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/м4. определить температуру наружной поверхности стального трубопровода
,°С5. 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 уровеньЕсли
то конецИсходные 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: