Определить для двухтрубной водяной тепловой сети длиной L, проложенной в непроходном бетонном канале с толщиной стенки δст, экономически целесообразную толщину теплоизоляции, выполненной из минераловатных прошивных матов на синтетическом связующем, марки 300, удельные потери теплоты трубопроводами и падение температуры по длине трассы. Наружный диаметр обеих труб 273 мм. Глубина заложения осей труб h = 2,5 м. Среднегодовая температура теплоносителя в подающем трубопроводе 90 °С, в обратном – 50 °С. Температура грунта на глубине прокладки труб 7 С.
Дано:
Dн = 0,273 м;
h = 2,5 м;
tпод = 90 С;363
tобр = 50 С. 323
tгр = 7 С
Q = 3000 кВт
L = 2200 м
δ = 6 см
αи = 11,2 Вт/(м2 ∙ К)
λгр = 1,8 Вт/(м2 ∙ К)
Решение
50
Определим критический диаметр теплоизоляции:
где, λИЗ – коэффициент теплопроводности заданного изоляционного материала, равный, принимаем 0,045 Вт/(м К);
αн - коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности изоляции в окружающую среду, 11,2 Вт/ (м2∙ ºС).
Определим тепловые потери трубопровода
Термическое сопротивление грунта:
Rгр=ln[3,5Hh(hb)0,25](5,7+0,5bh)λгр=ln[3,52,50,613(0,6131,146)0,25](5,7+0,51,1460,613)λгр=2,511,94=0,209 м∙СВт;
Термическое сопротивление теплоотдаче от воздуха в канале к поверхности канала:
Rкан=1π∙αк∙2∙h∙bh+b=13,14∙11,2∙2∙0,613∙1,1460,613+1,146=1π∙αк∙0,8=0,028 м2∙СВт;
Определим коэффициент теплопроводности заданного изоляционного материала в подающем и обратном трубопроводе:
λи.п.=0,046+0,00021∙ tср1=0,059;
λи.о.=0,046+0,00021∙ tср2=0,055;
где: tср.1 = = 63,75С;
tср.2 = = 43,75С.
Термическое сопротивление минимального изоляции подающем трубопроводе:
Rип=12πλиlndниdви=10,37ln0,3070,273=0,317 м∙СВт;
Термическое сопротивление изоляции в обратном трубопроводе:
Rио=12πλиlndниdви=10,347ln0,3070,273=0,338 м∙СВт;
Дополнительное сопротивление:
Rдоп = EQ \F(1;2 π∙λгр)ln EQ \R(; EQ \B( EQ \F(2h;b))2 +1),
b = 553 мм – расстояние между осями трубопровода
. 2,20791
Rдоп = EQ \F(1;2 π∙1,8)ln EQ \R(; EQ \B( EQ \F(2∙2,5;0,553))2 +1) = 0,195 (м∙К)/Вт.
Находим температуру воздуха в канале:
tк = EQ \F( EQ \F(tпод;Rи1)+ EQ \F(tобр;Rи2) + EQ \F(tгр;Rгр); EQ \F(1;Rи1)+ EQ \F(1;Rи2) + EQ \F(1;Rгр)) = = 42,7 С.
Определяем удельную потерю теплоты для подающего трубопровода:
q1= EQ \F((tпод - tк)∙R2 - (tобр - tк)∙Rдоп;R1∙R2 - R2доп)==196,25 Вт/м;
Определяем удельную потерю теплоты для обратного трубопровода:
q2= EQ \F((tобр - tк)∙R1 - (tпод - tк)∙Rдоп;R1∙R2 - R2доп)== 68,94 Вт/м;
Далее, вычисляются необходимые для оптимальной толщины изоляции значения ln В1 и ln В2:
ln В1,2=2∙π∙λиз∙tв1,2-tканq1,2L-RнL
где tв1,2 – температура теплоносителя в подающем и средняя температура т, ˚С, RнL – термическое сопротивление изоляции трубопроводов, м·°С/Вт;
ln В1=2∙3,15∙0,059∙90-42,7196,25+0,317=0,207;
ln В2=2∙3,14∙0,055∙50-42,768,94+0,338=0,24;
В1=2,720,207=1,23;
В2=2,720,24=1,27;
Толщина изоляции:
δиз1=dтр∙(В1-1)2=273∙(1,23-1)2=31,4 мм.
δиз2=dтр∙(В1-1)2=273∙(1,27-1)2=36,6 мм.
Определим эффективность принятой тепловой изоляции
Термическое сопротивление изоляции подающем трубопроводе:
Rип=12πλиlndни0,273=10,37ln0,33580,273=0,59 м∙СВт;
Термическое сопротивление изоляции обратном трубопроводе:
Rип=12πλиlndни0,273=10,347ln0,33580,273=0,6 м∙СВт;
Температура воздуха в канале с принятой теплоизоляцией:
tк = EQ \F( EQ \F(tпод;Rи1)+ EQ \F(tобр;Rи2) + EQ \F(tгр;Rгр); EQ \F(1;Rи1)+ EQ \F(1;Rи2) + EQ \F(1;Rгр)) = = 33,07 С.
Удельные потери теплоты для подающего трубопровода c заданными диаметрами:
q1= EQ \F((tпод - tк)∙R2 - (tобр - tк)∙Rдоп;R1∙R2 - R2доп)==30,86 Вт/м;
Массовый расход теплоносителя:
G=q1Cp(tпод-tобр)=17,9кгс;
Падение температуры теплоносителя по длине трассы:
Δt=q1LβCpG=30,86∙2200∙1,24190∙17,9=1,1 С.
Согласно «СП 61.13330.2012 Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
