Вычисление тепловых потерь трубопровода
Потери теплоты в трубопроводах Фо, Вт, определяются как
сумма тепловых потерь, происходящих на основе теплопроводности Ф, потерь теплоты в узлах стыковки - Фм, – потери тепла, связанные с утечкой теплоносителя через неплотные соединения Фу:
Фо = Ф + Фм + Фу, Вт, (1)
Наибольшая величина потерь происходят из-за плохой теплоизоляции, это линейные потери Ф.В общем виде величина рассеиваемой тепловой энергии при теплопроводности через твердую поверхность описывается выражением :
Ф1 = α1S1 (t1 –t2), Вт, (2)
где α- коэффициент пропорциональности, Вт / (М2 К); коэффициент теплопередачиα = λ /δ, λ - коэффициент теплопроводности материала, Вт / (М К),δ– толщина теплопроводящей стенки, м.
Тепловой поток рассчитывается при теплоотдаче через металлическую стенку трубы без теплоизоляции:
Ф2 = α2S2 (t1 –t2), Вт. (3)
Так при утечке тепла Ф, Вт через стальную трубу толщиной h1 = 10-2 м с поверхностью S =πDL = 1, 57 м2, то разность температур t1 –t2 составит Ф*1,43 10-4, К, при этом α = 4500 Вт / (М2 К).
Поскольку внешняя поверхность нагрета практически так же, как и внутренняя, то разность температур теплоносителя и внешней части трубы незначительна, что ведет к колоссальным потерям тепла. При утеплителе (λ = 1Вт/(М К), δ = 10 см = 0,1 м) коэффициент составит α = 10 Вт / (М2К).
Таким образом, тепловые потери сократятся в 450 раз. При этом разность температур увеличится: (t1 –t2) = Ф / (αS) = Ф / (10 1,57) = 64 К при Ф = 1000 Вт, при t1 =343 К на поверхности t2 = 337 К. По Цельсию это 70 градусов внутри и 6 градусов на поверхности. При улучшении качества теплоизоляции до значения α : α = λ /δ = 0,5 /0,1 = 5 Вт / (М2 К) потери сократятся до единиц процентов.
8