продукт
Главная >> Применение >> Типовые примеры >>
Теплопередача в многослойной трубе
расчет коэффициента теплопередачи, тепловое сопротивление теплоизоляции трубопровода, распределение температуры в трубе, расчет полного коэффициента теплопередачи, тепловой поток, тепловое сопротивление, теплоизоляция, трубопровод
Бесконечно длинная многослойная труба обладает температурой Tвнутр внутренней поверхности и Tвнешн внешней поверхности. Определить величину теплового потока через внутреннюю поверхность трубы и рассчитать полный коэффициент теплопередачи системы (ПКТС).
Тип задачи
Плоско-параллельная и осесимметричная задачи теплопередачи.
Геометрия
Между стальной трубой и изоляцией располагается тонкая оболочка толщиной 3 мм.
Дано
Tвнутр= 85°C, Tвнешн=4°C;
Теплопроводность стали λ1 = 40 Вт/К·м,
Теплопроводность оболочки λ2 = 0.4 Вт/К·м,
Теплопроводность изоляции λ3 = 0.15 Вт/К·м.
Задача:
Определить величину теплового потока через внутреннюю поверхность трубы и рассчитать полный коэффициент теплопередачи системы (ПКТС).
Решение
ПКТС трехслойной трубы может быть найден из выражения
λсумм = 2πL / [ 1/λ1·ln(r2/r1) + 1/λ2·ln(r3/r2) + 1/λ3·ln(r4/r3)],
где L - длина трубы.
Для очень длинной трубы передачей тепла в осевой плоскости можно пренебречь, таким образом распределение температуры в любой поперечной плоскости будет одинаковым:
- В плоско-параллельной задаче все интегральные величины находятся на метр длины трубы.
- В осесимметричной задаче можно взять небольшой кусок трубы. Для уменьшения размера расчетной модели взят отрезок трубы длиной 0.05 м. ELCUT вычисляет полный поток. Чтобы получить удельный поток в [Вт/м], надо полный поток разделить на длину трубы.
Результат
Распределение температуры в многослойной трубе:
| ELCUT | Теория | ||
|---|---|---|---|
| плоская | осесимметричная | ||
| Тепловой поток, Вт | 178.2 | 8.89·20 = 177.8 | - |
| Перепад температур, К | 81 | 81 | 81 |
| ПКТС, Вт/К·м | 2.200 | 2.195 | 2.211 |
Ссылки
Heat transfer for Engineers - H.Y. Wong Table 2.2 with the heat transfer coefficient set at infinity
