Определение толщины теплоизоляции аппарата

Количество тепла, отдаваемое единицей поверхности тела в единицу времени в окружающую среду равно

q = α (t_из – t_в), Вт/м²,

где α – суммарный коэффициент теплопередачи от изолируемой стенки к воздуху, Вт/м²·⁰С.

α = α_к + α_л

где α_к – коэффициент теплоотдачи от изолируемой стенки к воздуху путем конвекции, Вт/м²·⁰С;

α_л – коэффициент теплоотдачи от изолируемой стенки к воздуху путем лучеиспускания, Вт/м²·⁰С.

α _л = ,

где С₀–коэффициент излучения абсолютно черного тела, Вт/(м²·К⁴), С₀=5,7;

ε – степень черноты тела (для стали ε принимается равной 0,6; для чугуна – 0,95; для алюминия – 0,04; для латуни – 0,6; для огнеупорных материалов – 0,65 – 0,90);

Т_вн – температура внутри рубашки, К;

Т_в – температура воздуха в помещении, К.

α_к = ,

где Nu – критерий Нуссельта;

λ – коэффициент теплопроводности воздуха, Вт/м²·⁰С;

L – характерный размер тела (для цилиндрических тел – диаметр; для горизонтального параллелепипеда – ширина; для вертикального параллелепипеда - высота), м.

Значения коэффициента теплопроводности воздуха от температуры и соответствующие им значения коэффициента кинематической вязкости и критерия Прандтля выбираются из таблицы 4.1.

Таблица 4.1 - Основные теплофизические характеристики воздуха

Температура воздуха, 0С	Коэффициент теплопроводности воздуха, Вт/м·0С	Коэффициент кинематической вязкости, ν, м2/с·10-6	Критерий Прандтля, Рr
	0,0251	14,16	0,705
	0,0259	15,06	0,703
	0,0267	16,00	0,701
	0,0276	16,96	0,699
	0,0283	17,95	0,698

В свою очередь

Nu = С·(Gr·Pr)ⁿ,

где С, n – эмпирические коэффициенты.

 

Таблица 4.2 - Значения эмпирических коэффициентов С и n

(Gr·Pr)	C	n
1·10-3	0,5
1·10-3 - 5·102	1,18	1/8
5·102 - 2·107	0,54	1/4
2·107 - 1·1018	0,135	1/3

Gr – критерий Грасгофа.

Gr = ,

где β – коэффициент объемного расширения;

g – ускорение свободного падения; g = 9,81 м/с²;

ν – коэффициент кинематической вязкости, м²/с (табл.4.1).

t_ИЗ – температура изоляции ⁰С, (принимаем t_ИЗ=40⁰С)

β = , 1/град

Высчислив критерий Нуссельта, находим α_к коэффициент теплоотдачи от изолируемой стенки к воздуху, и суммарный коэффициент теплопередачи от изолируемой стенки к воздуху.

Зная теплопотери от изолируемого объекта q определяется коэффициент теплопередачи к

К = кВт/м²·⁰С,

Затем определяется толщина теплоизоляции

δ_изол = λ_изол

где λ_ст и λ_изол – коэффициенты теплопроводности стенки и изоляционного материала (см. прил В);

δ_ст– толщина стенки изолируемого аппарата.

 

 

Приложение А – Номограмма для определения динамического коэффициента вязкости жидкости при различных температурах.

 

Приложение Б – Зависимость плотности воды и др. водных растворов в зависимости от температуры.

Приложение В – Коэффециенты теплопроводности некоторых материалов

 

 

Приложение Г – Свойства насыщенного водяного пара в зависимости от температуры

 

 

Приложение Д – Свойства насыщенного водяного пара в зависимости от давления.

 

Приложение Е – Варианты индивидуальных заданий.

Вариант	tн,°C	Хн,%	ХК,%	tк,°C	Абсолютное давление греющего пара, МПа	Частота оборотов мешалки, об/с	Материал стенки аппарата	Материал тепло-изоляции
					0,4	0,07	Сталь	Войлок
					0,3	0,08	Медь	Асбест
					0,5	0,09	Латунь	Пенопласт
					0,6	0,10	Чугун	Стекловата
					0,35	0,05	Сталь	Шлаковая вата
					0,45	0,07	Медь	Войлок
					0,48	0,08	Латунь	Асбест
					0,46	0,09	Чугун	Пенопласт
					0,55	0,20	Сталь	Стекловата
					0,65	0,22	Медь	Шлаковая вата
					0,5	0,16	Латунь	Войлок
					0,37	0,14	Чугун	Асбест
					0,44	0,15	Сталь	Пенопласт
					0,45	0,07	Медь	Стекловата
					0,42	0,30	Латунь	Шлаковая вата
					0,48	0,20	Чугун	Войлок
					0,55	0,15	Сталь	Асбест
					0,65	0,14	Медь	Пенопласт
					0,7	0,08	Латунь	Стекловата
					0,8	0,06	Чугун	Шлаковая вата