Цилиндрическая стенка

Уравнение теплопередачи имеет следующий вид:

(2.6)

где q_l – тепловой поток на 1 м длины аппарата (трубопровода), Вт/м; d₁ и d₂ – диаметры неизолированного и изолированного трубопровода, м.

В уравнении (2.6) не учитываются термическое сопротивление стенки. Значение 1/a_сd₁ принимается в расчет при небольших значениях a_с.

Для нахождения искомой величины задают температуру поверхности изоляции и диаметр изолированного трубопровода (это возможно потому, что влияние члена 1/a_вd₂ относительно невелико) и d₂ определяют из выражения ln(d₂/d₁)/

В тех случаях, когда можно пренебречь термическим сопротивлением 1/a_сd₁ теплоотдачи от рабочей среды к стенке, d_из можно находить по уравнению:

(2.7)

где t_с – температура трубопровода без изоляции.

Порядок расчета следующий. Устанавливают допустимые тепловые потери q_l (или задаются ими), задают температуру поверхности изоляции и по уравнению (2.6) находят d₂, а затем и d_из. После этого проводят проверочный расчет и определяют значение температуры поверхности изоляции. Если последняя существенно отличается от предварительно принятого значения, то весь расчет повторяют до тех пор, пока расхождение температур не будет незначительным.

С целью упрощения расчетов d_из по уравнению (2.6) можно пользоваться специальными таблицами или формулой, составленной на основе этих таблиц и позволяющей определить толщину изоляции (в мм) с точностью до 3-5 % при теплоотдаче в условиях свободной конвекции и температуре окружающей среды 20°С:

(2.8)

Следует иметь в виду, что увеличение толщины изоляции трубопроводов малых диаметров не всегда приводит к снижению тепловых потерь. Это объясняется тем, что при увеличении толщины изоляции быстро увеличивается поверхность теплоотдачи в окружающую среду, в результате чего термическое сопротивление слоя изоляции возрастает медленнее, чем убывает термическое сопротивление теплоотдачи в окружающую среду 1/a_вd₂. Поэтому при изолировании трубопроводов малых диаметров следует применять наименее теплопроводные материалы.