Выбор стекловаты в качестве изоляционного материала обоснован тем, что это хороший термоизолятор [λиз = 0,035…0,070 Вт/(м×К)]; материал устойчив до 450 °С.
Выбор изоляционного материала – за проектировщиком.
При проектировании термоизоляции цилиндрических аппаратов диаметром несколько сотен миллиметров кривизной поверхности можно пренебречь. Тогда плотность теплового потока на каждой стадии переноса теплоты есть величина постоянная, и толщину слоя изоляции можно найти, решая систему уравнений:
откуда
При решении задачи принимаем:
Т ст х @ Т ст1 @ Т 1 = 165 °С;
Т ст2 = 40 °С — по условиям ТБ и нормам санитарии;
Т 2 = +24,7 °С — по табл. 40 (для летних условий).
Þ .
При расчёте тепловых потерь коэффициент теплоотдачи a2 можно найти по эмпирической формуле Линчевского:
.
Тогда .
Слой изоляции такой толщины снижает температуру со 165 до 40 °С.
Маты из стекловаты марки АТМ-10с промышленностью изготавливаются толщиной 5, 10, 15 или 20 мм.
Принимаем толщину изоляции dиз = 60 мм (3 слоя по 20 мм).
|
|
При заданной толщине слоя 60 мм можно найти температуру Т ст2, решая квадратное уравнение: a2×(Т ст2 – Т 2) = (lиз/dиз)×(Т ст х – Т ст2);
[9,74 + 0,07×(Т ст2 – 24,7)]×(Т ст2 – 24,7)×0,060 = [0,0395 + 0,00035×(165 + Т ст2)/2]×(165 – Т ст2).
Здесь получим: Т ст2 = 39,3 °С.
Оценим абсолютные и относительные потери теплоты:
.
Здесь a2 = 9,74 + 0,07×(39,3 – 24,7) = 10,76 Вт/(м2×К);
А = p× D × h = p×0,950×2 = 5,97 м2;
. (Фактически потери теплоты будут ещё меньше, так как термоизоляцию снаружи покрывают слоем окрашенной жести, защищающей её от атмосферных воздействий).
При конденсации пара в единицу времени в аппарате выделяется теплота в количестве:
.
%.
Вывод: потери теплоты с поверхности надёжно термоизолированного аппарата ничтожно малы!