Bazele dependențelor de proiectare
Sarcina calculului termic include soluția următoarelor aspecte: determinarea pierderilor de căldură ale conductei de căldură; calcularea câmpului de temperatură în jurul conductei de încălzire, adică determinarea temperaturilor de izolație, a aerului din canal, a pereților canalului, a solului; Calcularea căderii de temperatură a agentului de răcire de-a lungul conductorului de căldură; alegerea termoizolației termoizolante.
Cantitatea de căldură de la un conductor de căldură de un metru, care trece pe unitatea de timp prin circuitul conectat la rezistențe termice se calculează în conformitate cu conceptele generale de transfer de căldură prin peretele containerului, folosind formula
unde q este pierderea specifică de căldură a conductorului de căldură, W / m; - temperatura lichidului de răcire, 0 ° C; t0 - temperatura ambiantă, 0 ° C; Σni = 1Ri - rezistența termică totală a circuitului purtătorului de căldură - mediu (rezistența termică la izolația conductei de căldură), m • K / W.
Calculul termic al rețelelor de căldură necesită, în general, determinarea fluxurilor de căldură prin straturi și suprafețe de formă cilindrică. Pierderile de căldură specifice și rezistențele termice sunt de obicei pe unitatea de lungime a conductorului de căldură.
Conducta izolată termic înconjurată de aerul exterior, căldura trebuie să treacă prin cel puțin patru rezistență (suprafața interioară a peretelui țevii al țevii, stratul izolator și o suprafață exterioară a izolației) conectate în serie. Deoarece rezistența totală este egală cu suma aritmetică a rezistențelor conectate la serie,
unde Rv, Rtr, Rι, Rn - rezistența termică a suprafeței interioare a țevii de lucru, peretele țevii, stratul izolator și suprafața exterioară a izolației, m * K / W.
În calculul termic, există două tipuri de rezistențe termice:
- rezistența la suprafață (în exemplul considerat Rb, Rn);
- rezistența stratului (în exemplul considerat, Rp, Rg)
În conductele de căldură izolate, rezistența termică a stratului termoizolant este de importanță primordială.
Rezistența termică a stratului
Expresia rezistenței termice a unui strat cilindric omogen este ușor derivată din ecuația Fourier, care are forma R = 12∋π ∋ # 955; ∋nd 2d 1, (3.10)
unde # 955; - coeficientul de conductivitate termică a stratului; unde d1, d2 și - diametrele interioare și exterioare ale stratului.
Pentru calculul termic, numai straturile masive cu o rezistență termică mare sunt de o importanță deosebită. Astfel de straturi sunt izolația termică, peretele canalului, masa solului și altele asemenea. Din aceste motive, calculul termic al țevilor de căldură izolate nu ia în considerare, de regulă, rezistența termică în raport cu peretele metalic subțire al tubului de lucru, iar temperatura acestuia este considerată egală cu temperatura agentului de răcire.
În cazul în care mai multe țevi sunt așezate pe un canal comun, fluxul de căldură (pierderea de căldură) de la fiecare dintre ele intra pe canal și apoi debitul total de căldură este evacuată prin pereții canalelor și solului în mediul înconjurător. Problema calculului termic conductor termic multitubular în canal este redus în primul rând pentru găsirea temperaturii aerului în canal. Cunoscând temperatura aerului în canal, pierderea de căldură poate fi determinată pentru fiecare conductă de regulile generale de calcul a conductelor de căldură înconjurate de aer.
Temperatura aerului din canalul este determinat prin ecuația echilibrului termic. In echilibru cantitate starea termică a căldurii furnizate din conductele de la canalul întrefierul este egală cu cantitatea de căldură retrasă din fanta de aer prin peretele canalului și o serie de sol în mediu.
Să presupunem că canalul pus în conducte subterane, rezistența termică a structurii izolante (strat și suprafața exterioară a izolației) din fiecare dintre conductorii de căldură sunt, respectiv, R1, R2, ..., Rn. iar temperatura lichidului de răcire în fiecare dintre conductele # 964; 1, # 964; 2, ..., # 964; n.
Rezistența termică totală a suprafeței interioare a canalului, pereții canalului și solul R k-0 = R p.k + R k + R gr.
Temperatura la sol la adâncimea axului conductei de căldură este t0. Ecuația echilibrului termic pentru un astfel de sistem de conducte va avea următoarea formă
Cunoscând temperatura aerului în canal, este ușor de găsit pierderea de căldură a fiecărei conducte.
Calcularea pierderilor de căldură ale unei țevi de căldură monotubulare fără canal poate fi efectuată conform metodei elaborate de E.P. Shubin.
Influența reciprocă a conductelor vecine este luată în considerare de rezistența termică suplimentară condiționată. Cu o conductă de încălzire cu două țevi, rezistența suplimentară condiționată (Figura 3.3)
unde h este adâncimea axului conductei de căldură de pe suprafața solului; b este distanța orizontală dintre axele conductei.
Pierderile unei țevi de căldură non-canal cu două țevi sunt calculate prin următoarele formule:
pierderile de căldură ale primei conducte
pierderile de căldură ale celei de a doua conducte
unde # 964; 1 și # 964; 2 - temperaturile lichidului de răcire în primele și al doilea conducte; t 0 este temperatura naturală a solului la adâncimea axei conductei de căldură; R - rezistența totală la izolația termică a primei țevi și a solului
; R 2 - rezistența totală la izolarea termică a celei de-a doua țevi și a solului
Câmpul de temperatură din sol în jurul unei țevi de căldură non-canal cu o singură conductă este calculat prin formula
unde t - temperatura oricărui punct de sol, la o distanță x de planul vertical care trece prin axa unui conductor de căldură, și o distanță C de la o suprafață la sol, 0C (vezi Figura 3.1 ..); \ tau este temperatura suportului de căldură,<>^ С; R $ este rezistența termică totală a izolației termice și a solului.
Câmpul de temperatură din sol în jurul conductei de căldură cu două țevi non-canal este calculat prin formula
unde t - temperatura oricărui punct de sol, la o distanță x de planul vertical care trece prin axa țevii cu o temperatură ridicată a apei (rețelele de apă cu două țevi - prin axa de conductă de alimentare) și la y distanța de la suprafața solului, 0 C (a se vedea. Fig. 6.3).
Figura 3.3. Schema unei conducte cu două conducte non-canal
Calcularea câmpului de temperatură în solul din jurul conductei de căldură din canal cu un spațiu de aer poate fi efectuată conform (3.32). În acest caz, # 964; ar trebui să fie înțeleasă ca temperatura aerului în canal și sub R - rezistența termică totală a suprafeței interne, pereții canalului și solul.
Cu o garnitură fără canal, rezistența termică a țevii de căldură este suma a doi termeni - rezistența stratului izolator și rezistența solului (vezi Figura 3.1).
În prezența unui spațiu de aer între conducta izolată și peretele conductei, rezistența termică a conductorului de căldură este definită ca suma rezistențelor conectate la serie (a se vedea figura 3.2)
unde R și Rn, Rpk, Rk, Rg - rezistența respectivă a stratului izolator, suprafața exterioară a izolației, suprafața interioară a canalului, pereții canalului și solul.
Figura 3.2. Conductă de căldură cu un singur canal în canal
Temperatura aerului din canalul unei conducte de căldură cu o singură conductă este determinată din ecuația de echilibru termic a temperaturii relativ admise a aerului în canal
O schimbare a temperaturii agentului de răcire determină o schimbare mai mică a temperaturii aerului din canal, cu atât rezistența termică a structurii de izolație este mai mare și rezistența termică a canalului și a solului este mai scăzută.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: