2014-02-24
8878
Задача 1. Определить потери теплоты с 1 м2 неизолированной поверхности корпуса горизонтального теплообменника, наружный диаметр которого d = 450 мм, если температура воздуха в машинном отделении tж = 30 °C, температура поверхности теплообменника tс = 150 °C. Во сколько раз уменьшатся теплопотери после наложения слоя изоляции dиз = 50 мм, температура наружной поверхности которой будет tс2 = 50 °C?
Определяем теплофизические параметры теплоносителя. В данном случае теплоносителем является воздух, теплофизические параметры, которого при его температуре tж = 30 °C будут равны
lж = 2,67·10-2 Вт/(м·град); n = 16·10-6 м2/с.
Критерий Прандтля для воздуха можно принять постоянным и равным Pr = 0,7 вне зависимости от температуры воздуха. Тогда сомножитель 
превращается в единицу, упрощая расчетную зависимость (13.16).
Рассчитываем значение критерия Грасгофа:
.
Здесь 
,
где Tж — абсолютная температура теплоносителя,
d — определяющий размер, в данном случае, диаметр трубопровода d = 0,45 м.
Произведение 
.
|
|
|
Тогда
.
Отсюда коэффициент теплоотдачи при естественной конвекции воздуха
Вт/(м2·град).
Соответственно, потеря теплоты с 1 м2 составит
Вт/м2.
При нанесении слоя изоляции толщиной dиз = 0,05 м изменяются условия теплообмена. Новый определяющий размер будет равен 
м.
Температура стенки после нанесения слоя изоляции приобретает значение tс = 50 °C. Тогда разность температур
Dt = tст – tж = 50 – 30 = 20 °C.
Критерий Грасгофа в этих условиях также изменяется
.
Произведение 
.
Отсюда
.
Коэффициент теплоотдачи в этих условиях
Вт/(м2·град).
Следовательно, потеря теплоты с 1 м2 при условии изоляции теплообменника составит величину
Вт/м2.
то есть теплопотери уменьшаются в 8,5 раз.
Задача 2. Определить потери теплоты с 1 м2 неизолированной поверхности корпуса вертикального трубного теплообменника высотой H =1,5 м, если температура воздуха в машинном отделении tж = 30 °C, а температура поверхности теплообменника tст = 150 °C. Во сколько раз уменьшатся теплопотери после нанесения слоя изоляции dиз = 25 мм, если температура на поверхности изоляции будет равной tст = 50 °C?
Теплофизические параметры воздуха при его температуре tж = 30 °C:
lж = 2,67·10-2 Вт/(м2·град); n = 16·10-6 м2/с; Pr = 0,7.
Критерий Грасгофа:
,
где l = H = 1,5 м.
Произведение 
.
Режим турбулентный, значит расчетная зависимость
.
Отсюда коэффициент теплоотдачи
Вт/(м2·град).
Потери теплоты с 1 м2
Вт/м2.
При нанесении изоляции изменяется температура теплообменной поверхности, она становится равной tст = 50 °C.
Тогда Dt = tст – tж = 20 °C.
.
Произведение
Коэффициент теплоотдачи
|
|
|
Вт/(м2·град).
Потери теплоты с 1 м2
Вт/м2.
Потери теплоты после нанесения изоляции уменьшаются более чем в 11 раз.
.
