ВЛИЯНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ РАЗМЕРОВ, ТЕМПЕРАТУРЫ НАРУЖНОГО ВОЗДУХА НА НЕСТАЦИОНАРНУЮ ТЕМПЕРАТУРУ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В ТРУБОПРОВОДЕС УЧЕТОМ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ - Студенческий научный форум

IV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2012

ВЛИЯНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ РАЗМЕРОВ, ТЕМПЕРАТУРЫ НАРУЖНОГО ВОЗДУХА НА НЕСТАЦИОНАРНУЮ ТЕМПЕРАТУРУ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В ТРУБОПРОВОДЕС УЧЕТОМ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ

 Комментарии
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
На основе решения нестационарной задачи теплообмена показано влияние геометрических размеров,  температуры окружающей среды на тепловые потери от теплоносителя через стенку трубопровода в окружающую среду.

Ключевые слова: диаметр, длина трубопровода, изоляция, коэффициент теплопроводности, теплообмен, тепловые потери, коэффициент теплопередачи, удельная изобарная теплоемкость.

В  [1] решена стационарная, а в [2] нестационарная задачи конвективного переноса теплоты теплоносителем в трубопроводе с антикоррозионным покрытием с учетом теплопередачи в окружающую среду.

(cм. файл PDF) 

Пример 1: Дан стальной трубопровод протяженностью 598 м, трубопровод разбит на 6 участков. Диаметр на первом участке , с толщиной стенки , на втором и последующих участках , Длины участков L1=70 м,  L2=140 м,  L3=2,5 м,  L4=30 м,  L5=1,5 м,  L6=354 м. Участки 3-5 находятся в грунте, участки 1, 2, 6 находятся над грунтом. Плотность воды , Объемный расход воздуха Начальная температура трубопровода температура горячей воды на входе , а окружающей среды  Найти изменение температуры  во времени на всех участках и на выходе из трубопровода. Найти изменение температур без изоляции и  с изоляцией, в качестве изоляции применяется изовер с    [3].

Решение 1. Определим коэффициент теплоотдачи при вынужденном течении жидкости на 1 участке трубопровода [3]

коэффициент теплоотдачи при свободнойконвекции воздуха на 1 участке [3] 

Определим коэффициент теплоотдачи при вынужденном течении жидкостина 2-6 участке трубопровода

коэффициент теплоотдачи при свободной конвекции воздуха на 2-6 участках

2. Коэффициент теплопередачи без изоляции

Коэффициент теплопередачи с изоляцией

(cм. файл PDF)

Исходные данные и полученные значения d1, k, подставляя в зависимость (4) для конкретных значений времени и координат, получаем распределение Т( ). Результаты расчетов приведены в таблице 1 и 2, и получены зависимости распределения температур на рис.1, из которого видно, что изменение температуры в трубопроводе без изоляции составляет 9,210С, а с применением в качестве изоляции изовера составило 2,680С. Также следует отметить, что при прохождении трубопровода под землей потери значительно снижаются (участки 3-5).

Пример 2: В условиях примера 2 рассмотрим трубопровод изготовленный из базальта, его теплофизические свойства известны:  [4].  Решить эту же задачу.

Таблица 1.  Результаты расчета трубопровода без изоляции

участок

α1,

α2,

k,

t, 0C

Т, 0С

Q, МВт

1

4,128∙103

8,961

8,936

93,009

336,404

2,81∙104

2

4,297∙103

9,706

9,678

90,59

364,796

4,342∙104

3

4,297∙103

14,492

2,058

90,581

363,585

163,353

4

4,297∙103

9,661

1,921

90,479

363,53

1,83∙103

5

4,297∙103

14,489

2,058

90,474

363,476

97,926

6

4,297∙103

9,656

9,631

84,588

360,508

1,057∙105

Таблица 2.  Результаты расчета трубопровода с изоляцией материал-изовер

участок

α1,

α2,

k,

t, 0C

Т, 0С

Q, МВт

1

4,128∙103

8,961

2,617

93,568

366,684

8,246∙103

2

4,297∙103

9,717

2,677

92,892

366,229

1,215∙104

3

4,297∙103

14,556

1,323

92,886

365,889

106,882

4

4,297∙103

9,704

1,265

92,818

365,852

1,226∙103

5

4,297∙103

14,554

1,323

92,814

365,816

64,093

6

4,297∙103

9,703

2,676

91,121

364,965

3,041∙104

Рисунок 1. Зависимость распределения температуры по координате.

Выводы

  1. Не учет переноса теплоты теплоносителем теплопроводностью вдоль длины трубопровода не оказывает существенного влияния на изменение ее температуры в конкретной координате.
  2. Полученные зависимости позволяют провести оценку тепловых потерь от теплоносителя через стенки трубопровода в окружающую среду.
  3. Изменение температуры в трубопроводе без изоляции составляет 9,210С, а с применением изоляционного материала (изовера) составило 2,680С.
  4. Тепловые потери в окружающую среду при замене стального трубопровода на базальтовый уменьшились в 1,8 раз. QСТАЛЬНОЙ=179 кВт, QБАЗАЛЬТОВЫЙ=101,2 кВт.

Обозначения   

  • соответственно температуры теплоносителя и окружающей трубопровод среды, К;
  • коэффициент теплопередачи, Вт/(м2К); - удельная массовая изобарная теплоемкость, Дж/(кг. К); - плотность, кг/м3, u - скорость теплоносителя, м/с;  - время, с; х- продольная координата, м; L- длина трубопровода, м; d1- внутренний диаметр трубопровода, м.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Файрушин А.Ф., Половняк В.К. Моделирование теплопередачи в трубопроводе с антикоррозийным покрытием// Современные проблемы науки и образования, 2009, № 6.
  2. Логинов В.С., Симонова О.С. Моделирование нестационарной температуры теплоносителя в трубопроводе с антикоррозионным покрытием с учетом теплопередачи// Научный электронный архив. URL. http: // econf.rae.ra/article/6.392
  3. Краснощеков Е.А., Сукомел А.С. Задачник по теплопередаче: Учебное пособие для вузов. - 4-е изд., перераб.- М.: Энергия, 1980 - 288с.
  4. Митина Н.А., Лотов В.А. Использование базальтового волокна в технологии ячеистого бетона. Проектирование и строительство в Сибири. - 2005. - №3.
Просмотров работы: 3