Основные расчетные формулы

ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ

Удельные тепловые потери надземных теплопроводов и однотрубного подземного теплопровода, Вт/м,

, (10.1)

где – температура теплоносителя, °С; - суммарное термическое сопротивление в интервале температур от до , м·°С/Вт; – термическое сопротивление внутренней и наружной поверхностей, м·°С/Вт; – термическое сопротивление стенки трубы и слоя изоляции, м·°С/Вт.

Термическое сопротивление цилиндрической поверхности, м·°С/Вт,

, (10.2)

где d – диаметр поверхности, м; – коэффициент теплоотдачи на поверхности, Вт/(м²·°С).

Термическое сопротивление однородного цилиндрического слоя, м·°С/Вт,

, (10.3)

где λ – теплопроводность материала слоя, Вт/(м·°С); – внутренний и наружный диаметры, м.

Термическое сопротивление грунта, м·°С/Вт,

, (10.4а)

где – теплопроводность грунта, Вт/(м·°С); h – глубина заложения оси теплопровода, м; d – диаметр теплопровода, м.

При h/d ≥ 2

. (10.4б)

Удельные тепловые потери двухтрубного бесканального теплопровода:

; (10.5)

; (10.6)

где – удельные тепловые потери первой и второй труб, Вт/м; – температура теплоносителя в первой и второй трубах, °С; – температура грунта на глубине оси теплопровода, °С; – суммарное термическое сопротивление (изоляции и грунты) первой и второй труб, м·°С/Вт; – условное дополнительное термическое сопротивление, учитывающее взаимное влияние соседних труб, м·°С/Вт:
, (10.7)

где b – горизонтальное расстояние между осями труб, м.

Температура воздуха в канале многотрубного теплопровода с температурами теплоносителя каждого теплопровода … и термическими сопротивлениями изоляционной конструкции , ,…,

, (10.8)

где - суммарное термическое сопротивление внутренней поверхности канала, стенок канала и грунта.

Температура наружной поверхности первого слоя двухслойной тепловой изоляции при температуре теплоносителя τ и окружающей среды

, (10.9)

где – термические сопротивления первого и второго (если считать от поверхности трубы) слоев изоляции; – термическое сопротивление наружной поверхности изоляции.

Температура в произвольной точке грунта вокруг одиночного бесканального теплопровода при удалении данной точки на величину x от вертикальной оси трубопровода и на величину y от поверхности грунта

, (10.10)

где – суммарное термическое сопротивление тепловой изоляции и грунта.

Температура в произвольной точке грунта вокруг двухтрубного бесканального теплопровода при удалении данной точки от вертикальной оси трубы с более высокой температурой на значение x и от поверхности грунта – на значение y

. (10.11)

Для подземных теплопроводов глубокого заложения (h/d ≥2) в формулах (10.1), (10.5), (10.6),(10.8), (10.10) и (10.11) температура принимается равной естественной температуре грунта на глубине заложения оси теплопровода (.

Для подземных теплопроводов мелкого заложения (h/d˂2) за температуру окружающей среды принимается температура наружного воздуха . В этом случае в формулы (10.4а),(10.7),(10.10) и (10.11) необходимо подставлять не действительные, а приведенные глубины заложения и . Здесь = - фиктивный слой грунта, а – коэффициент теплоотдачи на поверхности грунта.

Полные тепловые потери теплопровода длиной l, Вт,

, (10.12)

где β – коэффициент местных потерь теплоты.

Температура в конце участка (при отсутствии изменения агрегатного состояния теплоносителя)

, (10.13)

. (10.14)

Здесь - температуры теплоносителя в начале и в конце участка, °С; l – теплопровода, м; с – теплоемкость теплоносителя, Дж/(кг·°С).

ПРИМЕРЫ

Пример 10.1. Определить тепловые потери 1 м паропровода диаметром d/d_в =273/259 мм, проложенного на открытом воздухе с температурой t_o =10 °C. Средняя скорость движения воздуха w= 5 м/с. По паропроводу передается насыщенный пар с температурой τ = 150 °С. Тепловая изоляция паропровода имеет толщину δ_и= 80 мм и теплопроводность λ_и=0,1 Вт/(м·°С).

Решение. Для предварительного расчета задаемся коэффициентом теплоотдачи от поверхности изоляции к воздуху = 20 Вт/(м²·°С) и определяем полное термическое сопротивление изолированного паропровода

Полученные цифры показывают, что термическое сопротивление внутренней поверхности трубы и самой трубы значительно меньше полного термического сопротивления, поэтому величинами и при расчете изолированных теплопроводов обычно пренебрегают.