حساب انخفاض درجة الحرارة في الأنابيب والخزانات
Thread Content
الحساب الأول: لفترة طويلة، كنا نقوم بحساب خسائر التبريد في الأنابيب المعزولة، ولم تأخذ معايير العزل في الاعتبار حساب انخفاض درجة الحرارة في الأنابيب غير المعزولة. ربما لا تكون الأنابيب غير المعزولة شائعة في مجال الإنتاج الصناعي، لكن هناك مشكلات من هذا النوع في الحياة اليومية؛ على سبيل المثال، يوجد جهاز تسخين المياه في مطبخي، والمسافة بين المطبخ والحمام لا تتجاوز 10 أمتار، ومن المفترض ألا تكون الأنابيب طويلة جدًا. لكن درجة حرارة الماء الساخن في صنبور المطبخ مرتفعة جدًا، حوالي 60-70 درجة مئوية، بينما درجة حرارة الماء الساخن في صنبور الحمام منخفضة جدًا، وتقدر بحوالي 40 درجة مئوية. فهل يمكن حساب هذا الفرق الكبير في درجات الحرارة باستخدام معادلة، بافتراض أن الأنابيب معرضة للهواء؟ بعض المشاكل التي يجب حلها: أ. مواد الأنابيب الشائعة: الفولاذ الكربوني والـPVC. يمكن العثور على قيم موصلية الحرارة للفولاذ في الكتيبات العادية، لكن لا توجد بيانات موثوقة بشأن موصلية الحرارة وقيم اللون الأسود لأنابيب الـPVC. ب. كيف يتم حساب معامل نقل الحرارة لأنابيب الفولاذ وأنابيب PVC والهواء؟ في معايير العزل الحالية، تُحسب معاملات نقل الحرارة استنادًا إلى صيغ تخص هياكل العزل التي تحتوي على مواد عازلة وطبقة حماية على السطح، ولم يتم توضيح ما إذا كان يمكن تطبيق هذه الصيغ على الأنابيب المعرضة للهواء مباشرةً. لقد أخبرني البعض بأن معامل نقل الحرارة لمادة PVC هو 0.23، لكن لا يمكن العثور على قيمة اللون الخاصة بمادة PVC، مما يجعل من المستحيل حساب معامل نقل الحرارة بدقة. لذا، أتمنى من الخبراء تقديم بعض النصائح. الحساب الثاني: خزانات التخزين من المعدات الشائعة في المجال الصناعي، ويتم تبريد هذه الخزانات عبر ثلاثة أجزاء: السقف المقوس، والجزء الأسطواني، والقاعدة. بالنسبة لهيكل السقف المقوس، لا يوجد صيغة محددة لحساب معامل نقل الحرارة، فهل يمكن استخدام صيغة الألواح المسطحة بدلاً منها؟ لا يوجد معيار أو طريقة دقيقة لحساب تبديد الحرارة من قاع الخزان. بعض خزانات التخزين لها متطلبات بشأن انخفاض درجة الحرارة، مثل عدم تجاوز انخفاض درجة الحرارة 2 درجة مئوية خلال 24 ساعة. إن الحساب في كلا الجانبين أمر ملح للغاية، وأتساءل كيف يتم حل هذه المشكلة من قبل الجميع.
أنا أيضًا أريد أن أعرف، من فضلكم: D:D:D:D
يمكن الرجوع إلى HG/T20570.11-95 لحساب القيمة； يمكن الرجوع إلى الجزء الأول من كتاب “دليل تقنيات تصميم نقل النفط والغاز في حقول النفط”، في الفصل الرابع، حيث يوجد قسم مخصص لموضوع عزل خزانات النفط. في الواقع، يتمثل حساب نقل الحرارة في تحديد معامل نقل الحرارة، وهو بدوره يتطلب تحديد خمسة عناصر تؤثر على نقل الحرارة (مقاومة الحرارة للوسط الساخن، ومقاومة الحرارة للوسط البارد، ومقاومة الحرارة الناتجة عن الأوساخ على سطح الوسط الساخن، ومقاومة الحرارة الناتجة عن الأوساخ على سطح الوسط البارد، ومقاومة الحرارة الخاصة بوسط نقل الحرارة نفسه). من السهل تحديد كل عنصر على حدة.
نعم، طريقة حساب معامل نقل الحرارة هي العامل الأساسي
السؤال الأول: حساب بسيط، وفقًا لمعيار SH/T3010_2013
سمك العزل حوالي 0، ولا يمكن الحصول على بيانات أخرى، مثل ما هي قيمة موصلية الحرارة لمادة PVC وقيمة اللون الأسود؟
يرجى الرجوع إلى المعادلات الواردة في SH/T3010_2013؛ فإن كمية فقدان الحرارة تتعلق بمعامل التبادل الحراري على السطح، ودرجة حرارة المادة، ودرجة حرارة البيئة المحيطة. وهذا ينطبق على الأنابيب المعدنية، وهو حساب بسيط، لا داعي لتعقيده
ماذا لو كانت أنابيب PVC؟ بالتأكيد، مادة PVC تختلف عن المعدن
لقد قمت بفحص الطرق أو المعايير التي اقترحها الآخرون، وفيما يلي ملخص: 1. لا يوجد حساب لانخفاض درجة الحرارة في الأنابيب نتيجة عدم وجود عزل حراري، كما أن جميع معايير العزل الحراري لم تذكر ذلك； لأن معظم المجالات الصناعية تحتاج إلى عزل حراري، ولم يتم أخذ في الاعتبار انخفاض درجة الحرارة في غياب العزل ； 2. انخفاض درجة حرارة خزانات النفط؛ لقد قمت بحساب تقريبي، وإذا لم يتم استخدام أي وسائل للتدفئة، فإن انخفاض درجة الحرارة سيكون كبيرًا. لقد راجعت “دليل تقنيات تصميم نقل النفط والغاز في حقول النفط”， ويتضح أنه عادةً ما يتم تزويد هذه الخزانات بأجهزة تدفئة ； من الصعب الاعتماد فقط على هياكل العزل لتلبية متطلبات انخفاض درجة الحرارة.
"انخفاض درجة حرارة خزانات النفط؛ لقد قمت بحساب تقريبي بنفسي، وإذا لم يتم اتخاذ تدابير للتدفئة، فإن معدل الانخفاض سيكون كبيرًا جدًا، ومن الصعب جدًا الاعتماد على هيكل العزل وحده لتلبية متطلبات خفض درجة الحرارة. هذا القول ناقص للغاية. في تصميم المشاريع، إذا لم يكن من المطلوب أن تكون خسارة الحرارة محدودة جدًا (أي أن انخفاض درجة الحرارة ضئيل)، فيكفي استخدام عزل حراري. ويتم تحديد سمك العزل وفقًا للمعيار SH/T3010_2013
يُستخدم حساب فقدان الحرارة في الأنابيب الضوئية أيضًا في المجال الهندسي؛ فعلى سبيل المثال، بعد نقل الأنبوب الضوئي لمسافات طويلة، وفي ظروف درجة الحرارة المنخفضة، تنخفض درجة حرارته. وللحفاظ على استقرار درجة الحرارة، من الضروري تركيب مبردات، وعند تصميم هذه المبردات، يجب حساب مقدار فقدان الحرارة في الأنبوب الضوئي
هل يوجد في الطابق العلوي طريقة لحساب انخفاض درجة الحرارة الناتج عن عدم عزل هذه الأنابيب الضوئية؟
يعتبر حساب تبديد الحرارة في الأنابيب الضوئية من نوع نقل الحرارة عن طريق الإشعاع والتيار، ويمكن الرجوع إلى الحسابات المتعلقة بـ “نقل الحرارة عن طريق الإشعاع والتيار” في كتاب “مبادئ الهندسة الكيميائية، الجزء الأول”. المفتاح في هذا الحساب هو حساب معامل نقل الحرارة الناتج عن الإشعاع والتيار معًا، حيث يكون معامل نقل الحرارة الناتج مجموع معامل نقل الحرارة عن طريق الإشعاع ومعامل نقل الحرارة عن طريق التيار. أما معامل نقل الحرارة عن طريق الإشعاع فهو يعتمد على معامل الإشعاع ودرجة حرارة السطح الخارجي ودرجة حرارة البيئة المحيطة، ويمكن الاطلاع على الصيغ المتعلقة بهذا الأمر. أما الجزء الصعب فهو حساب معامل نقل الحرارة عن طريق التيار، ويوجد في كتاب “مبادئ الهندسة الكيميائية” صيغ لحساب ذلك (في حالات التيار الطبيعي والتيار القسري)، وهي صيغ معقدة للغاية. يمكن أيضًا الرجوع إلى معامل التسخين الناتج عن الإشعاع والتبادل الحراري بالتيار الحراري في “دليل تصميم وتركيب أنابيب المعدات الكيميائية البترولية، الجزء الأول: التصميم والحسابات”， وذلك من خلال استخدام صيغ حساب معامل التبريد السطحي الموجودة هناك. يجب ملاحظة أن صيغ حساب معامل التبريد السطحي تشير إلى معامل التبريد للسطح الخارجي للهياكل العازلة، وهو مجموع معامل التبريد الناتج عن الإشعاع ومعامل التبريد الناتج عن التبادل الحراري بالتيار الحراري. ويأخذ معامل التبريد الناتج عن التبادل الحراري بالتيار الحراري في الاعتبار الحالات التي يكون فيها هناك رياح في الخارج ولا توجد رياح داخل الغرفة، أو في الحالات المغلقة. أعتقد أنه يمكن الاستعانة بصيغ الدليل لحساب معامل التبريد السطحي للأنابيب العادية.
توجد طرق لحساب معامل نقل الحرارة في جميع المعايير، لكن المشكلة تكمن في صعوبة تحديد معاملات مادة PVC (مثل معامل التوصيل الحراري وقيمة اللون الأسود). بالإضافة إلى ذلك، لا يوجد صيغة محددة في المعايير لحساب انخفاض درجة الحرارة؛ لذا قمت بالحساب بنفسي باستخدام معادلات خاصة بالأنابيب الفولاذية، وكان انخفاض درجة الحرارة منخفضًا جدًا، ولا أعرف ما الخطأ. ففي مسافة 100 متر، لا يحدث انخفاض في درجة الحرارة سوى أقل من 1 درجة مئوية، وهو أمر غير طبيعي