CC BY
13УДК 662.99
Сергеева А.В.
Бакалавр кафедры тепломассообменных процессов и установок ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский университет «МЭИ»
(Россия, г. Москва)
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ТЕПЛООТДАЧИ С ПОВЕРХНОСТИ ТЕПЛОПРОВОДА
Аннотация: в данной статье методом сравнительного анализа исследуется зависимость теплоотдачи с наружной поверхности теплопровода от температур теплоносителя и окружающей среды, от температуры наружной поверхности теплопровода, от наружного диаметра теплопровода и скорости ветра.
Ключевые слова: тепловая изоляция, тепловой поток, тепловой расчет, тепловые сети, теплопровод, теплопроводность, термическое сопротивление, толщина теплоизоляционного слоя.
Расчеты проводились при температурах наружной поверхности теплопровода ^ = 60 °С и среднегодовой температуре наружного воздуха ^ = -2оС. Свойства воздуха в расчетах задавались при температуре воздуха вдали от поверхности ¿в = -2оС. Наружные диаметры теплопроводов изменялись в пределах ^=0,05-0,8 м. В указанных пределах значения чисел Грасгофа и Рейнольдса не выходили за рекомендованные в [1] значения.
Скорость ветра, м/с
Рисунок 1. Зависимость коэффициента теплоотдачи от скорости ветра для различных наружных диаметров теплопровода. Среднегодовая температура наружного воздуха -2оС, температура поверхности 60оС.
Точки - расчет по уравнению при диаметрах: ♦ - (1= 0,05 м; ▲ - (1= 0,1 м: • - с1= 0,2 м ^ - 0,3 м; И - 0,5 м; * - 0,8 м; красная линия - расчет по приближенной формуле.
Результаты расчетов коэффициента теплоотдачи по зависимости для смешанной конвекции сравнивались с результатами расчетов по приближенной формуле. Сравнение проводилось в виде относительного отклонения:
К -априбл )/ас по [2],
ас - коэффициент теплоотдачи при смешанной конвекции; а бл- коэффициент теплоотдачи по расчету по приближенной формуле [1].
0,50
01 0,00
5
X
а) х О
ь -0,50 о а) о
X
л
5 -1,00
-1,50
-2,00
0,2 . ♦ ► 1 0,2
А 1 • 1
4 ► . . < • ♦
-0,1 -0,2 « , 1 __Я.__ | ♦ ■ ► 1 ----- -0,2
▲ • < ♦ А
• 1 1 ♦
■
4 6 8
Скорость ветра, м,с
10
12
Рис. 2. Относительное отклонение расчета коэффициента теплоотдачи по приближенной зависимости от расчета по зависимости для смешанной конвекции:
К -априбл )/ас Среднегодовая температура наружного воздуха -2оС, температура
поверхности 60оС. Точки - расчет по уравнению. ♦ - й= 0,05 м; ▲ - й= 0,1 м; • - d= 0,2 м;
♦ - 0,3 м; Ш- 0,5 м; * - 0,8 м;
На рис.3. выделены области изменения наружных диаметров теплопровода и скоростей ветра, при которых получены сопоставимые
результаты в пределах К ^^ )Ч=±10% и К ^^ )/ас=±20%.
0
2
Рис. 3. Диаграмма относительных отклонений расчетов по формуле для смешанной конвекции и по приближенной формуле. Сплошные линии - отклонение в
пределах 10% ((ас -аПрибл )/а с = ±10%). Пунктирные линии - отклонение в пределах 20%
( (ас -априбл )/ас = ±20%).
Заключение: Из анализа полученных данных можно сделать вывод, что расчет коэффициента теплоотдачи по формулам вынужденной конвекции можно выполнять при следующих условиях:
- для диаметров теплопроводов от 0,05 до 0,8 м и скоростях ветра от 3 до
10 м/с;
- для диаметров теплопроводов от 0,05 до 0,4 м и скоростях ветра от 2 до
10 м/с;
- для диаметров теплопроводов от 0,05 до 0,1м и скоростях ветра от 1 до
10 м/с.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. Учебник для вузов. Изд. 4-е, перераб. М., «Энергия», 1975. -376 с.
Свод правил СП 61.13330.2012. Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов. Актуаализированная редакция СНиП 41-03-2003.
Sergeeva A.V.
Bachelor of the Department of Heat and Mass Transfer Processes and Installations National Research University MPEI (Russia, Moscow)
DETERMINATION OF HEAT TRANSFER COEFFICIENTS FROM THE SURFACE OF A HEAT PIPE
Abstract: in this article, by the method of comparative analysis, the dependence of heat transfer from the outer surface of the heat conductor on the temperatures of the coolant and the environment, on the temperature of the outer surface of the heat conductor, on the outer diameter of the heat conductor and wind speed is investigated.
Keywords: thermal insulation, heat flux, heat calculation, heating networks, heat pipe, thermal conductivity, thermal resistance, thickness of the heat-insulating layer.
