Контрольная работа: Определение тепловых потерь теплоизолированного трубопровода

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.

еще рефераты
Еще работы по физике