Главная >> Применение >> Типовые примеры >>

Паропровод

трубопровод паропровод тепловые потери теплоизоляция, инженерная термодинамика

По стальному изолированному трубопроводу идет пар. Исходя из допустимых тепловых потерь определить необходимую толщину изоляции.

Тип задачи
Плоско-параллельная задача стационарной теплопередачи.

Геометрия

r₁ = 60 мм, r₂ = 80 мм, r₃ = ?

Дано
Коэффициент теплопроводности стали λ_сталь = 42  Вт/(м·K);
Коэффициент теплопроводности асбеста λ_асбест = 0.8  Вт/(м·K);
Температура пара T_пар = 150°C,
Температура окружающего воздуха T_возд = 20°C,
Коэффициент конвекции с наружной поверхности трубы α_возд = 30 Вт/К·м²,
Коэффициент конвекции на внутренней поверхности трубы α_пар = 100 Вт/К·м²,
Допустимая плотность теплового потока F = 2.1 кВт/м².

Задание
Определить минимальную толщину внешней стенки трубки (r₃-r₂) при условии, что средняя мощность теплового потока не превышает допустимую.

Решение
Для решения достаточно взять небольшую часть трубопровода. По условиям задачи тепловой поток измеряется на поверхности стальной трубы. Глубина модели (L_z) подобрана так, что площадь измерительной поверхности составляет 1 м² (т.е. L_z = 1/(2π·r₂) = 2.122 м). В этом случае плотность теплового потока и поток численно равны друг другу.
Процесс поиска оптимальной толщины асбестовой изоляции автоматизирован с помощью надстройки LabelMover, которая создает и решает серию задач с разными значениями r₃, приближаясь к значению потока 2.1 кВт.

Результат

^*Rajput R.K.(2010). Engineering Thermodynamics, Third Edition. Sudbury, MA:Jones and Bartlett Publishers, стр. 813. Пример 15.11.

• Видео: Паропровод
  
• Скачать файлы задачи