ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
должно быть не более определенной величины, или t на поверхности изоляции не должна превышать заданного значения)
или на основании технико-экономических расчетов оборудования.
При теплоизоляции труб за счет слоя изоляции увеличивается термическое сопротивление теплопроводности, однако
одновременно из-за увеличения наружного диаметра уменьшается термическое сопротивление внешней теплоотдачи. В
результате теплопотери трубы могут не всегда уменьшаться. Чтобы лучше понять это, рассмотрим трубу с диаметрами
d
1
и
d
2
, на которую нанесен слой тепловой изоляции толщиной δ (рис. 2.16). Общее термическое сопротивление такой
двухслойной цилиндрической стенки найдется по формуле:
.lnln
из
из
из
т
dd
d
d
d
d
R
221
2
11
1
2
1
2
11
α
+
λ
+
λ
+
α
=
(2.19)
Изобразим теперь график зависимости термических сопротивлений (отдельных
слагаемых формулы (2.19)) при увеличении
d
из
= d
2
+ 2δ. Такие зависимости
приведены на рис. 2.17. Первое и второе слагаемые не содержат
d
из
и поэтому не
меняются и изображаются некоторыми прямыми линиями. Третье слагаемое с
увеличением диаметра изоляции
d
из
увеличивается по логарифмическому закону, а
четвертое уменьшается гиперболически. При этом сумма
R
т
обязательно имеет
минимум.
Поскольку
q
l
= π (t
ж1
– t
ж2
) / R
т
,
то понятно, что с увеличением
d
из
тепловые потери q
l
могут сначала и возрасти, и
только затем уменьшаться. Диаметр изоляции, соответствующий минимальному
термическому сопротивлению (или максималь- ным тепловым потерям) называют
критическим,
d
кр
. При d
из
< d
кр
нанесение изоляции приводит к увеличению теплопотерь.
Значит для эффективной работы изоляции необходимо, чтобы обязательно соблюдалось
условие
d
2
≥ d
кр
. (2.20)
В этом случае, как это видно из рис. 2.17, при нанесении изоляции всегда d
из
= d
2
+ 2δ > d
кр
и реализуется правая ветвь
кривой
R
т
= f (d
из
).
Величину d
кр
найдем, исследовав формулу (2.19) на экстремум. Для этого продифференцируем R
т
по d
из
и приравняем
нулю полученное выражение:
0=
∂
∂
т
из
R
d
или .
кр из
кр изиз
0
11
2
1
00
2
2
=
α
−
λ
++
d
d
Теперь находим
d
кр
= 2λ
из
/ α
2
. (2.21)
Как правило, величина α
2
с изменением d
из
практически не изменяется. Поэтому изменить d
кр
можно, лишь меняя
материал изоляции (изменяя
λ
из
). Объединяя формулы (2.20) и (2.21), найдем ограничение для λ
из
, гарантирующее
эффективную работу изоляции:
.
из
2
22
d
α
≤λ
В противном случае уменьшения теплопотерь тоже можно добиться существенным увеличением толщины изоляции,
однако при этом большая часть слоя изоляции будет лежать, не принося пользы.
В последние годы в связи с динамичными изменениями цены тепла и материалов возрастает роль технико-
экономических расчетов тепловой изоляции. Понятно, что с увеличением толщины изоляции тепловые потери (их стоимость
S
т
в рублях за весь период эксплуатации) уменьшаются, а стоимость материала изоляции S
м
увеличивается. Рис. 2.18
иллюстрирует эти изменения. Поскольку слагаемые имеют противоположный характер изменения, то суммирующая кривая
будет иметь минимум. Толщина слоя тепловой изоляции, соответствующая минимальной суммарной стоимости
S,
называется оптимальной толщиной
δ
опт
. В любом другом случае мы будем проигрывать либо за счет тепловых потерь, либо
за счет увеличения стоимости материала изоляции.
При расчетах многослойной изоляции можно ставить и решать вопрос об оптимальном сочетании толщин каждого
слоя, поскольку эффективность и стоимость различных материалов различны. Доказано, например, что тот материал, у
которого
λ
из
меньше, следует располагать на горячей стороне стенки, там он работает более эффективно. Более подробно
вопросы расчета оптимальной тепловой изоляции рассмотрены в монографии [17]
.
2.2.10 Теплопередача через ребристую стенку
d
из
d
2
δ
из
d
1
Рис. 2.16 Тепловая
изоляция трубы
d
кр
R
1
R
2
R
3
R
4
R
т
R
d
из
Рис. 2.17 Зависимость R
т
= f (d
из
)
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 84
- 85
- 86
- 87
- 88
- …
- следующая ›
- последняя »
