Berechnung des Temperaturabfalls in Rohrleitungen und Tanks
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Berechnung I: Schon seit langer Zeit berechnen wir die Wärmeverluste bei isolierten Rohrleitungen. In den geltenden Normen wird jedoch nicht berücksichtigt, wie stark die Temperatur in Rohrleitungen ohne Isolierung sinkt. Im industriellen Bereich kommen solche Rohrleitungen wohl selten vor, doch im Alltag gibt es tatsächlich solche Probleme. Bei mir ist beispielsweise die Gaskochplatte in der Küche installiert. Die Entfernung von der Küche bis zum Badezimmer beträgt nicht mehr als 10 Meter – die Rohrleitungen sollten also nicht allzu lang sein. Dennoch ist das Wasser aus dem Hahn in der Küche sehr heiß, etwa 60–70 °C. Das Wasser aus dem Hahn im Badezimmer hingegen ist überhaupt nicht heiß – vermutlich liegt die Temperatur bei etwa 40 Grad Celsius. Kann man diesen großen Temperaturunterschied mit einer Formel berechnen? Dabei wird angenommen, dass die Rohrleitungen der Luft ausgesetzt sind. Einige ungelöste Probleme: a. Häufig verwendete Rohrmaterialien: Kohlenstahl, PVC. Die Wärmeleitfähigkeit von Stählen kann in den üblichen Handbüchern nachgelesen werden. Für die Wärmeleitfähigkeit sowie die Schwärzungsgrade von PVC-Rohren gibt es jedoch keine zuverlässigen Daten. b. Wie werden die Wärmeübergangskoeffizienten für Stahlrohre, PVC-Rohre und Luft berechnet? Derzeit basieren die Werte für den Wärmeübergangskoeffizienten in den Normen für Wärmedämmung auf Formeln für Dämmstrukturen, bei denen es sich um Materialien mit Schutzschicht handelt. Es wird nicht klar angegeben, ob diese Formeln auch auf Rohre anwendbar sind, die der Luft ausgesetzt sind. Mir wurde eine Wärmeleitfähigkeit von PVC von 0,23 mitgeteilt, doch der Schwarzwert des PVC-Materials ist weiterhin nicht bekannt. Dadurch ist es nicht möglich, den Wärmeübergangskoeffizienten genau zu berechnen. Ich hoffe daher, dass Ihnen jemand einen Rat geben kann. Rechnung II: Speichertanks sind in der Industrie ein häufig vorkommendes Gerät. Die Wärmeableitung der Speichertanks erfolgt durch die Gewölbedecke, den Zylinderraum sowie den Boden. Für die Gewölbedecke existiert keine passende Formel zur Berechnung des Wärmeübergangskoeffizienten – kann man stattdessen die Formel für eine Platte verwenden? Es gibt keine genauen Vorschriften oder Methoden, um die Wärmeabgabe am Boden des Behälters zu berechnen. Einige Speichertanks haben Anforderungen hinsichtlich des Temperaturabfalls – beispielsweise darf der Temperaturabfall innerhalb von 24 Stunden nicht mehr als 2 °C betragen. Beide Aspekte erfordern dringende Berücksichtigung. Ich frage mich, wie Sie dieses Problem lösen.
Ich würde das auch gerne wissen, bitte auch für mich: D:D:D:D:D
Für die Berechnung 1 kann man sich an HG/T20570.11-95 wenden； Für die Berechnung 2 kann man sich auf den ersten Band des „Technischen Handbuchs für den Entwurf von Öl- und Gastransportanlagen“ beziehen; im vierten Kapitel gibt es einen Abschnitt zur Isolierung von Öltanks. Tatsächlich besteht die Berechnung der Wärmeübertragung darin, den Wärmeübergangskoeffizienten zu ermitteln. Der Wärmeübergangskoeffizient setzt sich wiederum aus fünf verschiedenen Widerständen zusammen: dem Widerstand des heißen Mediums, dem Widerstand des kalten Mediums, dem Widerstand durch Schmutz auf der Oberfläche des heißen Mediums, dem Widerstand durch Schmutz auf der Oberfläche des kalten Mediums sowie dem Widerstand des Wärmeträgers selbst. Es sollte nicht schwierig sein, diese einzelnen Komponenten nacheinander zu betrachten.
Ja, die Methode zur Berechnung des Wärmeübergangskoeffizienten ist entscheidend
Frage 1: Einfacher Berechnung nach SH/T3010_2013
Die Dicke der Isolierschicht beträgt 0; für die anderen Parameter liegen keine Angaben vor. Zum Beispiel: Wie hoch sind die Wärmeleitfähigkeit sowie der Schwarzwert des PVC-Materials?
Bitte schauen Sie sich die Formeln in SH/T3010_2013 an. Der Wärmeverlust hängt vom Oberflächenwärmeaustauschkoeffizienten, von der Temperatur des Mediums sowie von der Umgebungstemperatur ab. Es handelt sich dabei um Metallrohre – es handelt sich um eine einfache Berechnung, es ist nicht notwendig, die Dinge zu kompliziert zu gestalten
Was ist, wenn es sich um PVC-Rohre handelt? Das PVC-Material unterscheidet sich sicherlich vom Stahl
Ich habe die von den oben genannten Personen vorgeschlagenen Methoden oder Vorschriften untersucht und folgendes zusammengefasst: 1. Es gibt keine Berechnung des Temperaturabfalls bei Rohrleitungen ohne Isolierung; in keiner der Isolierungsvorschriften wird darauf eingegangen； Denn im Industriebereich ist in den meisten Fällen eine Isolierung erforderlich; es wurde nicht berücksichtigt, wie stark die Temperatur sinkt, wenn keine Isolierung vorhanden ist ； 2. Temperaturabfall im Öltank: Ich habe eine grobe Schätzung vorgenommen. Ohne Heizmaßnahmen ist der Temperaturabfall sehr groß. Im „Technischen Handbuch für den Entwurf von Öl- und Gastransportanlagen“ steht, dass in der Regel Heizanlagen vorhanden sind ； Allein auf eine Wärmedämmstruktur zu setzen, reicht bereits kaum aus, um die Anforderungen an den Temperaturabfall zu erfüllen.
"Die Temperaturabnahme in den Öltanks – ich habe das grob berechnet – ist sehr groß, wenn keine Heizmaßnahmen ergriffen werden. Es ist bereits schwierig, die Anforderungen hinsichtlich der Temperaturabnahme allein durch eine isolierende Konstruktion zu erfüllen. Diese Aussage ist daher einseitig. Bei der Konstruktion von Anlagen reicht es aus, eine Isolierung zu verwenden, sofern keine sehr geringen zulässigen Wärmeverluste erforderlich sind (d.h. ein sehr geringer Temperaturabfall). Die Dicke der Isolierung richtet sich nach SH/T3010_2013
Die Berechnung des Wärmeverlusts von Leuchtröhren ist in der Ingenieurwissenschaft ebenfalls wichtig. Wenn beispielsweise eine Leuchtröhre über lange Strecken transportiert wird, sinkt bei niedrigen Umgebungstemperaturen ihre Temperatur. Um diese Temperatur konstant zu halten, sind Heizgeräte erforderlich. Bei der Konstruktion dieser Heizgeräte muss der Wärmeverlust der Leuchtröhre berücksichtigt werden
Gibt es oben eine Berechnungsmethode für den Temperaturabfall aufgrund mangelnder Isolierung dieser Leuchtröhre?
Die Berechnung der Wärmeabgabe durch den Lichtleiter gehört zur Kategorie der kombinierten Wärmeübertragung durch Strahlung und Konvektion. Als Referenz können die Formeln aus dem Buch „Grundlagen der Chemie, Band 1“ bezüglich der kombinierten Wärmeübertragung durch Strahlung und Konvektion herangezogen werden. Der Schlüssel zur Berechnung liegt in der Bestimmung des kombinierten Wärmeeintragskoeffizienten – dieser setzt sich aus dem Wärmeeintragskoeffizienten durch Strahlung und dem Wärmeeintragskoeffizienten durch Konvektion zusammen. Der Wärmeeintragskoeffizient durch Strahlung hängt vom Strahlungskoeffizienten, der Temperatur der Außenoberfläche sowie der Umgebungstemperatur ab. Detaillierte Formeln dazu finden sich im entsprechenden Kapitel. Die Herausforderung besteht in der Berechnung des Wärmeeintragskoeffizienten durch Konvektion. Im Buch „Grundlagen der Chemie“ gibt es dazu entsprechende Formeln – sowohl für den Fall der natürlichen als auch der erzwungenen Konvektion. Die Berechnungen sind dabei recht komplex. Für den Koeffizienten der kombinierten Strahlungs- und Konvektionswärmeübertragung kann man sich auch an den Formeln zur Berechnung des Oberflächenwärmeabgabekoeffizienten im „Handbuch für die Planung und Berechnung von Prozessleitungen in petrochemischen Anlagen, Teil 1: Planung und Berechnung“ orientieren. Dabei handelt es sich um Formeln zur Berechnung des Wärmeabgabekoeffizienten der Außenoberfläche der Isolierstruktur – also um die Summe aus dem Strahlungswärmeabgabekoeffizienten und dem Konvektionswärmeabgabekoeffizienten. Der Konvektionswärmeabgabekoeffizient berücksichtigt dabei Fälle mit Wind draußen, ohne Wind drinnen sowie geschlossene Systeme. Ich denke, dass man sich für den Wärmeabgabekoeffizienten der Außenoberfläche von Rohren an diesen Formeln im Handbuch orientieren kann.
Die Methoden zur Berechnung des Wärmeübergangskoeffizienten sind in allen Normen festgelegt. Das Problem ist jedoch, dass die Parameter des PVC-Materials – nämlich die Wärmeleitfähigkeit und der Schwarzwert – nur schwer bestimmt werden können. Zudem gibt es keine Formeln in den Normen für die Berechnung des Temperaturabfalls. Ich habe die Berechnungen selbst durchgeführt, wobei der Temperaturabfall sehr gering ausfiel – weniger als 1 °C über 100 Meter. Das scheint mir nicht richtig zu sein