Определение тепловых потерь трубопровода.

Количество теплоты, проходящей в единицу времени через цепь последовательно соединенных термических сопротивлений, вычисляется по формуле:

-

q- удельные тепловые потери трубопровода ; t - температура теплоносителя; t0 - температура окружающей среды.

R = R_в+R_ст+R_и+R_н - суммарное термическое сопротивление трубопровода:

R_в и R_н - термическое сопротивление внутренней и наружной поверхности трубы;

R_ст иR_и - термическое сопротивление стенки трубы и слоя изоляции.

В тепловом расчёте встречаются 2 вида термических сопротивлений:

а) Сопротивление поверхности;

б) Сопротивление слоя.

а) - для цилиндрической поверхности.; a - к-т теплоотдачи от поверхности.

К-т теплоотдачи от наружной поверхности изоляции к окружающей среде:a = a_к + a_л ,

где a_к - к-т теплоотдачи за счёт конвекции; a_л - к-т теплоотдачи за счёт излучения.

(ф-ла Стефана-Больцмана); с = 5,7 - к-т излучения для абсолютно черного тела; t– температура излучающей поверхности; t₀ - температура окружающей среды.

Поверхность изолированного трубопровода относится к серым телам, чей к-т излучения с= 4,4 ¸5,0 .

К-т теплоотдачи от горизонтальной трубы к воздуху при естественной конвекции: ,

где d– наружный диаметр.

К-т теплоотдачи от горизонтальной трубы к воздуху при вынужденной конвекции:

, где w - скорость воздуха, м/с.

Данная формула справедлива, если w > 1м/с и d > 0,3м.

При тепловом расчёте по вышеприведенным формулам нам необходимо знать температуру поверхности, и т.к. она заранее неизвестна расчёт производится путём последовательного приближения (предварительно задаёмся a, находим qи температуру поверхности).

Для предварительного определения к-та теплоотдачи от поверхности изолированного трубопровода можно пользоваться формулой:

К-т теплоотдачи от теплоносителя к внутренней поверхности рабочей трубы достаточно высок, поэтому термическим сопротивлением R_в в практических расчётах можно пренебречь.

б) Термическое сопротивление однородного цилиндрического слоя:

,

где l - к-т теплопроводности слоя.

Для теплового расчёта значение имеют только слои с большим термическим сопротивлением (изоляционный слой, стенки канала, массив грунта).

Отсюда общее сопротивление трубопровода: R = R_и + R_н.

Тогда .

Тепловую изоляцию чаще всего выполняют многослойной, поэтому R_и = R_и1 +…+ R_иN.

Термическое сопротивление цилиндрической изоляции увеличивается при увеличении отношения её наружного диаметра к внутреннему. Поэтому первый слой выполняют из материала с более низкой теплопроводностью.