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如何計算介質溫度隨管道長度的變化
2024-07-30 16:33:31

化工生產物料輸送過程中,由于物料與外界存在著溫度差,將不可避免的導致熱量損失或冷量損失,這不僅會造成經濟損失,還會影響管道系統的安全穩(wěn)定運行,所以我們就有必要知道單位管長的熱損失及物料溫度隨管長的變化,這樣才能采取針對性措施保證管網的安全。如蒸汽輸送管道,管道熱損失太大時會導致蒸汽發(fā)生冷凝現象,若未及時排除管網中的冷凝水,則會產生水擊現象,嚴重時破壞管道,那么應該在管道哪個位置設置疏水閥才能及時排除冷凝水呢?低溫液體如LNG、液氮等,在管道輸送過程當中,盡管有一定的過冷度,但冷量損失超過其過冷量時會出現相變,造成低溫液體的損失,還可能會導致管網超壓,那么應該在管道哪個位置設置安全閥才合理呢?今天這篇文章將會給大家?guī)碓敿毜慕獯稹?/span>

假設,圓形管道當中物料的溫度為T℃,外界空氣溫度為ta℃,則物料與空氣之間的傳熱量可表示為 

其中,R示傳熱總熱阻,包括料到管內壁的對流熱阻,管內壁到管外壁的熱傳導熱阻,管外壁到保溫層外壁的熱傳導熱阻,管外壁到大氣的綜合傳熱熱阻。

對式1進行全微分,可得


物料經管道輸送L米距離之后,因熱損失自身溫度不可避免的升高或降低,假設物料初始溫度為,沿管道長度輸送L米之后的溫度為,則在這段距離上的熱損失量為

利用MATLABPolymath等數學軟件聯立式2和式5就可以得到每米管長的熱損失及物料溫度隨管長的變化。

例:今有一分子篩再生管道,輸送13.9Kg/s182℃的污氮氣,其管長約為35m,導熱系數為45W/m.℃,管內徑為0.902m,壁厚為9mm,保溫層厚度為100mm,導熱系數為0.18W/m.℃,外界大氣溫度為9.0℃,空氣流速大概為5m/s。在32m處有一在線熱電偶溫度計實時測量溫度,顯示值為179℃,計算值為179.8℃,計算值與實際值之間吻合的非常好,誤差主要體現在現場當時的風速、環(huán)境溫度等導致的綜合傳熱系數的偏差,保溫材料的完整性及其包在管道上的嚴密性導致的保溫層熱阻的偏差等方面。但模型計算誤差完全可以滿足在工業(yè)實際生產當中的要求。









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