Тепломассообмен. Критический диаметр тепловой изоляции

1. Тепломассообмен 4

Критический диаметр тепловой
изоляции

2. Тепловая изоляция

Теплоизоляционными называются материалы,
теплопроводность которых не превышает величины
0,25 Вт/(мК).
● Естественная изоляция (природная): асбест, слюда, пробка.
● Предварительно обработанная: асбослюда, шлаковата,
стекловата, пенопласт, пеношлакобетон.
Теплоизоляционные свойства последним из перечисленных
материалов придает наличие в них мелких воздушных пузырьков или прослоек воздуха. В них из-за малости размеров,
конвекция отсутствует и теплота передается только теплопропроводностью, порядок которой для воздуха при атмосферных
условиях порядка 0,025 Вт/(мК), то есть на порядок ниже
величины, приведенной выше для теплоизоляции.

3. Альфолевая изоляция

Воздух
Стенка
Алюминиевая
фольга
(альфоль)
Пенопласт
Стенка
Q

4. Термическое сопротивление теплопере- дачи через изолированный трубопровод

Термическое сопротивление теплопередачи через изолированный трубопровод
Линейное термическое сопротивление теплопередачи через
двухслойную цилиндрическую стенку:
d
1
1 d2
1
1
R
n
n из
.
1d1 2 d1 2 из d 2 2 dиз
В выражении (1):
при:
dиз var
(1)
1
1 d2
R1
n Const;
1d1 2 d1
(2)
dиз
1
var.
d 2 2 dиз
(3)
R 2 R3
1
2 из
n
Из (3) видно, что с увеличением диаметра изоляции d
из
термическое сопротивление R растет, а R падает.
2
3

5. Зависимость линейного термического сопротивления от диаметра изоляции

R
R
R2
d2
dкр
0
R3
R1
dиз

6. Исследование функции (3) на минимум

Из предыдущих двух слайдов следует, что минимальному
термическому сопротивление при d
соответствуют
кр
максимальные теплопотери.
Для определения критического диаметра изоляции надо
исследовать функцию (3) на минимум, а именно:
d
d
1
1
[
n( из )
] 0
,
d (dиз ) 2 из
d 2 2 dиз
или в виде
d
1
1
[
( ndиз nd2 )
] 0.
d (dиз ) 2 из
2 dиз
Тогда при
из Const;d2 Const; 2 Const,
и с учетом
1 1
x x
( nx)' ;( )'
1
;( nd2 )' 0,
2
x
имеем:

7. Выбор эффективной изоляции трубопроводов

1
1
1
0.
2
2 из d кр 2 d кр
После сокращения на
или
2dкр 2 из 0,
:
dкр
1
2 из
1
0,
2 d кр
откуда критический диаметр изоляции:
dкр
2 из
2
.
Из следующего слайда видно, что при
эффективная
а при
dкр d2
q 2 q 1
,
- малоэффективная.
dкр d2
- изоляция

8. Критический диаметр изоляции

q
q 1max
rкр1
q 1
q 2max
q 2
rкр2
0
r1
r
r2
rиз