ДЗ: Теплопередача вариант 18

Условие. По горизонтальному стальному трубопроводу, внутренний и наружный диаметры которого D₁ и D₂ соответственно, движется вода со средней скоростью w_f1. Средняя температура воды t_ж1. Трубопровод изолирован асбестом и охлаждается посредством естественной конвекции сухим воздухом с температурой t_ж2.

Определить:

1. Наружный диаметр изоляции D₃, мм, при котором на внешней поверхности изоляции устанавливается заданная температура t_ст3.
2. Линейный коэффициент теплопередачи от воды к воздуху k_l, Вт/(м∙К).
3. Потери тепла с одного погонного метра трубопровода q_l, Вт/м.
4. Температуру наружной поверхности стального трубопровода t_ст2,⁰С.

Целесообразно ли в рассматриваемом случае применять для тепловой изоляции асбест, т.е. приводит ли асбестовая изоляция к уменьшению теплового потока с поверхности трубопровода?

При решении задачи принять следующие упрощающие предположения:

- течение воды в трубопроводе является термически стабилизированным;

- между наружной поверхностью стального трубопровода и внутренней поверхностью изоляции существует идеальный тепловой контакт;

- считать, что теплопроводность стали l₁ = 50 Вт/(м∙К) и асбеста l₂ = 0,106 Вт/(м∙К) не зависят от температуры.

Наружный диаметр изоляции должен быть рассчитан с такой точностью, чтобы температура наружной поверхности изоляции отличалась от заданной не более, чем на 0,1⁰С.

Необходимые для выполнения задания данные приведены в таблице исходных данных в соответствии с номером варианта.