Tag Archives: instalacja

Obliczanie strat ciepła przewodów

Obliczanie strat ciepła przewodów

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:

1

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

Całkowity opór ciepła można obliczyć z zależności:

2

gdzie:
R– opór przejmowania ciepła po stronie wewnętrznej przewodu
Rs – opór przewodzenia w ściance przewodu
Rλ – opór przewodzenia izolacji
Re – opór przejmowania ciepła po stronie zewnętrznej przewodu do otaczającego powietrza

Obliczanie oporu przejmowania ciepła po stronie nośnika ciepła

3

gdzie:
dw – średnica wewnętrzna przewodu [m]
ha – 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 ha, a tym samym mniejsza wartość oporu. Współczynnik przejmowania ciepła [ha] 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)

4

gdzie:
λ – współczynnik przewodzenia ciepła materiału
dz – średnica zewnętrza przewodu [m]
dw – średnica wewnętrzna materiału [m]

Opór przejmowania ciepła ze zewnętrznej powierzchni materiału

5

gdzie:
he – współczynnik przejmowania ciepła po stronie zewnętrznej przewodu
d– średnica zewnętrzna przewodu

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

6

gdzie:
hf – współczynnik przejmowania ciepła na drodze radiacji
hk – współczynnik przejmowania ciepła  na drodze konwekcji

Współczynnik przejmowania ciepła na drodze radiacji opisuje równanie:

7

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

Współczynnik przejmowania ciepła na drodze konwekcji opisuje równanie:

8

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

źródło:
1) www.instsani.pl