Троян Е.Н., Бахтина И.А. Теплотехника

Подождите немного. Документ загружается.

141

ских сопротивлений: 1) теплоотдачи от

теплоносителя к внутренней поверхности

трубы R

, м·К/Вт; 2) теплопроводности

стенки трубы R

; 3) теплопроводности

антикоррозионного покрытия, основного

и покровного слоев изоляции R

; 4) теп-

лоотдачи от наружной поверхности изо-

ляции в окружающую среду R

; 5) тепло-

отдачи от воздуха в канале к внутренней

поверхности стенок канала R

пк

; 6) тепло-

проводности стенок канала R

; 7) тепло-

проводности грунта R

R = R

+ R

пк

+ R

. (11.4)

Термические сопротивления анти-

коррозионного и покровного слоев обыч-

но малы, в практических расчетах ими

допускается пренебрегать, используя не-

большой теплоизолирующий эффект этих

слоев в качестве запаса. В бесканальных

прокладках значения величии R

пк

и R

ввиду отсутствия стенок канала не учи-

тываются.

R = R

+ R

. (11.5)

Термические сопротивления и

удельные тепловые потери относят

обычно к 1 м длины теплопровода.

Термическое сопротивление по-

верхности для цилиндрических тел опре-

деляется по формуле:

απ

= , (11.6)

где рd – поверхность трубопровода дли-

ной 1м; б – коэффициент теплоотдачи на

поверхности, Вт/(м

·К).

В формулах (11.4) и (11.5) к тер-

мическому сопротивлению поверхности

относятся R

, R

пк

. Коэффициенты теп-

лоотдачи от воды или пара к внутренней

стенке трубы велики, поэтому величиной

можно пренебречь, считая, что темпе-

ратура на внутренней стенке трубы рав-

на температуре теплоносителя.

При расположении горячих объ-

ектов на открытом воздухе, в закрытых

помещениях и в каналах переход тепла от

наружной поверхности изоляции в окру-

жающий воздух происходит лучеиспус-

канием и конвекцией. Раздельное опре-

деление коэффициентов теплоотдачи лу-

чеиспусканием и конвекцией не обеспе-

чивает надлежащей точности расчета

ввиду сложности определения исходных

параметров. Поэтому в практике расчетов

тепловой изоляции сложный теплообмен

характеризуют суммарным коэффициен-

том теплоотдачи наружной поверхности

Значения коэффициентов б

для

цилиндрических поверхностей опреде-

ляют по приближенным формулам :

для объектов в закрытых помеще-

ниях с температурой на поверхности изо-

ляции t

пов

<150 ˚С

),(052,03,10

оповн

tt −+=

(11.7)

для объектов на открытом воздухе

,76,11 w

(11.8)

Термическое сопротивление слоя

для цилиндрических тел определяется из

уравнения

πλ

= , (11.10)

где л – коэффициент теплопроводности

слоя, Вт/(м·К); d

и d

– внутренний и на-

ружный диаметры слоя, м.

К термическому сопротивлению

слоя относятся R

, R

. Незначи-

тельным термическим сопротивлением

стенок труб R

в расчетах обычно пре-

небрегают, при этом принимают темпе-

ратуру на наружной поверхности трубы

равной температуре теплоносителя.

Термическое сопротивление теп-

лопроводности грунта определяют по

формуле:













−+= 142ln

πλ

, (11.11)

где л

– коэффициент теплопроводности

грунта, Вт/(м·К); h – глубина заложения

оси теплопровода, м; d – диаметр тепло-

142

где t

– температура окружающей среды

(воздуха), ˚С; w – скорость движения

воздуха, м/с (при отсутствии данных

принимается 10 м/с).

Термическое сопротивление теп-

лоотдачи наружной поверхности изоли-

рованного трубопровода определяют по

формуле (11.6) при подстановке в нее б

и значения диаметра изоляции d

При определении R

пк

в формуле

(11.6) принимается эквивалентный диа-

метр внутреннего контура канала d

, рас-

считываемый по формуле:

вэ

PFd /4= , (11.9)

где F – площадь сечения канала, м

; Р

–

периметр внутреннего контура канала, м.

Значение коэффициента теплоот-

дачи от воздуха к стенкам канала можно

принимать б

пк

= 8 Вт/(м

·К).

провода, м.

При глубине заложения трубопро-

вода h/d ≥ 1,25 формула (11.11) упроща-

ется:

4ln

πλ

= . (11.12)

Термическое сопротивление сте-

нок канала рассчитывают по формуле

(11.10) при подстановке в нее эквива-

лентных диаметров по наружному и

внутреннему контурам канала. Если теп-

лопроводность стенок канала не известна

или отсутствуют данные по наружному

периметру канала, то общее термическое

сопротивлений стенок канала и грунта

определяют по формулам (11.11) или

(11.12) при подстановке в них эквива-

лентного диаметра канала, рассчитанного

по внутреннему контуру.

Температурное поле грунта на

глубине до 0,7 м находится под влиянием

колебаний температуры наружного воз-

духа, на большей глубине этим влиянием

можно пренебречь. В связи с этим при

глубине заложения теплопроводов

h ≤ 0,7 м подсчет тепловых потерь дол-

жен производиться по температуре грун-

та, равной среднегодовой температуре

наружного воздуха. В этом случае в фор-

мулах (11.11), (11.12) принимается при-

веденная глубина заложения

пр

= h + л

/б

, (11.13)

где h – действительная глубина заложе-

ния; б

– коэффициент теплоотдачи на

поверхности грунта (б

= 2 – 3 Вт/(м

·К).

Коэффициент теплопроводности грунта

зависит от вида и влажности грунта. При

отсутствии сведений о грунте коэффици-

ент теплопроводности можно принимать

равными: для сухих грунтов – 0,55; для

маловлажных грунтов – 1,1; для средне-

влажных грунтов – 1,7; для сильновлаж-

ных грунтов – 2 – 3 Вт/(м·К).

Тепловой расчет надземных те-

плопроводов. Основной задачей тепло-

вого расчета теплопроводов всех видов

прокладок является выбор конструкции

тепловой изоляции, обеспечивающей ра-

сти изоляции в том же количестве отво-

дится от поверхности изоляции к окру-

жающему воздуху. Математически этот

переход тепла записывается равенством:

опов

пов

t −

−

. (11.15)

Решая его относительно температуры на

поверхности изоляции

пов

получим

ни

нои

пов

RtR

/1/1

. (11.16)

Совместная прокладка трубопро-

водов на открытом воздухе или в поме-

щении не оказывает существенного

влияния на теплопотери соседних трубо-

проводов. При температуре воздуха

+ 25 ˚С температура на поверхности изо-

ляции в зоне постоянного обслуживания

теплопроводов должна быть не выше

+ 45 ˚С для закрытых помещений и

+ 60 ˚C на открытом воздухе. За расчет-

ную температуру окружающей среды

принимают среднегодовую температуру

наружного воздуха.

Тепловой расчет подземных

143

циональный минимум тепловых потерь и

допустимое падение температуры тепло-

носителя. В ряде случаев тепловые рас-

четы производят для определения темпе-

ратурного поля вокруг теплопроводов и

других практических задач.

Удельные тепловые потери тепло-

проводов воздушной прокладки (в Вт/м)

составляют:

q = (ф – t

)/R,

(11.14)

где ф – температура теплоносителя; t

–

расчетная температура окружающей сре-

ды; R – полное термическое сопротивле-

ние теплопровода.

Температуру на поверхности теп-

ловой изоляции рассчитывают на основе

уравнения теплового баланса при устано-

вившемся тепловом режиме. Для устано-

вившихся режимов тепло, поступающее

от теплоносителя к наружной поверхнос-

трубопроводов.

Полное термическое со-

противление одиночного изолированного

теплопровода бесканальной прокладки

(рисунок 11.6) равно:

R = R

+ R

, (11.17)

а удельные тепловые потери определя-

ются по формуле (11.14).

Рисунок 11.6. – Расчетная схема

бесканального однотрубного теплопро-

вода.

При двухтрубной бескан

альной

прокладке в результате тепловых потерь

вокруг теплопроводов в грунте образу-

ются температурные поля (рисунок 11.7),

которые, воздействуя друг на друга, спо-

собствуют уменьшению теплопотерь ка-

ждой трубы в отдельности. Снижение те-

пловых потерь будет тем больше, чем

выше температура грунта вокруг сосед-

него трубопровода. Следовательно, влия-

ние соседнего трубопровода равноценно

увеличению термического сопротивления

для рассматриваемой трубы. Это допол-

нительное условное термическое сопро-

тивление инженером Е.П. Шубиным

предложено определять по формуле:

1ln













πλ

, (11.18)

где b – расстояние между осями труб по

горизонту, м.

этих условиях надобность тепловой изо-

ляций обратной трубы отпадает и для

уменьшения теплопотерь подающей тру-

бы целесообразна прокладка обратного

трубопровода без изоляции. Удельные

тепловые потери с учетом величины R

определяют по формулам:

;

)()(

021

002201

RRR

RtRt

−

−−−

ττ

(11.19)

)()(

021

001102

RRR

RtRt

−

−−−

ττ

(11.20)

где t

– расчетная температура окружаю-

щей среды, принимаема для бесканаль-

ной прокладки и непроходных каналов

равной среднегодовой температуре грун-

та на глубине заложения оси теплопрово-

да; R

и R

– полные термические сопро-

тивления первой и второй трубы, опреде-

ляемые по формуле (11.17).

Нагрев почвы вокруг бесканаль-

ных теплопроводов не должен нарушать

нормального функционирования подзем-

ных электрических кабелей и других

коммуникаций, прокладываемых вблизи

трассы тепловых сетей. Допустимые

144

Рисунок 11.7. – Расчетная схема

бесканального двухтрубного теплопро-

вода: 1 – ориентировочное температур-

ное поле, образующееся в грунте вокруг

подающего трубопровода; 2 – то же, во-

круг обратного трубопровода.

Может оказаться, что обратный

трубопровод целиком будет охвачен тем-

пературным полем подающего трубопро-

вода. Если при этом температура обрат-

ной воды будет равна температуре поля

или будет ниже нее, то теплопотери об-

ратного теплопровода могут отсутство-

вать или даже иметь отрицательное зна-

чение, т.е. будет происходить нагрев за

счет теплопотерь подающей трубы. В

нормы сближения и пересечения элек-

трических кабелей с тепловыми сетями

проверяются расчетом по величине до-

полнительного нагрева грунта. Темпера-

туру в произвольной точке А вокруг оди-

ночного трубопровод (рисунок 11.6) оп-

ределяют по формуле:

hyx

ttt

)(

−+

−+=

πλ

(11.21)

Температурное пол

е вокруг

двухтрубного теплопровода (рисунок

11.7) рассчитывают по формуле:

)()(

)(

hybx

hyx

−+−

++−

−+

πλ

(11.22)

Отсчет расстояния х произвольной точки А

производится от оси трубы, в которой про-

текает теплоноситель с большей темпера-

турой. При определении температуры поч-

вы в температурном поле температура се-

тевой воды принимается по температурно-

му графику при среднемесячной темпера-

туре наружного воздуха расчетного меся-

ца, а для паропроводов – максимальная

температура пара на рассматриваемом уча-

стке. Расчетная температура окружающей

среды для зимнего периода принимается

равной низшей среднемесячной темпера-

туре грунта на глубине заложения оси теп-

лопроводов, а для летнего – высшей сред-

немесячной температуре.

В одно- и многотрубных каналах

переход тепла от теплоносителя к грунту

протекает по-разному, в связи с чем разли-

чаются методики тепловых расчетов.

В однотрубных каналах (рисунок

11.8) при установившемся тепловом режи-

ме поток тепла от теплоносителя расходу-

ется на нагрев воздуха в канале, затем теп-

Температура воздуха в обслужи-

ваемых каналах не должна превышать

+ 40 ˚С. Заданный уровень температуры

обеспечивается подбором толщины изо-

ляции и вентиляцией воздуха в канале.

В многотрубном одноячейковом

канале (рисунок 11.9) тепловые потоки

от каждого трубопровода нагревают воз-

дух в канале, затем общий тепловой по-

ток от нагретого воздуха через стенки

канала рассеивается в грунте. При таком

теплопереходе тепловые потери одного

трубопровода зависят от теплопотерь

других теплопроводов. Для определения

теплопотерь каждого трубопровода не-

обходимо прежде всего определить тем-

пературу воздуха в канале. Обозначим

сумму термических сопротивлений слоя

и наружной поверхности изоляции R

первой и второй трубы R

и R

, темпера-

туры теплоносителей соответственно че-

рез ф

и ф

. Сумму термических сопро-

тивлений R

пк

+ R

обозначим R

. При

этих обозначениях уравнение теплового

145

ло нагретого воздуха передается через

стенки канала в грунт. Тепловой баланс

такого теплоперехода выражается равенст-

вом:

Гкпк

ни

RRR

−

, (11.23)

где t

– температура воздуха в канале.

Решая равенство (11.23) относи-

тельно t

, найдем

)/(1)/(1

)/()/(

Гкпкни

RRRRR

RRRtRR

++++

.(11.24)

Рисунок 11.8. – Расчетная схема од-

нотрубного теплопровода канальной про-

кладки.

баланса запишется в виде:

кк

−

ττ

или

qqq =+

(11.25)

где

– удельные тепловые потери

первого и второго трубопроводов, Вт/м;

q – суммарные удельные теплопотери в

грунт.

Из равенства (11.25) легко полу-

чить искомую температуру воздуха в ка-

нале:

321

302211

/1/1/1

///

RRR

RtRR

ττ

. (11.26)

Определив температуру воздуха в

канале, по формуле (11.25) находят по-

тери тепла каждым трубопроводом.

Температурное поле вокруг одно-

ячейкового канала рассчитывают по

формуле (11.21), в которой вместо ф

принимают температуру воздуха в кана-

ле, а под величиной

R подразумевают

сумму

термических сопротивлений внутренней

поверхности канала, стенок канала и

грунта.

Рисунок 11.9. – Расчетная схема

двухтрубного теплопровода канальной

прокладки.

При

двухтрубной прокладке в

двухьячейковом канале

в каждой ячейке

устанавливаются свои температуры воз-

духа, пропорциональные тепловым поте-

рям трубопроводов уложенных в них. В

грунте вокруг ячеек образуются соответ-

ствующие температурные поля, их вза-

определяют по формуле:

Q = q(l + l

) = ql(1 + в), (11.27)

где

q – удельные теплопотери, Вт/м; l –

длина теплопровода, м;

– эквивалент-

ная длина неизолированных деталей теп-

лопровода и арматуры, м; в =

/ l – коэф-

фициент местных тепловых потерь (для

бесканальных прокладок в = 0,15; для ка-

налов и тоннелей в = 0,2; для наземных

теплопроводов в = 0,25).

Коэффициент эффективности теп-

ловой изоляции оценивают выражением:

= 1 – Q

, (11.28)

где

и Q

– теплопотери неизолирован-

ной и изолированной трубы.

Значение коэффициентов эффек-

тивности изолированных конструкций

должен быть в пределах

= 0,85

0,95.

146

имное влияние друг на друга подобно

двухтрубным бесканальным прокладкам.

Полные термические сопротивления ка-

ждой ячейки R

и R

определяют отдельно

по формуле (11.4), влияние условного

дополнительного термического сопро-

тивления – по формуле (11.18), а удель-

ные тепловые потери теплопроводов в

ячейках рассчитывают по формулам

(11.19) и (11.20).

В канальных прокладках темпера-

туру на поверхности тепловой изоляции

определяют по формуле (11.16) при ис-

пользовании в ней расчетных величин

рассматриваемого трубопровода и темпе-

ратуры среды, равной температуре воз-

духа в канале или в отдельной ячейке.

Температурное поле вокруг двухьячейко-

вого канала рассчитывают по формуле

(11.22).

Тепловые потери в тепловых се-

тях. Полные теплопотери теплопровода

Транспортные потери тепла вызы-

вают падение температуры теплоносите-

ля, вследствие этого удельные теплопо-

тери по длине трубопровода изменяются.

На участках трубопроводов небольшой

протяженности уменьшение температуры

теплоносителя не более 5% от начального

значения. Для упрощения расчетов мож-

но принимать удельные тепловые потери

неизменными для всей длины теплопро-

водов.

Значительное падение температу-

ры пара может вызывать конденсацию.

Количество выпадающего конденсата на-

ходят по формуле:

)1(

, (11.29)

где r – удельная теплота парообразова-

ния, кДж/кг.

11.3 Теплоснабжение транспортных предприятий

Источники теплоснабжения.

На

транспортных предприятиях следует пре-

дусматривать централизованное тепло-

теплоснабжение от внешних сетей ТЭЦ

или от районной котельной, обслужи-

вающей группу предприятий. В качестве

носителей тепла на транспортных пред-

приятиях, как правило, используют горя-

чую (перегретую) воду с температурой

150 ˚С и пар. В этом случае горячая вода

является источником тепловой энергии

для систем отопления, вентиляции и го-

рячего водоснабжения (для бытовых

нужд – души, умывальники и т.п.), пар –

для технологических нужд. Использова-

ние горячей воды для технологических

нужд не представляется возможным, по-

скольку ее температура во внешних сетях

не является постоянной, а изменяется в

зависимости от температуры наружного

воздуха, а в летний период времени не

превышает 70 ˚С.

На стадии технико – экономиче-

ского обоснования (ТЭО) часовые и го-

довые расходы тепла определяют укруп-

ненным методом на основании удельных

показателей, характеризующих расходы

тепла по видам потребления, отнесенных

часовые расходы тепла на отопление

производственно-складских и вспомога-

тельных зданий, кДж·ч/1000 м

;

в.пр

, q

в.вс

– соответственно удельные

часовые расходы тепла на вентиляцию

производственно-складских и вспомога-

тельных зданий, кДж·ч/1000 м

;

г.пр

– удельный часовой расход тепла

(пара) на технологические нужды,

кДж·ч/1000 м

;

гв.вс

– удельный часовой расход теп-

ла на горячее водоснабжение, кДж·ч/1000

;

k – поправочный температурный ко-

эффициент, учитывающий изменение

удельных расходов в зависимости от

температуры наружного воздуха.

Числовые значения удельных рас-

ходов тепла по различным видам потреб-

ления определены на основании анализа

проектов авторемонтных предприятий.

Удельные расходы тепла производствен-

147

к 1000 м

объема изделий. Поскольку

удельные расходы тепла на отопление и

вентиляцию зависят еще и от расчетной

температуры наружного воздуха, то чи-

словые значения удельных расходов по

этим видам теплопотребления указыва-

ются для температуры наружного возду-

ха минус 25 ˚С. Для учета других условий

вводится соответствующий коэффициент.

Основным параметром, опреде-

ляющим потребную производительность

источника теплоснабжения, является рас-

четный часовой расход тепла предпри-

ятием.

Расчетный часовой расход тепла в

килоджоулях определяют по следующей

формуле, первое слагаемое которой со-

ставляет расход тепла в производственно

– складских зданиях, второе – в админи-

стративно – бытовых:

q = V

пр

[(q

о.пр

+ q

в.пр

)k + q

г.пр

] +

+ V

вс

[(q

о.вс

+ q

в.вс

)k + q

гв.вс

], (11.30)

где V

пр

, V

вс

– соответствующие объемы

производственно-складских и вспомога-

тельных (административно- бытовых)

зданий, м

;

о.пр

, q

о.вс

– соответственно удельные

но-складскими зданиями не являются по-

стоянными, с увеличением объема зданий

они уменьшаются (таблица 11.1).

Таблица 11.1. – Изменение удель-

ных часовых расходов тепла.

пр

, тыс.

о.пр

кДж·ч/

1000 м

в.пр

кДж·ч/

1000 м

г.пр

кДж·ч/

1000 м

< 30 84000 290000 160000

30 – 70 84000 –

67000

290000 –

240000

160000 –

140000

70 – 130

67000 –

25000

240000 –

180000

140000 –

105000

> 130 25000 170000 10000

Числовые значения коэффициен-

тов k для различных температур наруж-

ного воздуха определяют по формулам:

для производственных зданий

−

;

для вспомогательных зданий

−

где t

– расчетная наружная температура

самой холодной пятидневки.

Удельные расходы тепла на ото-

пление и вентиляцию, а также горячее

водоснабжение вспомогательных зданий

мало изменяются от их объема, поэтому

на стадии ТЭО и при предварительных

расчетах могут быть приняты следующие

значения: q

о.вс

= 50000 – 55000

кДж·ч/1000 м

; q

в.вс

= 80000 – 84000

кДж·ч/1000 м

; q

гв.вс

= 205000 – 210000

кДж·ч/1000 м

Годовой расход тепла по предпри-

ятию определяют суммированием годо-

вых расходов по отдельным зданиям и по

отдельным видам теплопотребления.

Расход тепла на различные нужды зави-

сит не только от величин удельных рас-

ходов, но и от продолжительности по-

требления тепла. Так, расход тепла на

отопление зависит от продолжительности

отопительного периода, а на вентиляцию

где V – объем здания, м

; Т

ф.н

– номи-

нальный годовой фонд времени работы

оборудования, ч; q

– удельный часовой

расход тепла на технологические нужды,

кДж·ч/1000 м

На горячее водоснабжение коли-

чество тепла в килоджоулях определяют

из выражения:

г.гв

= q

гв

ab, (11.34)

где V – объем здания, м

; n

– число смен

работы предприятия; q

гв

– удельный рас-

ход тепла на горячее водоснабжение,

кДж·ч/1000 м

; a – приведенная продол-

жительность работы душей и умываль-

ников в течении смены, ч, (а = 0,75 –

1,2 ч); b – число рабочих дней в году.

Годовой расход тепла в килоджо-

улях по предприятию в целом определя-

ют по формуле:

148

и технологические нужды – от режима

работы предприятия, характеризуемого

номинальным годовым фондом времени

работы оборудования. Расход тепла на

горячее водоснабжение зависит от режи-

ма работы бытовых служб предприятия.

Годовые расходы тепла в килоджоулях на

отопление и вентиляцию для каждого

здания определяются соответственно по

формулам:

г.о

= q

V kn

о.с

; (11.31)

г.в

= q

V kn

о.с

, (11.32)

где q

, q

– удельные расходы тепла на

отопление и вентиляцию, соответствен-

но, кДж·ч/1000 м

; V – объем здания, м

; k

– поправочный температурный коэффи-

циент; n

– число смен работы предпри-

ятия; n

– продолжительность смены, ч;

о.с

– продолжительность отопительного

сезона, дни (для средней полосы n

о.с

205 дней).

На технологические нужды коли-

чество тепла в килоджоулях определяют

по формуле:

г.т

= q

V Т

ф.н

, (11.33)

∑

( Q

г.о

+ Q

г.в

+ Q

г.т

+ Q

г.гв

),(11.35)

где Q

г.о

, Q

г.в

, Q

г.т

, Q

г.гв

имеют те же значе-

ния, что в формулах (11.31 – 11.34), i –

количество зданий (корпусов) на терри-

тории предприятия.

На стадии технического (техно-

рабочего) проекта проектировщики-

сантехники определяют часовые и годо-

вые расходы тепла на основании заданий,

получаемых от проектировщиков других

специальностей.

Основными исходными данными

для расчета системы отопления являются:

– метеорологические условия на-

ружного воздуха, зависящие от геогра-

фического района размещения предпри-

ятия;

– метеорологические условия в

производственных и административно –

бытовых помещениях, определяемые по

санитарным нормам;

– строительные чертежи (поэтаж-

ные планы, разрезы и фасады);

– технологические задания по ко-

личеству работающих, тепловыделения

от оборудования, от поступающих извне

изделий, от транспорта и пр.

Расход тепла на горячее водо-

снабжение рассчитывают на основании

технологического задания по количеству

работающих, с их подразделением на

группы производственных процессов.

Расход тепла на вентиляцию и

технологические нужды рассчитывается

на основании соответствующих заданий.

Примеры решения типовых задач

Задача 11.1

Дано:

= 0,273 м

= 0,259 м

= 10 ˚С

w = 5 м/с

ф = 150 ˚С

= 0,08 м

= 0,12 Вт/(м·К)

= 12000 Вт/(м

·К)

= 58,2 Вт/(м·К)

Определить тепловые потери 1 м паропровода d

273/259 мм, проложенного на открытом воздухе с темпера-

турой t

= 10 ˚

С и средней скоростью его движения

w = 5 м/с. По паропроводу передается насыщенный пар с

температурой ф = 150 ˚С. Тепловая изоляция паропровода

имеет толщину д

= 80 мм и коэффициент теплопроводности

= 0,12 Вт/(м·К).

При расчете принять коэффициент теплоотдачи от

пара к стенке трубы б

= 12000 Вт/(м

·К). Коэффициент те-

плопроводности стенки стальной трубы л

= 58,2 Вт/(м·К).

q – ?

149

Решение:

Удельные тепловые потери паропровода определяем по формуле (11.4):

q = (ф – t

)/R,

где

R = R

+ R

= =+++

нИн

Ив

Гвв

αππλπλαπ

⋅⋅

25,27443,014,3

273,0

433,0

12,014,32

259,0

273,0

2,5814,32

12000259,014,3

= 0,66 м·К/Вт.

Здесь d

= d

+ 2д

= 0,273 + 2·0,08 = 0,433 м;

= 11,6 + 7 w = 11,6 + 7 5 = 27,25 Вт/(м

·К).

Тогда

212

66,0

10150

−

=q Вт/м.

Задача 11.2

Дано:

h = 1,2 м

= 10 ˚С

= 1,75 Вт/(м·К)

Определить тепловые потери 1 м одиночного изоли-

рованного трубопровода, уложенного бесканально в грунт

на глубине h = 1,2 м.

Естественная температура грунта на уровне заложе-

ния трубы t

= 10 ˚С, а коэффициент теплопроводности

грунта л

= 1,75 Вт/(м·К). Остальные данные по паропрово-

ду взять из уловия задачи 11.1.

q – ?

Решение:

Поскольку h/d

= 1,2/0,433 > 1,25, то рассматриваем прокладку как прокладку глу-

бокого заложения и определяем полное термическое сопротивление (11.17):

R = R

+ R

= =+

ИГн

πλπλ

85,0

433,0

2,14

75,114,32

273,0

433,0

12,014,32

⋅

⋅⋅

= м·К/Вт.

Удельные тепловые потери:

165

85,0

10150

−

Вт/м.

Таким образом, по сравнению с воздушной прокладкой (задача 11.1) тепловые по-

тери одиночного трубопровода при бесканальной прокладке глубокого заложения и при

прочих равных условиях снижаются примерно на 22 %.

Задача 11.3

Дано:

b = 0,52 м

Определить тепловые потери 1 м паропровода, ука-

занного в задаче 11.2, если рядом с ним проложен точно та-

кой же паропровод. Расстояние между осями паропроводов

принять b = 0,52 м.

q – ?

Решение:

150

Термическое сопротивление изоляции и грунта для каждой трубы

R = R

= R

+ R

= 0,85 м·К/Вт.

Условное термическое сопротивление, вызываемое воздействием двух труб опре-

деляем по формуле (11.18):

142,0

52,0

2,12

1ln

75,114,32

1ln













⋅

⋅⋅













πλ

м·К/Вт.

Удельные тепловые потери каждой трубы:

141

142,085,0

10150

−

Вт/м.

Таким образом, при одновременной работе двух труб тепловые потери каждой тру-

бы для рассматриваемого в задаче случая на 15 % ниже, чем при работе одной трубы.

Задача 11.4

Дано:

d = 0,273 м

h = 1,8 м

b = 0,52 м

= 150 ˚С

= 70 ˚С

= 2 ˚С

= 0,116 Вт/(м·К)

= 0,07 м

= 0,04 м

= 1,75 Вт/(м·К)

Определить тепловые потери 1 м подающего и об-

ратного трубопроводов с наружным диаметром d

= 0,273 м,

проложенного бесканально (см. рисунок 11.7) в грунте на

глубине h

= 1,8 м с расстоянием между осями труб

b = 0,52 м. Температура теплоносителя в подающем трубо-

проводе ф

= 150 ˚С, а в обратном – ф

= 70 ˚С. Температура

грунта на глубине заложения труб t

= 2 ˚С. Коэффициент

теплопроводности изоляции л

= 0,116 Вт/(м·К), а толщина

ее на подающем трубопроводе д

= 0,07 м и на обратном –

= 0,04 м. Коэффициент теплопроводности грунта

= 1,75 Вт/ (м·К).

, q

, q – ?

Решение:

Так как h/d

и1

= 1,8/0,413 > 1,25, то расчет ведем по формулам для трубопроводов

глубокого заложения (d

и1

= d + 2д

= 0,273 + 2·0,07 = 0,413 м).

Термическое сопротивление подающего и обратного трубопроводов (11.17):

ИГ

πλπλ

828,0

413,0

8,14

75,114,32

273,0

413,0

116,014,32

⋅

⋅⋅

= м·К/Вт.

ИГ

πλπλ

624,0

353,0

8,14

75,114,32

273,0

353,0

116,014,32

⋅

⋅⋅

= м·К/Вт.

Здесь d

и2

= d + 2д

= 0,273 + 2·0,04 = 0,353 м

Условное термическое сопротивление, учитывающее взаимное влияние одной тру-

бы на другую (11.18):

117,0

52,0

8,12

1ln

75,114,32

1ln













⋅

⋅⋅













πλ

м·К/Вт.