По стальному трубопроводу наружным диаметром dн и толщиной 20 мм протекает газ со средней температурой tж1 и коэффициентом теплоотдачи в трубе α1 = 40 Вт/(м2·К)

1.Запишем уравнение плотности теплового потока через цилиндрическую
трехслойную стенку на участке теплообмена между наружной поверхностью изоляции и внутренней средой стального трубопровода.
q=*(tж1-tиз) 11d вн + 12 стlndнd вн + 12 Аlnd1изd н + 12 Бlnd2изd 1из .
Выполним расчет для 2-х вариантов.
- Вариант 1.
трубопровод→слой А→слой Б d1из= dн+2δА=910+2*200=1310 мм
d2из= d1из +2δБ=1310+2*250=1810 мм
Коэффициенты теплопроводности Приложение 1:
сталь (материал трубопровода) ст=45 Вт/(м*К)
вермикулит (материал слоя А) А=0,328 Вт/(м*К)
бетон (материал слоя Б) Б=1,28 Вт/(м*К)
Внутренний диаметр трубопровода dвн= dн-2ст=910-2*20=870 мм
q1=*(450-60) 140*0,87+ 12*45ln910870+ 12*0,328ln1310910+ 12*1,28ln18101310 =1714,16 Вт/м
2.Суточная потеря теплоты трубопроводом длиной l=85 м составляет
(1 Вт=1 Дж/с)
Q1= q1l360024=1714,1685360024=12 589106 Вт=12589 МВт
3 . Для определения температуры между слоями изоляции запишем уравнение для определения теплового потока в виде :
q1=*(tж1-tАБ) 1 1d вн + 12 стlndнd вн + 12 Аlnd1изd н .
где tАБ-температура между слоями изоляции , которую следует рассчита
ть :
Преобразуем уравнение и рассчитаем его правую часть :
tж1 - tАБ =450- tАБ = q 1*( 11d вн + 12 стlndнd вн + 12 1изlnd1изd н )=
= 1714,163,14* ( 140*0,87+ 12*45ln910870+ 12*0,328ln1310910)=319,15°C
Отсюда tАБ = 450-319,15=130,85°C
- Вариант 2.
трубопровод→слой Б→слой А d1из= dн+2δБ=910+2*250=1410мм
d2из= d1из +2δА=1410+2*200=1810 мм
q2= *(tж1-tиз) 1 1d вн + 12 стlndнd вн + 12 Бlnd1изd н + 12 Аlnd2изd 1из
q2=*(450-60) 140*0,87+ 12*45ln910870+ 12*1,28ln1410910 + 12*0,328ln18101410=2107,8 Вт/м
Суточная потеря теплоты трубопроводом длиной l=85 м составляет
Q2= q2l360024=2107,885360024=15 480106 Вт=12589 МВт
При замене слоев местами суточные потери тепла увеличатся на величину
Q = Q2- Q1=15480-12589 =2891 МВт