В пароотводе 100/120 мм (λп = 50Вт/(м·К)) движется насыщенный пар с температурой 250ºС. Паропровод

В пароотводе 100/120 мм (λп = 50Вт/(м·К)) движется насыщенный пар с температурой 250ºС. Паропровод изолирован азбозуритом толщиной 20 мм (λиз = 0,15Вт/(м·К)). Температура окружающей среды 30ºС. Коэффициент теплоотдачи от пара к стенке α1 = 4000 Вт/(м2·К), а от изоляции к воздуху α2 = 20 Вт/(м2·К) Требуется: а) Определить плотность теплового потока на 1 погонный метр трубы и температуру на внутренней и наружной поверхности изоляции. б) Определить также плотность теплового потока при отсутствии изоляции.

Толшина стенки паропровода равна: δп = (dн - dвн)/2 = (120 - 100)2 = 10 мм.
Толшина изоляции δиз = 20 мм (дана).
Наружный диаметр изоляции: dиз = dн + 2·δиз = 120 + 2·20 = 160 мм.
Коэффициент теплопередачи многослойной цилиндрической стенки определяем по формуле (24.13)[1]:
kц = 1/[1/(α1·dвн) + (1/2λп)·ln(dн /dвн) + (1/2λиз)·ln(dиз /dн) + 1/(α2·dиз)] =
= 1/[1/(4000·0,1) + (1/2·50)·ln(120/100) + (1/2·0,15)·ln(160/120) +1/(20·0,16)] =
= 0,784 Вт/(м·К.
Плотность теплового потока находим по формуле:
q = kц·π·(tп - tв) = 0,784·π·(250 - 30) = 541,9 Вт/м.
Температура внутренней поверхности трубы равна:
tвн.ст = tп - q/(α1·dвн·π) = 250 - 541,9/(4000·0,1·3,14) = 249,6ºС . В виду большой теплопроводности стальной стенки паропровода, ее термическим сопротивлением можно пренебречь и наружную температуру стенки считать равной
tн.ст = tвн.ст = 249,6ºС - эта же температура будет равняться температуре внутренней поверхности изоляции, т.е

. В виду большой теплопроводности стальной стенки паропровода, ее термическим сопротивлением можно пренебречь и наружную температуру стенки считать равной
tн.ст = tвн.ст = 249,6ºС - эта же температура будет равняться температуре внутренней поверхности изоляции, т.е