Паропровод
По стальному изолированному трубопроводу идет пар. Исходя из допустимых тепловых потерь определить необходимую толщину изоляции.
Тип задачи:
Плоско-параллельная задача стационарной теплопередачи.
Дано:
Коэффициент теплопроводности стали λсталь = 42 Вт/(м·K);
Коэффициент теплопроводности асбеста λасбест = 0.8 Вт/(м·K);
Температура пара Tпар = 150°C,
Температура окружающего воздуха Tвозд = 20°C,
Коэффициент конвекции с наружной поверхности трубы αвозд = 30 Вт/К·м²,
Коэффициент конвекции на внутренней поверхности трубы αпар = 100 Вт/К·м²,
Допустимая плотность теплового потока F = 2.1 кВт/м².
Задание:
Определить минимальную толщину внешней стенки трубки (r3-r2) при условии, что средняя мощность теплового потока не превышает допустимую.
Решение:
Для решения достаточно взять небольшую часть трубопровода. По условиям задачи тепловой поток измеряется на поверхности стальной трубы. Глубина модели (Lz) подобрана так, что площадь измерительной поверхности составляет 1 м² (т.е. Lz = 1/(2π·r2) = 2.122 м). В этом случае плотность теплового потока и поток численно равны друг другу.
Процесс поиска оптимальной толщины асбестовой изоляции автоматизирован с помощью надстройки LabelMover, которая создает и решает серию задач с разными значениями r3, приближаясь к значению потока 2.1 кВт.
*Rajput R.K.(2010). Engineering Thermodynamics, Third Edition. Sudbury, MA:Jones and Bartlett Publishers, стр. 813. Пример 15.11.
Процесс поиска оптимальной толщины асбестовой изоляции автоматизирован с помощью надстройки LabelMover
Скачать файлы задачи https://elcut.ru/advanced/steam_pipe_r.htm