Расчет тепловой изоляции

Расчет тепловой изоляции проводят по формулам тепло­отдачи и теплопередачи.

Коэффициент теплоотдачи a_В [Вт/(м² * ⁰С) )] от изоляции в окру­жающую среду (воздух) для аппаратуры, находящейся в помеще­нии, при температуре наружной поверхности изоляции tн до 150 °С можно рассчитать по приближенной формуле:

a_В= 9, 77+0.07(tн-tв) (2.1)

где t_В—температура окружающего воздуха.

В формуле (2.1) учитывается как конвекция, так и лучеиспуcкание.

Для аппаратуры, расположенной на открытом воздухе, коэф­фициент теплоотдачи в зависимости от скорости ветра может быть найден по табл. 2.1.

Таблица 2.1

Зависимость коэффициента теплоотдачи [в Вт/(м²* ⁰С)]

от скорости ветра

* При отсутствии сведений о скорости ветра принимается коэффициент тепло­отдачи, соответствующий скорости 10 м/с.

Толщина изоляции d_ИЗ определяется по уравнениям теплопере­дачи, которые для плоской и цилиндрической стенок имеют раз­личный вид, что приводит к некоторой разнице и в методе расчета изоляции плоской и цилиндрической стенок. Однако для цилинд­рических аппаратов большого диаметра расчет тепловой изоляции ведется как для плоской стенки.

Плоская стенка. Удельный тепловой поток

(2.2)

где t_с — температура рабочей среды в аппарате;

a_с — коэффициент теплоотдачи от рабочей среды к стенке аппарата;

—сумма термических сопротивлений стенки аппарата (в общем случае мно­гослойной) и изоляции;

d и l—толщина и теплопроводность соот­ветствующих слоев стенки и изоляции.

При малом термическом сопротивлении стенки аппарата (стальная стенка и отсутствие футеровки)

l_из берется при средней температуре изоляции, причем при высо­ком значении a_с за температуру изоляции со стороны стенки ап­парата принимается температура рабочей среды в аппарате.

Значение 1/a_с принимается в расчет только в случае, когда рабочей средой является воздух или газ.

Порядок расчета l_из:

1. Задают температуру поверхности изоляции t_Н.

2. По формуле (2.1) или табл. 2.1 определяют a_В.

3. Определяют удельный тепловой поток:

q=a_В(t_Н—t_В) (2.3)

4. Подставляя найденное значение q в уравнение (2.2), определяют толщину изоляции.

В случае больших значений a_C и при малом термическом сопротивлении стен­ки для определения d_из можно воспользо­ваться более простым уравнением:

(2.4)

из которого

Если при расчете изоляции определяющей является величина допустимых тепловых потерь аппарата, то температуру поверхно­сти изоляции можно найти по формуле

, (2.5)

которая получается в результате совместного решения уравнений (2.1) и (2.3) или графическим путем (рис. 2.1). Разумеется, для расчета следует задавать тепловые потери, при которых темпера­тура поверхности изоляции не превышала бы допустимую для со­блюдения санитарных норм и безопасной работы.

Зависимость удель­ных тепловых потерь q от температуры

поверхности изоляции t_Н

при темпера­туре окружающего воздуха 20 °С.

Рис 2.1.