Задача №7

Сравните среднегодовое снижение температуры пара в конце паропроводов, проложенных в

цехе и вне его на эстакаде и не имеющих внешнего влагоизолирующего слоя изоляции, при следующих исходных данных:

1. Параметры перегретого пара на входе в паропровод

P1 – давление

t1 - температура

h1 – энтальпия

υ1 - удельный объем

ts1 – температура насыщения

cp - удельная теплоемкость

2. Скорость пара wП

3. Длина паропровода

l₁- длина паропровода, проложенного в цехе

l₂- длина паропровода, проложенного вне цеха на эстакаде

4. Диаметр паропровода D

5. Среднегодовое количество осадков Hос, мм

Среднегодовая скорость ветра wв

6. Среднегодовые температуры: tвн – внутри цеха

t_нар<0 °С – вне цеха

7. Термическое сопротивление изоляции R_из.

В приближенных расчетах можно принимать температуру стенки внутри паропровода, равную

температуре пара, а коэффициенты конвективной теплоотдачи рассчитывать:

для цилиндрических поверхностей диаметром до 2 м внутри помещения:

α_н= 8,4+ 0,05(t_стн–t_в)

где t_стн - температура наружной поверхности изоляции

для цилиндрических поверхностей диаметром до 2 м вне помещения

α_н=10 + 6

Решение

1. Рассматриваем паропровод, проложенный в цехе

1.1 Определим удельный тепловой поток с поверхности паропровода q1

Пренебрегаем термическим сопротивлением металлической стенки паропровода.

Решая совместно приведенные выше уравнения , определяем q1 – удельный тепловой поток

с 1 м2 паропровода.

1.2 Определим температуру пара в конце паропровода.

Q₁= q₁*F₁

F₁=π *D*l₁

F₁ - площадь поверхности паропровода

G - расход пара в паропроводе

Решая совместно последние четыре уравнения, определяем t_вых – температура пара на выходе из паропровода. Полученное значение t_вых сравниваем с температурой насыщения пара ts1 и делаем вывод овозможной конденсации пара.

2. Рассматриваем паропровод, проложенный вне цеха.

Так как паропровод проложен вне цеха и не имеет влагоизолирующего слоя изоляции, то наего поверхность будут попадать и испаряться осадки.

2.1 Определим количество осадков, попадающих на поверхность паропровода

Считаем, что осадки попадают только на верхнюю половину паропровода, следовательно,площадь, на которой происходит осаждение, равна:

Объем осадков, попавших на паропровод:

Среднегодовая удельная скорость (на 1 м²

²) выпадения осадков:

где ρ_вод- плотность воды

n - число часов работы паропровода в году.

2.2. Определим удельный тепловой поток с поверхности паропровода q₂

При среднегодовой температуре вне цеха t_нар<0°С осадки будут в виде снега.

Тепловой поток с поверхности паропровода будет складываться из теплового потока за счет

конвекции и сублимации.

где r_субл- теплота сублимации льда при температуре t_нар (из справочника)

α_н=10 + 6

Решая совместно последние два уравнения, определяем q2 – удельный тепловой поток с 1 м²

паропровода.

2.3 Определим температуру пара в конце паропровода

Q₂= q₂*F₂

F₂=π *D*l₂

F₂- площадь поверхности паропровода

G - расход пара в паропроводе

Решая совместно последние четыре уравнения, определяем t_вых – температура пара на выходе из паропровода.

Полученное значение t_вых сравниваем с температурой насыщения пара ts1 и делаем вывод овозможной конденсации пара.