 30 °С. Определить толщину изоляции из ньювеля при условии, чтобы температура на наружной поверхности изоляции не превышала 50 °С.
Ответ: δ = 72 мм.
12-28. Решить предыдущую задачу, если по паропроводу течет насыщенный водяной пар при давлении 1,0 МПа. Остальные условия сохранить без изменений.
12-29. Решить задачу 12-27 при изоляции паропровода асбестовым волокном. Остальные условия задачи сохранить.
12-30. Решить задачу 12-27 при температуре наружной поверхности изоляции 65 оС. Остальные условия сохранить.
12-31. Бетонные трубы, имеющие диаметр 150×25 мм, надо проложить в грунте. Температура грунта на внешней поверхности труб может снизиться до –1,8 оС. Жидкость в трубах замерзает при температуре — 0,5 оС. Можно ли прокладывать трубы без теплоизоляции, если линейная плотность теплового потока через стенку трубы равна 21,6 Вт/м?
Ответ: нет, tст= –0,72 оС
12-32. По чугунному трубопроводу диаметром 60×3,5 мм движется пар с температурой 325 оС. Коэффициент теплоотдачи от пара к трубе
α1=110 Вт/(м2×К). Температура окружающего воздуха 20 оС. Найти линейные тепловые потери: а) если трубопровод не изолирован и охлаждается воздухом с коэффициентом теплоотдачи α2 =25 Вт/(м2×К);
б) если трубопровод изолирован слоем пеношамота толщиной 70 мм, а α2=15 Вт/(м2×К).
Ответ: а) ql = 1,14 кВт/м; б) ql = 0,37 кВт/м.
12-33. По стальному трубопроводу диаметром 1000×25 мм протекает газ с температурой 500 оС и коэффициентом теплоотдачи в трубе α1 = 35 Вт/(м2×К).
Снаружи труба покрыта двумя слоями изоляции: слоем асбослюды толщиной 200 мм (на поверхности трубы) и слоем бетона толщиной 250 мм.
На внешней поверхности изоляции температура 50 оС. Определить потери теплоты трубопроводом длиной 40 м и температуру на поверхности контакта между слоями изоляции. Как изменятся потери теплоты, если слои изоляции поменять местами?
Ответ: Q12 = 59 кВт; t = 106 оС; Q21= 74,6 кВт.
12-34. Решить предыдущую задачу, если трубопровод изолирован, соответственно, слоями шлаковаты и асбеста той же толщины. Остальные условия задачи неизменны.
12-35. Как изменится коэффициент теплопередачи, если заменить стальные трубы диаметром 38×2,5 мм на медные такого же размера для следующих теплообменников: а) для воздушно-парового калорифера, в котором коэффициенты теплоотдачи α1 = 11000 Вт/(м2×К) и α2 = 40 Вт/(м2×К); б) для испарителя, где коэффициенты теплоотдачи α1 = 11000 Вт/(м2×К) и α2 = 2300 Вт/(м2×К)? Расчет произвести по формулам для плоской стенки.
Ответ: а) практически не изменится; б) увеличится на 9%.
12-36. В газоводяном охладителе коэффициент теплоотдачи со стороны газов α1 = 58 Вт/(м2×К), со стороны воды α2 = 580 Вт/(м2×К). В испарителе со стороны греющего пара α1=11000, а со стороны кипящего раствора
α2= 2800 Вт/(м2×К). В обоих теплообменниках стальные трубы с толщиной стенки 3 мм покрыты слоем накипи толщиной 2 мм. Как изменится в этих аппаратах коэффициент теплопередачи по сравнению с чистыми трубами. Расчет выполнить по формулам для плоской стенки.
Ответ: уменьшится: в 1,06 и в 3,22 раза.
12-37. В нагревательной печи, где температура газов 1000 оС, стенка сделана из трех слоев: динасового кирпича толщиной 60 мм, красного кирпича толщиной 250 мм и снаружи слоя изоляции толщиной 60 мм.
Воздух в цехе имеет температуру 32 оС. Коэффициент теплоотдачи в печи от газов к стенке α1 = 170 Вт/(м2×К), а снаружи — от изоляции к воздуху
α2 = 35 Вт/(м2×К). Найти коэффициент теплопередачи от газов к воздуху, потери теплоты через 1 м2 стенки топки, температуру на внутренней поверхности изоляции, если в качестве изоляции использован: а) совелит; б) стекловата; в) бетон.
Ответ: для а) k = 0,83 Вт/(м2×К); q = 803 Вт/м2; tиз = 590 оС.
12-38. По стальному трубопроводу диаметром 58 × 3,5 в цех из котельной подают горячую воду со скоростью 1,2 м/с. Вода входит в трубу с температурой 90 оС и имеет средний коэффициент теплоотдачи α1 = 2000 Вт/(м2×К). Коэффициент теплоотдачи между трубой и окружающим воздухом α2= 35 Вт/(м2×К). Какую теплопроводность должна иметь изоляция трубы, чтобы при ее толщине 21 мм падение температуры воды от котельной до цеха, расстояние между которыми 120 м, не превышало 2 оС?
Ответ: λ = 0,2 Вт/(м×К).
12-39. Решить предыдущую задачу, если толщина изоляции не должна превышать 41 мм. Остальные условия неизменны.
12-40. Построить зависимость температуры стенки водогрейной трубы парового котла от толщины слоя накипи в пределах от 0 до 4 мм. Температура дымовых газов t1 = 1000° С; температура котловой воды
t2 = 200оС. Диаметр трубы 38/32 мм. Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке трубы 35 Вт/(м2×К). Коэффициент теплопроводности накипи принять равным λнак = 0,5 Вт/(м×К).
12-41. Построить кривую изменения тепловых потерь паропровода диаметром 15 мм в зависимости от толщины изоляции, изменяющейся в пределах от 0 (голый паропровод) до 150 мм, если температура пара
t1= 300 оС, а температура окружающего воздуха t2 = 20 °С. Коэффициент теплопроводности изоляции λ= 0,29 Вт/(м×К). Коэффициент теплоотдачи от паропровода к окружающему воздуху считать постоянным и равным
α2 = 12 Вт/(м2×К). Определить критический диаметр изоляции.
Ответ: dкр= 50 мм.
12-42. Определить потери теплоты 1 пог. м паропровода диаметром 20 мм при критическом диаметре изоляции. Коэффициент теплопроводности изоляции 0,232 Вт/(м×К). Температура пара t1 = 150° С, температура окружающего воздуха t2 = 25° С. Определить также потери теплоты голым паропроводом. При какой толщине изоляции потери теплоты будут такими же, как и при отсутствии изоляции?
Ответ: dкр = 43 мм; qкр = 211 Вт/м; qгт = 155 Вт/м; δ = 20 мм.
12-43. По паропроводу диаметром 110/100 мм и длиной 20 м движется перегретый пар давления 1,6 МПа и температуры t1 = 350° С со скоростью 40 м/с. Какой толщины изоляцию из асбестового волокна необходимо наложить на паропровод, чтобы снижение температуры пара по длине паропровода составляло не более 3° С? Температура воздуха в машинно-котельном отделении t2 = 30° С.
Ответ: δ = 25 мм.
12-44. Для нанесения изоляции на паропровод диаметром 100 мм и длиной 10 м доставлено 12,8 кг стекловойлока с коэффициентом теплопроводности λ = 0,04 Вт/(м×К) и 158 кг асбозурита (λасб= 0,12 Вт/(м×К)). По паропроводу движется пар, температура которого t1= 200 °С. Определить, в каком порядке необходимо наложить изоляцию, чтобы тепловые потери на 1 пог. м были наименьшими. Каково значение потерь? Температура окружающего воздуха t2= 30 °С. Объемный вес стекловойлока 170 кг/м3, асбозурита — 700 кг/м3.
Ответ: стекловойлок — асбозурит; потери составляют q = 81,5 Вт/м.
12-45. Плоская чугунная стенка толщиной 12 мм оребрена с наружной стороны. Коэффициент оребрения равен 9,0. Греющая среда — вода с температурой t1= 125 °С, нагреваемая — воздух с температурой
t2 = 20 °С. Коэффициенты теплоотдачи от воды к стенке и от стенки к воздуху соответственно равны α1 = 2320 Вт/(м2×К) и α2 = 10,5 Вт/(м2×К). Определить количество теплоты, передаваемое через 1 м2 поверхности плоской стенки. Какое количество теплоты было бы передано воздуху, если бы оребрение отсутствовало?
Ответ: qр = 9250 Вт/м2; q= 1090 Вт/м2.
12-46. Определить количество теплоты, передаваемое дымовыми газами воде через оребренную стальную трубу диаметром 60/50 мм длиной 1 м, если коэффициенты теплоотдачи от газа к стенке трубы и от стенки к воде соответственно равны α1 = 58 Вт/(м2×К) и α2 = 5800 Вт/(м2×К).
Температура дымовых газов t1 = 260 °С, температура воды t2 = 80 °С.
Ответ: q = 10100 Вт/м.
12-47. Количество теплоты, передаваемой через оребренную стальную трубу диаметром 44,5/38 мм, составляет ql = 14000 Вт/м. Греющая среда — воздух с температурой t1 = 300 °С, нагреваемая среда — вода с температурой t2 = 100 °С. Коэффициенты теплоотдачи: от воздуха к стенке трубы α1= 81 Вт/(м2×К); от стенки трубы к воде
α2 = 4650 Вт/(м2×К). Определить коэффициент оребрения и высоту ребер, если толщина их 2 мм, шаг 10 мм.
Ответ: β = 7,35; hр = 24 мм.
Дата добавления: 2015-11-30; просмотров: 379 | Нарушение авторских прав