Министерство образования Российской федерации

Иркутский Государственный Технический Университет

Энергетический факультет

Кафедра теплоэнергетики

Контрольная работа №2

«Определение тепловых потерь теплоизолированного трубопровода»

Иркутск 2009

Задание:

По горизонтальному стальному трубопроводу, внутренний и наружный диаметры которого и соответственно, движется вода со средней скоростью . Средняя температура воды . Трубопровод покрыт теплоизоляцией и охлаждается посредством естественной конвекции сухим воздухом с температурой .

Выполнить следующие действия:

1. определить наружный диаметр изоляции, при котором на внешней поверхности изоляции устанавливается температура .

2. определить линейный коэффициент теплопередачи от воды к воздуху, Вт/(мК)

3. потери теплоты с 1 м. трубопровода , Вт/м

4. определить температуру наружной поверхности стального трубопровода ,°С

5. провести анализ пригодности изоляции.

При решении задачи принять следующие предложения:

1. течение воды в трубопроводе является термически стабилизированным

2. между наружной поверхностью стального трубопровода и внутренней поверхностью изоляции существует идеальный тепловой контакт

3. теплопроводность стали Вт/(мК) и изоляции не зависит от температуры.

Наружный диаметр изоляции должен быть рассчитан с такой точностью, чтобы температура на наружной поверхности изоляции отличалась от заданной температуры не более чем на 0,5 °С.

Алгоритм выполнения:

Определяем:

• теплофизические параметры воды при

• теплофизические параметры воздуха при

полагаем

Определяем:

• теплофизические параметры среды при

• коэффициент теплоотдачи

• коэффициент теплоотдачи

• 

• 

• 

• 

Если переход на следующий уровень

Если то конец

Исходные данные:

,м

,м

,м/с

,°С

,°С

,°С

Асбозурит , Вт/(мК)

0,02

0,025

0,05

100

20

40

0,213

Обработка данных:

Теплофизические параметры воды при =100,°С:

, Вт/(мК)

, Пас

, м²/с

Pr

68,310^-2

283,510^-6

0,29510^-6

1,75

Теплофизические параметры воздуха при =20,°С:

, Вт/(мК)

, Пас

, м²/с

Pr

2,5910^-2

18,110^-6

15,0610^-6

0,703

Полагаем, что

Первое приближение:

Теплофизические параметры воды при =100,°С:

, Вт/(мК)

, Пас

, м²/с

Pr

68,310^-2

283,510^-6

0,29510^-6

1,75

Определяем число Рейнольдса:

- переходный режим течения.

Отсюда Число Нуссельта:

Число Грасгофа:

Коэффициент объемного расширения:

Коэффициент теплоотдачи:

Второе приближение:

Теплофизические параметры воды при =98,476,°С:

, Вт/(мК)

, Пас

, м²/с

Pr

68,25410^-2

287,43710^-6

0,30010^-6

1,78

Определяем число Рейнольдса:

- переходный режим течения.

Отсюда Число Нуссельта:

Число Грасгофа:

Коэффициент объемного расширения:

Коэффициент теплоотдачи:

Третье приближение:

Теплофизические параметры воды при =98,611,°С:

, Вт/(мК)

, Пас

, м²/с

Pr

68,25810^-2

28710^-6

0,299310^-6

1,778

Определяем число Рейнольдса:

- переходный режим течения.

Отсюда Число Нуссельта:

Число Грасгофа:

Коэффициент объемного расширения:

Коэффициент теплоотдачи:

Таблица расчетных данных:

Приближение

,

Первое

0,133

0,194

48,733

98,476

Второе

0,154

0,1764

44,31

98,611

Третье

0,155

0,1717

43,131

98,649

98,618

Анализ пригодности изоляции:

Сравним

0,09627>0,025

Отсюда делаем вывод, изоляция плохая.

Вывод:

Методом приближений определили наружный диаметр изоляции при условии, что температура на наружной поверхности изоляции отличалась от заданной температуры не более чем на 0,5 .

В данной работе мы определили диаметр изоляции так, что точность между температурами приблизительно 0,1 °С, при этом толщина изоляции из асбозурита равна примерно 6,75 см, а тепловые потери равны 43,131.