Внутри стального трубопровода с наложенной на него тепловой изоляцией (рисунок 6) движется теплоноситель с

Внутри стального трубопровода с наложенной на него тепловой изоляцией (рисунок 6) движется теплоноситель с температурой tf1, снаружи окружающая среда с температурой tf2. Геометрические размеры трубопровода, параметры теплоносителя, среды и материала трубы приведены в таблице 3. Требуется: 1. Определить, выполняет ли свою роль тепловая изоляция; 2. Исследовать влияние толщины слоя тепловой изоляции на термическое сопротивление и линейную плотность теплового потока для выбранного типа изоляции; 3. Выбрать тип тепловой изоляции, выполняющей свою роль на основании таблицы 4 МУ. Рисунок 6 – Схема цилиндрической стенки с тепловой изоляцией

Исходные данные: d1=12 мм; d2=16,;dиз=30 мм; α1=106Втм2⋅К; α2=6Втм2⋅К;tf1=90 °C;tf2=30 °C; λw=34Втм⋅К; λиз=0,12Втм⋅К
Процесс теплопередачи состоит из четырех процессов:
1. Теплоотдачи теплоносителя;
2. Теплопроводности стенки трубопровода;
3. Теплопроводности слоя изоляции;
4. Теплоотдачи от теплоизоляции к окружающей среде.
В соответствии с аддитивностью термических сопротивлении в процессе теплопередачи общее термическое сопротивление находим по формуле:
Rl=Rl1+Rl2+Rl3+Rl4
где
Rl1=1α1d1 – термическое сопротивление теплоотдачи от теплоносителя к внутренней стенке трубопровода;
Rl2=12λwlnd2d1 – термическое сопротивление стенки трубопровода
Rl3=12λизlndизd2 – термическое сопротивление теплопроводности тепловой изоляции
Rl4=1α2dиз – термическое сопротивление теплоотдачи от наружной поверхности к окружающей среде.
Определим критический диаметр тепловой изоляции для заданных условий:
dкр=2λизα2=2⋅0,126=0,04 м
Таким образом dкр>d2, следовательно, в данном случае тепловая изоляция не выполняет свою роль и ее наложение приведет к уменьшению линейного термического сопротивления и увеличению тепловых потерь.
2

. Для правильного выбора типа изоляции определим требуемое значение коэффициента теплопроводности тепловой изоляции из условия
dкр≤d2
Т.к. d2=2λизα2, следовательно dкр≤2λизα2. Тогда коэффициент теплопроводности изоляции:
λизтреб≤α2⋅d22
По данным условия:
λизтреб≤6⋅16⋅10-32=0,048Втм⋅К
Этому условию удовлетворяют из таблицы 5 удовлетворяет только пробка.
3