ДЗ 2: Теплопередача вариант 3

По горизонтальному стальному трубопроводу, внутренний диаметр которого D₁ и D₂ соответственно, движется вода со средней скоростью w_ж1. Средняя температура воды t_ж1. Трубопровод изолирован асбестом и охлаждается посредством естественной конвекции сухим воздухом с температурой t_ж2.

1. Определить наружный диаметр изоляции, при котором на внешней поверхности изоляции устанавливается температура t_ст3.
2. Определить линейный коэффициент теплопередачи от воды к воздуху k_l, (Вт/(м ∙ К));
3. Определить потери теплоты с 1 м трубопровода q_l, (Вт/м)
4. Определить температуру наружной поверхности стального трубопровода t_ст2, ℃.
5. Целесообразно ли в рассматриваемом случае применять для тепловой изоляции асбест?

При решении задачи учитывать, что термически стабилизированы, между наружной поверхности трубопровода и внутренней поверхностью изоляции идеальный контакт.
Считать, что теплопроводность стали 50 Вт/(м ∙ К) и асбеста 0,106 Вт/(м ∙ К) не зависит от температуры.
Наружный диаметр изоляции должен быть рассчитан с такой точностью, чтобы температура на наружной поверхности изоляции отличалась от заданной не более чем на 5 градусов.
Необходимые данные приведены в таблице 21.14.