Учебное пособие я ш среднее профессиональное образование
жүктеу/скачать 5.14 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Элементы теплопередачи через ограждающие конструкции промышленных и строительных объектов Теплопередача
- д = - = _+_+ к СГ| Я
- Для многослойной плоской стенки
- Однородная цилиндрическая стенка.
- Конструкции промышленной тепловой изоляции
- на основе сыпучих волокнистых или порошкообразных материалов; мастичные конструкции
- на основе вспениваемых теплоизоляционных материалов, монтируемых
- защитным покрытием вспенивающейся композиции
127 На транспорте изолируют пассажирские и изотермические вагоны, авторефрижераторы, суда всех типов, подвижной состав городского транспорта, самолеты. Объекты промышленной тепловой изоляции классифицируются по нескольким признакам, укажем некоторые из них. В зависимости от температуры изолируемых поверхностей они подразделяются на объекты с положительной и отрицательной температурой поверхности. Объекты тепловой изоляции различают по геометрической форме и размерам, включая:
ризонтальные технологические аппараты, колонны, емкости диаметром более 1600 мм); *
В зависимости от местоположения объектов тепловой изоляции конструкции могут находиться внутри зданий, на открытом воздухе и под землей. Трубопроводы под землей могут быть проложены бесканально либо в каналах (проходных и непроходных) и тоннелях. В зависимости от назначения изолируемого объекта укруп- ненно различают следующие виды тепловой изоляции: промышленная — изоляция промышленного оборудования и трубопроводов; строительная — изоляция строительных конструкций зданий и сооружений.
Теплопередача является сложным физическим процессом, который условно подразделяется на три элементарных механизма переноса тепла, а именно: теплопроводность, конвекцию и тепловое излучение. Теплопроводность представляет собой процесс распространения тепловой энергии при непосредственном соприкосновении твердых, жидких и газообразных тел или их частей, имеющих различ 128 ные температуры. Теплопроводность обусловлена колебательным движением микрочастиц тела. Конвекция имеет место только в текучих средах и представляет собой перенос тепловой энергии при перемещении объемов жидкости или газа в пространстве. Тепловое излучение — это процесс распространения тепловой энергии в виде электромагнитных волн. При тепловом излучении происходит двойное превращение энергии, т. е. тепловая энергия излучающего тела переходит в лучистую, а лучистая энергия, поглощенная телом, переходит в тепловую. Элементарные виды переноса тепла чаще всего происходят совместно. Так, теплопроводность в чистом виде имеет место лишь в твердых телах. В реальных условиях элементарные виды теплообмена могут находиться в различных сочетаниях. Так, например, процессы передачи тепла через ограждающие конструкции зданий и сооружений или от горячего газа к холодной жидкости через разделяющую их стенку включают все элементарные виды теплообмена и называются процессом теплопередачи. Ниже приводятся основные физические закономерности и методы расчета теплопередачи для различных условий применения тепловой изоляции. В промышленной и строительной тепловой изоляции большинство задач по передаче тепла через теплоизолированную стенку сводится к определению требуемой толщины теплоизоляционного слоя при заданных параметрах внешней и внутренней среды и нормативных требованиях к величине теплового потока через стенку или температурам на ее внутренней или наружной поверхности. При этом чаще всего рассматриваются стационарные условия теплообмена, при которых параметры внешней и внутренней среды принимаются постоянными во времени. Процесс теплопередачи от горячей жидкой или газообразной среды через теплоизолированную стенку к холодной жидкой или газообразной среде может включать все из рассмотренных выше элементарных процессов переноса тепла в различном их сочетании. Количественной характеристикой этого процесса является коэффициент теплопередачи к, значение которого определяет количество тепла, переданного в единицу времени через единицу поверхности от одной жидкости к другой при разности температур между ними в один градус. При этом количество передаваемого тепла О, Вт, может быть рассчитано по формуле (4.1) где к — коэффициент теплопередачи Вт/(м2- °С); Ч’Ч~ температуры соответственно горячей и холодной жидко- сти; Р— площадь поверхности теплообмена, м2. Ниже приводятся расчетные формулы для определения плотнос- ти теплового потока, коэффициента теплопередачи и термического сопротивления одно- и многослойных плоских и цилиндрических стенок при стационарных (установившихся) условиях теплообмена. Для однородной плоской стенки значение коэффициента тепло- передачи рассчитывается по формуле к = - 1
(*[ Я а2 где 6 — толщина плоской стенки, м; Я—коэффициент теплопроводности плоской стенки, Вт/(м • °С); а. — коэффициент теплоотдачи от горячей среды к стенке, Вт/(м2 • °С); си — коэффициент теплоотдачи от стенки к холодной среде, Вт/(м2 • °С). Величина, обратная коэффициенту теплопередачи, называется полным термическим сопротивлением теплопередачи: 115 1 - (4.3) д = - = _+_+ к СГ| Я а2 Таким образом, общее термическое сопротивление теплопередаче через однородную плоскую стенку равно сумме частных сопротивлений: , Л=Лос1+Л + Ло2> (4-4>
Ях — частное термическое сопротивление стенки, (м2 • °С)/Вт; Яа2 — частное термическое сопротивление теплоотдаче со стороны холодного теплоносителя, (м2 • °С)/Вт. Для многослойной плоской стенки, состоящей из нескольких, например двух, слоев толщиной 5, и с коэффициентами теплопроводности Л1 и Хр граничащей с одной стороны с горячей средой с температурой /, и коэффициентом теплоотдачи а,, а с другой—с холодной средой с температурой (2 и коэффициентом теплоотдачи с^, плотность теплового потока при установившемся тепловом состоянии системы постоянна и определяется выражением 130 я = 
'Ож1 ^ж2) ~ к '^ж\ ^ж2)- (4.5) Значение коэффициента теплопередачи для двухслойной плоской стенки определяется по формуле Если стенка состоит из нескольких слоев толщиной <5р 32>За и коэффициенты теплопроводности их соответственно Ар Ап, то общее термическое сопротивление теплопередаче будет равно: Однородная цилиндрическая стенка. Рассматривается цилиндрическая стенка (труба) с внутренним диаметром (1у, внешним 42 и длиной /. Стенка трубы однородна; ее коэффициент теплопроводности А. Внутри трубы горячая среда с температурой 1жХ снаружи — холодная с температурой /ж2. Со стороны горячей среды суммарный коэффициент теплоотдачи а,, а с холодной стороны — с^. , к = 1 8, 8г 1 ' I * ^ ^ • (4.6) 
(4.7) или 
(4.8) В этом случае уравнение (4.6) принимает вид: к = 
(4.9) или к = 
(4.10) 131 При установившемся тепловом состоянии системы значение линейной плотности теплового потока д:, (Вт/м)определяется из уравнения
0Г[ • с2Я с/, а2 • 
(4.11) откуда линейный коэффициент теплопередачи (на 1 м длины трубы) Величина, обратная линейному коэффициенту теплопередачи к(, называется линейным термическим сопротивлением теплопередаче и определяется по формуле Последнее означает, что общее термическое сопротивление равно сумме частных — термического сопротивления теплопроводно-
Многослойная цилиндрическая стенка. Рассматривается передача теплоты через многослойную, например двухслойную, цилиндрическую стенку. Диаметры и коэффициенты теплопроводности отдельных слоев известны. Температура горячей среды (ж1, холодной — (ж2. Коэффициент теплоотдачи со стороны горячей среды а,, а со стороны холодной — а2. Температуры поверхностей /с1 и (сУ а также температура в месте соприкосновения разнородных цилиндрических слоев 1с2 неизвестны. При установившемся тепловом состоянии системы значение линейной плотности теплового потока определяется выражением 
, Вт/(м2 • °С). (4.12) ах • ^ 2А ^ а2 • 
0^1 • 2 Я (!у СС2 ' ($2 
(м2 °С)/Вт. (4.13) сти стенки 1 1 <*2 -
2А Линейный коэффициент теплопередачи для двухслойной стенки ' *,=- 1 -,+ 1п —+ 1п—+ - СГ| • 2Я[ ^ 2А2 ^2 ' ^3 а общее термическое сопротивление = 1 Для многослойной стенки трубы ^ = ± = _!_ + Х—-1п4±!- + —^— (4.16) */ «1 • 4 /=1 2Я/ 4 «2 • 4*1 А:, = - ’ _Л_ + |; ‘ ,1п^±1 + —!— (4.17) «Г 4 /=12Я» 4 «гЧ+1 Расчетные формулы теплопередачи для труб довольно громоздки, поэтому при практических расчетах применяются некоторые упрощения. При проведении практических расчетов следует иметь в виду, что в целях упрощения расчета относительно малыми сопротивлениями можно пренебрегать. Более подробное изложение физических основ теплопередачи и методов ее расчета приводится в специальной литературе, посвященной этому вопросу, например [47] и др.
Конструкции промышленной тепловой изоляции включают следующие основные элементы:
133 Некоторые виды конструкций с учетом их назначения, условий эксплуатации, материала основного и покровного слоев дополнительно могут включать антикоррозионный и отделочный слои. Основной теплоизоляционный слой, как правило, непосредственно примыкает к изолируемой поверхности и выполняет теплозащитную функцию. В ряде случаев производят антикоррозийную обработку объекта, если выбранный тип изоляции сам не несет функций защиты от коррозии. Классификация конструкций промышленной тепловой изоляции В зависимости от материала основного слоя теплоизоляционные конструкции трубопроводов и оборудования подразделяются на следующие основные виды:
По трудоемкости монтажа конструкции подразделяют на индустриальные и неиндустриальные. Наиболее индустриальный вид изоляции — это теплоизоляционные конструкции заводского изготовления. Готовые теплоизоляционные конструкции заводского изготовления разделяются на полносборные (ПТК) и комплектные теплоизоляционные конструкции (КТК). Полносборные теплоизоляционные конструкции состоят из теплоизоляционных изделий 134 (основной теплоизоляционный слой) и покровного слоя, соединенных между собой крепежными деталями, и деталей крепления на трубопроводе. Комплектные теплоизоляционные конструкции состоят из тех же элементов, что и полносборные, но собраны в единую конструкцию без соединения крепежными деталями. Конструкции, теплоизоляционный и покровный слои которых выполнены из штучных изделий, а также засыпные, набивные, мастичные и литые относятся к неиндустриальным. В зависимости от температуры изолируемых поверхностей конструкции изоляции подразделяют на конструкции для объектов с положительной температурой поверхности и конструкции для объектов с отрицательной температурой поверхности. По количеству основных теплоизоляционных слоев конструкции бывают однослойные и многослойные (двух-, трехслойные). Многослойная изоляция бывает однородная или неоднородная, т. е. выполненная из двух теплоизоляционных материалов или изделий и более. жүктеу/скачать 5.14 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|