Расчет мощности греющего кабеля и теплопотерь трубопровода
Формула для расчета
На улице объектами для обогрева зачастую являются трубопроводы, поэтому расчеты теплопотерь выполняются для цилиндрической стенки. Отличие от передачи тепла через плоскую стену состоит в том, что плотность теплового потока по мере удаления от нагретой трубы будет уменьшаться в связи с увеличением площади изотермической поверхности пропорционально радиусу.
Для определения требуемой мощности и количества ниток (витков) нужно найти теплопотери трубопровода при наружной температуре воздуха наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92, tн5 °С. Найти это значение можно в нормативном документе «СП 131.13330 Строительная климатология» таблице 3.1 «Климатические параметры холодного периода года», графа 5, согласно вашему городу.
Тепловые потери с одного метра трубы определяются по формуле Фурье, приведенной в учебнике «Проектирование и эксплуатация систем электрического обогрева в нефтегазовой отрасли. Авторы: Николай Хренков, Михаил Струпинский, Александр Кувалдин» под номером 2.6
где: T1 — температура на наружной поверхности трубопровода (принимаем равной температуре теплоносителя), К или °С;
T2 — температура на поверхности тепловой изоляции толщиной дельта «δ» (принимаем равной температуре наружного воздуха), К или °С;
d1 — наружный диаметр трубопровода, м;
d2 — диаметр по теплоизоляционному слою, где d2=d1+2δ, м;
λ — теплопроводность изоляции, Вт/м*К;
δ — толщина изоляции, м;
Rtu— термическое сопротивление цилиндрической стенки, м*К/Вт, определяемое по формуле:
Для определения требуемой мощности и количества ниток (витков) нужно найти теплопотери трубопровода при наружной температуре наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92, tн5 °С. Найти это значение можно в нормативном документе «СП 131.13330 Строительная климатология» таблице 3.1 «Климатические параметры холодного периода года», графа 5, согласно вашему городу.
Примеры использования формулы
Изоляция: ППУ толщиной 55,5 мм;
Труба стальная: 114х6,0 мм;
T1= tн5= -45°C;
T2= 5°С;
δ= 0,0555 м;
d1=0,114 м;
λ= 0,028 Вт/м*К.
Значение 12,93 Вт/м нужно умножить на 30% запас мощности, итого получаем 16,83 Вт/м.
Теперь повторим расчет, для труб диаметра 219х8,0 мм; 325х8,0 мм и изоляции толщиной 48 мм и 62 мм.
Также требуется умножить на 30% запас мощности. Сведем полученные результаты в таблицу.
| Толщина изоляции, мм | Диаметр трубы | Теплопотери, Вт/м | |
|---|---|---|---|
| 1 | 55,5 | 144х6,0 | 16,83 |
| 2 | 48 | 219х8,0 | 31,44 |
| 3 | 62 | 325х8,0 | 35,36 |
Если вам была полезна эта статья — оставьте комментарий, спасибо.
Список литературы
- Проектирование и эксплуатация систем электрического обогрева в нефтегазовой отрасли Книга, А. Б. Кувалдин, Н. Н. Хренков. 2015 г