样本问题-管道保温厚度的计算

样品问题陈述

计算输送蒸汽180度的管道所需的保温厚度(最小值)⁰C.管材尺寸为8"，保温外壁最高允许温度为50℃⁰C.管道温度范围保温材料导热系数取0.04 W/m·K。蒸汽的热损失每米管道长度必须限制在80w /m。

解决方案

这个示例问题的解决方案非常简单，如下所示。

按ld乐动体育appEnggCyclopedia热传导文章，

对于通过圆柱壁的径向传热，传热速率由下式表示:

对于给定的样本问题，

T₁= 50⁰C
T₂= 180⁰C
r₁= 8”= 8 × 0.0254 m = 0.2032 m
k = 0.04 W/m·k
N =圆柱的长度

Q/N =单位长度管道的热损失
Q/N = 80 W/m

因此，由上式将给定数值代入径向换热率方程，

80 = 2π × 0.04 × (180-50) ÷ ln(r)₂/ 0.2032)

ln(右₂/0.2032) = 2π × 0.04 × (180-50) / 80 = 0.4084

因此,r₂/ = r₁×e^0.4084
r₂/= 0.2032 × 1.5044 = 0.3057 m

因此，绝缘厚度= r₂- r₁
厚度= 305.7 - 203.2 = 102.5 mm

如果导热传热速率大于保温壁外的对流传热速率，则外保温壁温度将升至50以上，因此保温厚度上应留有一定的余量⁰因此，导热传热速率应该被限制在比这个示例问题中使用的估计值更低的值。本例题的目的是说明径向热传导的计算，实际计算保温厚度时也需要考虑保温墙外的对流换热。