И трубопроводами

Для аппаратов с плоскими поверхностями или цилиндрических с диаметрами более 2 м часовые потери теплоты составят:

, (4.1)

где Q - тепловые потери, Вт;

- удельные тепловые потери аппарата, Вт/м²;

R - суммарное термическое сопротивление на пути потока теплоносителя до окружающей среды, (м²•К)/Вт;

F - площадь поверхности аппарата, м²;

t - средняя температура теплоносителя, °С;

t_О - температура окружающей среды, °С.

Для цилиндрических аппаратов диаметром менее 2 м и трубопроводов тепловые потери составят:

, (4.2)

где l - длина аппарата (трубопровода), м.

Суммарные термические сопротивления для плоской поверхности, цилиндрического сосуда, трубопровода определяются по соответствующим формулам из курса «Теплопередача» [3].

Для изолированного трубопровода общее термическое сопротивление определяется по формуле:

R = R_В + R_ТР + R_ИЗ + R_Н, (4.3)

где R_В - термическое сопротивление внутренней поверхности трубы, (м²•К)/Вт;

R_ТР и R_ИЗ - термические сопротивления стенки трубы и слоя изоляции, (м²•К)/Вт;

R_Н - термическое сопротивление наружной поверхности изоляции, (м²•К)/Вт.

Обычно R_В и R_ТР вследствие их малого значения не учитывают.

Термическое сопротивление слоя изоляции определяется по формуле:

, (4.4)

где l_ИЗ - коэффициент теплопроводности изоляции, Вт/(м²•К);

и - наружный и внутренний диаметры изоляции, м.

Исходя из различных допустимых температур для применяемых изоляционных материалов или из экономических соображений с целью частичной замены дорогих материалов изоляции более дешевыми, тепловую изоляцию выполняют многослойной. Термическое сопротивление цилиндрической изоляции увеличивается с увеличением отношения ее наружного диаметра к внутреннему. Поэтому в многослойной изоляции первые слои целесообразно укладывать из материала, имеющего более низкую теплопроводность, что приводит к наиболее эффективному использованию изоляционных материалов [1].

Термическое сопротивление наружной поверхности изоляции вычисляется по формуле:

, (4.5)

где a_Н - коэффициент теплоотдачи трубопровода, Вт/(м²•К).

Коэффициент теплоотдачи от горизонтальной трубы к воздуху при естественной конвекции можно определить по формуле Нуссельта:

. (4.6)

При вынужденной конвекции воздуха коэффициент теплоотдачи

, (4.7)

где w - скорость движения воздуха, м/с.

Формула (4.7) действительна при w > 1 м/с и d > 0, 3 м.

Для приближенных расчетов коэффициента теплоотдачи (a_Н), когда температура поверхности неизвестна, может быть рекомендована формула:

. (4.8)

Тепловые потери теплопроводов зависят от способа прокладки труб, применяемой изоляции, а также от наличия соседних теплопроводов (при подземной прокладке).

Общие тепловые потери сети складываются из линейных по длине трассы и местных потерь теплоты в фасонных частях, опорных конструкциях, арматуре, фланцах и т.д.

(4.9)

Линейные тепловые потери

, (4.10)

где q - удельные тепловые потери трубопровода по длине, Вт/м;

l - длина трубопровода, м.

Местные тепловые потери принято в приближенных расчетах выражать через эквивалентную длину теплопровода, то есть

, (4.11)

пде l _Э - эквивалентная длина трубопровода, м.

Следовательно,

, (4.12)

где - коэффициент, учитывающий дополнительные (местные) потери теплоты. В практических расчетах можно принимать b = 0, 2¸ 0, 3.

Для оценки эффективности теплоизоляционных конструкций принято пользоваться коэффициентом эффективности изоляции

, (4.13)

где Q_Н и Q_И - тепловые потери неизолированной и изолированной труб, Вт.

Для современных изоляционных конструкций теплопроводов h_и = 0, 85¸ 0, 95.