Определение потерь тепла при канальной прокладке трубопровода. Определение потерь тепла при бесканальной прокладке трубопровода

3.Тепловой расчет.

Тепловой расчет позволяет решать следующие задачи :

1.  Определить тепловые потери  в трубопроводах, оборудовании при заданной конструкции изоляции

2.  Определить толщину изоляции при заданных тепловых потерях

3.  Определить толщину изоляции при заданной температуре на поверхности изолированного оборудования

4.  Определение температурного поля изоляции

5.  Определение падения температуры по длине трубопровода при заданной конструкции изоляции

3.1. Определение потерь тепла при канальной прокладке

трубопровода.

Термическое сопротивление изоляции подающего R_из.п и обратного R_из.о трубопровода определяется по формулам:

 ,  (м*°С)/Вт                               (19)

 ,  (м*°С)/Вт                               (20)

где  d_n=0,219м, d_o=0,219м   - наружные диаметры подающего и обратного трубопроводов;

δ_n= δ_o=0,12м - толщина изоляции подающего и обратного трубопроводов;

λ_из.п= λ_из.о=0,1 Вт /(м*°С) - коэффициент теплопроводности изоляции (минеральная вата)подающего и обратного трубопроводов. (м*°С)/Вт

R_из.п= R_из.о =1,17 (м*°С)/Вт

Термическое сопротивление теплоотдаче от поверхности изолированного трубопровода в воздушное пространство канала от подающего R_воз..п и обратного R_воз.о трубопроводов определяется по формулам:

 

 , (м*°С)/Вт                         (21)

 ,  (м*°С)/Вт                        (22)

где α  - коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности изоляции трубопровода к воздуху канала, принимается согласно [ ] равным 8 Вт /(м2*°С).

(м*°С)/Вт

R_воз..п = R_воз.о=0,174 (м*°С)/Вт

Термическое сопротивление теплоотдаче от воздуха в канале к грунту определяется по формуле:

     ,  (м*°С)/Вт                                   (23)

  (м*°С)/Вт где α - коэффициент теплоотдачи от воздуха в канале к грунту, принимается согласно  равным 8 Вт /(м2*°С).

d_экв - эквивалентный диаметр сечения канала в свету (м), определяемый по формуле:

             ,                                               (24)

где b=1м – ширина канала;

h=1,2м – высота канала.

м

Термическое сопротивление массива грунта R_гр  определяется по формуле:

,  (м*°С)/Вт         (25)

λ_гр=1,49 , Вт / (м*°С)  - коэффициент теплопроводности грунта []

H=0,679м - глубина заложения до оси трубопроводов.

  (м*°С)/Вт

Температура воздуха в канале определяется по формуле:

 ,  °С                        (26)

   °С

Удельные тепловые потери  q_кан определяются по формуле:

  ,  Вт/м                               (27)

  Вт/м

3.1. Определение потерь тепла при бесканальной прокладке

трубопровода.

При бесканальной прокладке трубопроводов расчет теплопотерь производится по формуле:

 ,Вт                        (28)

где  q - удельные тепловые потери, Вт/м

R - суммарное термическое сопротивление, (м*°С)/Вт

l =0,102м  длина трубопровода

t₁=150⁰С, t₂=70⁰С,  t₀=5 ⁰С - температуры теплоносителя и грунта, ⁰С

Термическое сопротивление при бесканальной прокладке складывается из R_и и R_гр  

, (м*°С)/Вт                         (29)

где  R_гр по формуле Форх - Геймера

       (30)

где λ_гр=1,49 Вт/(м*°С)  - коэффициент теплопроводности грунта на глубине 1,5м при t=+5⁰С

h =1м - глубина заложения оси трубопровода

d_н =0,315м - наружный диаметр стальной трубы

(м*°С)/Вт

,(м*°С)/Вт   (31)

где λ_и1=49,8Вт/(м*°С) , λ_и2=0,04 Вт/(м*°С)  - коэффициенты теплопроводности изоляции

d_н1=0,219м - наружный диаметр стальной трубы,

d_н2=0,315м - наружный диаметр изоляции стальной трубы,

d_вн1=0,2м- внутренний  диаметр стальной трубы,

d_вн2=0,219м - наружный диаметр изоляции стальной трубы

(м*°С)/Вт 

При бесканальной прокладке нескольких труб, они влияют друг на друга, создавая температурные поля, следовательно, потери взаимные. Поэтому вводится дополнительное сопротивление R₀.

,(м*°С)/Вт        (32)

где h =1м- глубина заложения оси трубопровода,

b=1,2м - горизонтальное расстояние между осями трубопроводов

(м*°С)/Вт

Определение потерь тепла двухтрубного бесканального трубопровода осуществляется по формуле:

Для первой трубы   , Вт/м                (33)

Для второй трубы   , Вт/м               (34)

  Вт/м

  Вт/м

Тогда   Вт/м

Сравнивая  тепловые потери канальной и бесканальной прокладки видно, что q_кан>q_бес ,следовательно,  бесканальная прокладка ПИ - трубопровода выгоднее.