ELCUT
Новый подход
к моделированию полей

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:
Паропровод По стальному изолированному трубопроводу идет пар. Асбест Сталь r1 r2 r3 Lz Tпар Tвозд

r1 = 60 мм, r2 = 80 мм, r3 = ?

Дано
Коэффициент теплопроводности стали λсталь = 42  Вт/(м·K);
Коэффициент теплопроводности асбеста λасбест = 0.8  Вт/(м·K);
Температура пара Tпар = 150°C,
Температура окружающего воздуха Tвозд = 20°C,
Коэффициент конвекции с наружной поверхности трубы αвозд = 30 Вт/К·м²,
Коэффициент конвекции на внутренней поверхности трубы αпар = 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 (Lz) подобрана так, что площадь измерительной поверхности составляет 1 м² (т.е. Lz = 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

  r3,мм F, Вт/м²
ELCUT 104.3 2102
Теория* 105 2100
Погрешность 0.7% 0.1%

*Rajput R.K.(2010). Engineering Thermodynamics, Third Edition. Sudbury, MA:Jones and Bartlett Publishers, стр. 813. Пример 15.11.
По стальному изолированному трубопроводу идет пар
Процесс поиска оптимальной толщины асбестовой изоляции автоматизирован с помощью надстройки LabelMover

  • Скачать файлы задачи