Расчет тепловой изоляции проводят по формулам теплоотдачи и теплопередачи.
Коэффициент теплоотдачи aВ [Вт/(м2 * 0С) )] от изоляции в окружающую среду (воздух) для аппаратуры, находящейся в помещении, при температуре наружной поверхности изоляции tн до 150 °С можно рассчитать по приближенной формуле:
aВ= 9,77+0.07(tн-tв) (2.1)
где tВ—температура окружающего воздуха.
В формуле (2.1) учитывается как конвекция, так и лучеиспуcкание.
Для аппаратуры, расположенной на открытом воздухе, коэффициент теплоотдачи в зависимости от скорости ветра может быть найден по табл. 2.1.
Таблица 2.1
Зависимость коэффициента теплоотдачи [в Вт/(м2* 0С)]
от скорости ветра
Скорость ветра, *м/с | |||
Цилиндрические диаметром менее 2 м | |||
Плоские и цилиндрические диаметром более 2 м |
* При отсутствии сведений о скорости ветра принимается коэффициент теплоотдачи, соответствующий скорости 10 м/с.
Толщина изоляции dИЗ определяется по уравнениям теплопередачи, которые для плоской и цилиндрической стенок имеют различный вид, что приводит к некоторой разнице и в методе расчета изоляции плоской и цилиндрической стенок. Однако для цилиндрических аппаратов большого диаметра расчет тепловой изоляции ведется как для плоской стенки.
|
|
Плоская стенка. Удельный тепловой поток
(2.2)
где tс — температура рабочей среды в аппарате;
aс — коэффициент теплоотдачи от рабочей среды к стенке аппарата;
—сумма термических сопротивлений стенки аппарата (в общем случае многослойной) и изоляции;
d и l—толщина и теплопроводность соответствующих слоев стенки и изоляции.
При малом термическом сопротивлении стенки аппарата (стальная стенка и отсутствие футеровки)
lиз берется при средней температуре изоляции, причем при высоком значении aс за температуру изоляции со стороны стенки аппарата принимается температура рабочей среды в аппарате.
Значение 1/aс принимается в расчет только в случае, когда рабочей средой является воздух или газ.
Порядок расчета lиз:
1. Задают температуру поверхности изоляции tН.
2. По формуле (2.1) или табл. 2.1 определяют aВ.
3. Определяют удельный тепловой поток:
q=aВ(tН—tВ) (2.3)
4. Подставляя найденное значение q в уравнение (2.2), определяют толщину изоляции.
В случае больших значений aC и при малом термическом сопротивлении стенки для определения dиз можно воспользоваться более простым уравнением:
(2.4)
из которого
Если при расчете изоляции определяющей является величина допустимых тепловых потерь аппарата, то температуру поверхности изоляции можно найти по формуле
, (2.5)
которая получается в результате совместного решения уравнений (2.1) и (2.3) или графическим путем (рис. 2.1). Разумеется, для расчета следует задавать тепловые потери, при которых температура поверхности изоляции не превышала бы допустимую для соблюдения санитарных норм и безопасной работы.
|
|
Зависимость удельных тепловых потерь q от температуры
поверхности изоляции tН
при температуре окружающего воздуха 20 °С.
Рис 2.1.