Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Расчет тепловой изоляции
После завершения теплового и конструктивного расчетов следует обосновать необходимость применения тепловой изоляции и решить вопрос о том, какую часть внешней поверхности корпуса теплообменника надо покрывать слоем изоляционного материала. Для многосекционных теплообменников типа " труба в трубе" предварительно рассчитывают среднюю температуру горячего теплоносителя в каждой секции и в каждом колене. Расчёт изоляции делается для секции и колена, в которых температура теплоносителей значительно отличается от температуры окружающей среды. Коэффициент теплоотдачи α 3 рассчитывают по уравнению подобия для теплоотдачи при свободном движении жидкости (воздуха) , (44) причем значения с и n в уравнении (44) для отдельных участков различны и являются функцией аргумента GrPr. Их значения приведены в таблице.
Значения с и n в формуле
При вычислении критериев подобия и за характерный размер l, входящий в качестве линейного размера в критерии подобия, принят для труб - их диаметр. В качестве определяющей температуры принята средняя температура пограничного слоя , где tст - температура наружной поверхности аппарата (внешней трубы); tвозд - температура воздуха вне зоны, охваченной процессом. В случае, если требования техники безопасности выполняются и потери теплоты Qпот незначительны (менее 5% от сообщаемой продукту теплоты Q), то изоляцию можно не устанавливать. Более точный ответ о целесообразности изоляции может дать сравнительный экономический расчет стоимости теряемого тепла и расходов на изоляцию. В остальных случаях решается вопрос о толщине слоя изоляции, который обеспечит минимальные потери и температуру на внешней поверхности не выше 35°С. Сначала необходимо определить критерий Грасгофа. Учитывая, что для воздуха , ускорение свободного падения g=9, 81 м/с², по стандарту, Δ t =30-20=10°С, получим: Определим величину произведения критериев Грасгофа и Прандтля, учитывая, что для воздуха, при устоявшейся температуре окружающей среде 20°С, критерий Прандтля : где c и n числовые значения, зависящие от произведения критериев Грасгофа и Прандтля, определяемые по справочным таблицам, и соответственно c=0, 54 и n=0, 25, тогда: Определив критерий Нуссельта, можно определить коэффициент теплоотдачи по формуле, учитывая, что коэффициент теплопроводности воздуха при 20°С (), : 2. Находим площадь поверхности внешней трубы теплообменника: 3. Теперь мы можем найти величину теплового потока, теряемого в окружающую среду неизолированной внешней поверхностью корпуса теплообменника по уравнению: где температура стальной стенки принимается равной средней температуре теплоносителя (вода), т.е. =80С: Что составляет 5, 08% от действительного значения теплового потока, переданного холодному теплоносителю, что превышает 5%, следовательно, использование тепловой изоляции целесообразно. Учитывая, что температура внешней стенки внешней трубы составляет 80°С, что превышает допустимое значение в 40°С, для обеспечения безопасности эксплуатации теплообменной установки, необходима тепловая изоляция. Расчет толщины теплоизоляции представлен ниже. 4. Определим допускаемые при наличии изоляции потери тепла: где - температура изоляции, которая не должна превышать 35°С, поэтому для расчета принимаем =35°С. 5. Определяем коэффициент теплопередачи через стенку наружной трубы: где - площадь поверхности изоляции, которая примерно равна ; - средний температурный напор, определяемый в данном случае по формуле: При этом получим: 6. Определим толщину слоя изоляции: где - коэффициент теплопроводности материала изоляции, - стандартная толщина стенки внешней трубы, Материал изоляции - войлок строительный.
|