Загрузите файл «Шаблон Л.р.1.xlsx» и введите на рабочем листе 2 Excel в таблицу «Исходные данные» значения согласно Вашему варианту задания из табл. 1 (неуказанные в таблице входные переменные выбираются самостоятельно в пределах допустимых ограничениями значений).
Значение коэффициента теплоотдачи к хладоносителю внутри трубопровода следует вводить, имея в виду фазовое состояние среды, например для неконденсирующегося пара – порядка (10…100) Вт/(м2∙К), для жидкости – порядка 1000 Вт/(м2∙К).
Таблица 1
Исходные данные
Наименование | Первая цифра варианта | |||||||||
0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
,°С | –10 | –5 | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | –15 |
,°С | –20 | –15 | –10 | –20 | –10 | –15 | 0 | –20 | –15 | –30 |
, % | 80 | 70 | 90 | 80 | 60 | 70 | 80 | 75 | 90 | 70 |
Наименование параметра | Вторая цифра варианта | |||||||||
0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
Тип изоляции * | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
Фазовое состояние холодной среды ** | Ж | П | Ж | П | Ж | П | Ж | П | Ж | П |
* 1 – ППУ-ЭР; 2 – ПСБ-С; 3 – ПС-4; 4 – плиты минераловатные;
5 – плиты вермикулитовые.
** Ж – жидкость; П – пар.
Диаметр неизолированного трубопровода для транспортировки жидкого хладоносителя, при прочих равных условиях, обычно имеет меньшие значения, чем для транспортировки хладоносителя в паровой фазе, хотя, разумеется, в зависимости от назначения трубопровода диаметры могут быть самыми разными. Выбор диаметра неизолированного трубопровода (мм) осуществляется по ГОСТ 8372–74 и ГОСТ 8374–74 из ряда: 14, 18, 25, 32, 38, 45, 57, 76, 89, 108, 133, 159, 219, 273, 325, 377, 426, 480, 530. Толщина стенок труб находится в диапазоне 2…8 миллиметров.
Характеристики материала изоляции выбирают из таблицы П1 приложения. Там же приведены данные по упругости насыщенного водяного пара надо льдом и водой (таблицы П2 и П3). Эти табличные данные необходимо представить в виде аппроксимирующих зависимостей:
(1.9) | |
(1.10) |
По формулам (1.9) определяют давление насыщения пара, находящегося во влажном воздухе и имеющего температуру, равную температуре воздуха. По формулам (1.10) определяют температуру насыщенного водяного пара по его парциальному давлению у поверхности изоляции, которая соответствует температуре точки росы.
Занесите в ячейки столбца «Формула/Результат» таблицы «Решение», находящейся на рабочем листе 2, соответствующие формулы.
Для определения наружного диаметра изоляции используется трансцедентное уравнение (1.4), в котором искомое значение входит как в правую, так и в левую его части. Для численного его решения сначала задаёмся значением , а затем рассчитываем его по этому уравнению. Если невязка (разность между заданным и найденным значениями) отлична от нуля, то с помощью утилиты «Подбор параметра» (Данные/Работа с данными/Анализ «что-если»/Подбор параметра) добиваемся равенство невязки нулю. Найденное таким путём значение является искомым решением.
Влияние каждого из перечисленных в задании параметров необходимо исследовать не менее чем в пяти точках, выбранных в пределах множества допустимых значений.
При проведении численного исследования для каждого варьируемого параметра составляется таблица, в которую записываются значения исследуемого параметра и соответствующие ему значения , число стандартных слоев изоляции п, , .
Полученные табличные результаты представьте в графической форме и сделайте выводы.
Вопросы для самопроверки
1. На каких процессах и уравнениях основана математическая модель тепловой изоляции холодного трубопровода?
2. Как формулируется условие отсутствия конденсации влаги на поверхности холодного трубопровода, и в каком виде оно используется в математической модели?
3. С какой целью изолируют холодные трубопроводы?
4. Почему нежелательна конденсация влаги на поверхности холодного трубопровода?
5. Почему для трубопровода, по которому течёт жидкий хладоноситель, изменение значения коэффициента теплоотдачи a вн слабо влияет на значение минимальной толщины изоляции В из, при которой отсутствует конденсация влаги?
6. Какой вид имеет уравнение теплоотдачи для определения линейной плотности теплового потока от воздуха к наружной поверхности тепловой изоляции?
7. Какие допущения приняты в модели?
8. Для чего используют утилиту «Подбор параметра», и как ей пользоваться?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2