Tag Archives: przewód jednowarstwowy

Obliczanie strat ciepła przewodów czyli inaczej dobór izolacji cieplnej

Obliczanie strat ciepła rurociągów cieplnych sprowadza się do wykonania następujących obliczeń:

• obliczenie lub ustalenie temperatur nośnika ciepła, temperatury w pomieszczeniu, temperatury zewnętrznej powierzchni przewodu, gruncie otaczającym (przy przewodach poprowadzonych w ziemi
• obliczenie strat ciepła w przewodzie w warunkach roboczych
• określenie temperatury na końcu przewodu (określenie spadku temperatury)
• dobór grubości i rodzaju izolacji

Strata ciepła do otoczenia z przewodu prowadzącego czynnik grzejny może być obliczona ze wzoru:

gdzie:
l- długość odcinka w [mm]
t_śr – średnia temperatura czynnika grzejnego w rozpatrywanym odcinku [K]
t_e – średnia temperatura otoczenia [K]
R – suma oporów przepływu ciepła pomiędzy otoczeniem a czynnikiem grzejnym [mK/W]

Całkowity opór ciepła można obliczyć z zależności:

gdzie:
R_a – opór przejmowania ciepła po stronie wewnętrznej przewodu
R_s – opór przewodzenia w ściance przewodu
R_λ – opór przewodzenia izolacji
R_e – opór przejmowania ciepła po stronie zewnętrznej przewodu do otaczającego powietrza

Obliczanie oporu przejmowania ciepła po stronie nośnika ciepła

gdzie:
d_w – średnica wewnętrzna przewodu [m]
h_a – współczynnik przejmowania ciepła po stronie wewnętrznej przewodu [W/m²K]

Opór przejmowania ciepła po stronie nośnika zależy  w dużej mierze od prędkości przepływu wody. Im większa – tym większy h_a, a tym samym mniejsza wartość oporu. Współczynnik przejmowania ciepła [h_a] waha sie od 250 dla przepływu laminarnego do nawet 10000 dla przepływu burzliwego. W warunkach instalacji, przy prędkościach przepływu rzędu 1m/s panują warunki burzliwe, tym samym wartość Ra jest pomijalnie mała.

Opór przewodzenia ciepła dla przewodu jednowarstwowego (rury lub izolacji)

gdzie:
λ – współczynnik przewodzenia ciepła materiału
d_z – średnica zewnętrza przewodu [m]
d_w – średnica wewnętrzna materiału [m]

Opór przejmowania ciepła ze zewnętrznej powierzchni materiału

gdzie:
h_e – współczynnik przejmowania ciepła po stronie zewnętrznej przewodu
d_z – średnica zewnętrzna przewodu

Przekazywanie ciepła od przewodu do otoczenia odbywa sie na drodze promieniowania i konwekcji, dlatego wartość h_e można obliczyć ze wzoru:

gdzie:
h_f – współczynnik przejmowania ciepła na drodze radiacji
h_k – współczynnik przejmowania ciepła  na drodze konwekcji

Współczynnik przejmowania ciepła na drodze radiacji opisuje równanie:

gdzie:
ε – emisyjność powierzchni zewnętrznej przewodu (przyjmuje wartości od 0-1, dla stali =0,77)
σ – 5,67×10^-8W/m²K⁴
τ_e – temperatura powierzchni przewodu
te – temperatura otoczenia

Współczynnik przejmowania ciepła na drodze konwekcji opisuje równanie:

gdzie:
ti- temperatura otoczenia [K]
τ_e – temperatura powierzchni przewodu [K]
  średnica zewnętrzna izolacji [m]

źródło:
1) www.instsani.pl