Cálculo de la disminución de temperatura en tuberías y tanques de almacenamiento
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Cálculos I. Durante mucho tiempo, hemos estado calculando las pérdidas de calor en las tuberías aisladas. Las normas de aislamiento tampoco tienen en cuenta la disminución de temperatura en las tuberías que no están aisladas. En el ámbito de la producción industrial, es posible que no haya muchas tuberías sin aislamiento, pero en la vida cotidiana sí existen este tipo de situaciones. Por ejemplo, en mi casa, el calentador de agua está instalado en la cocina; la distancia entre la cocina y el baño no supera los 10 metros, por lo que las tuberías no deberían ser demasiado largas. Sin embargo, cuando abro el grifo de agua caliente en la cocina, el agua está muy caliente, alrededor de 60-70°C. En cambio, el agua caliente en el grifo del baño no está tan caliente; probablemente su temperatura sea de unos 40 grados Celsius. ¿Se puede calcular esta gran diferencia de temperatura utilizando fórmulas? Supongamos que las tuberías están expuestas al aire. Algunos problemas por resolver: a. Materiales comunes para tuberías: acero al carbono, PVC. La conductividad térmica del acero se puede encontrar en las guías habituales, pero no existen datos fiables sobre la conductividad térmica ni el valor de opacidad de los tubos de PVC. b. ¿Cómo se calculan los coeficientes de transferencia de calor para tubos de acero, tubos de PVC y el aire? Actualmente, los coeficientes de transferencia de calor establecidos en las normas de aislamiento térmico se basan en fórmulas para estructuras aisladas que cuentan con material aislante y una capa protectora en su superficie. No está claro si estos valores pueden aplicarse a tuberías expuestas al aire. Alguien me proporcionó un valor de conductividad térmica del PVC de 0,23, pero no se puede determinar el valor de oscuridad del material PVC, lo que impide calcular con precisión el coeficiente de transferencia de calor. Por lo tanto, espero que los expertos puedan darme algún consejo. Cálculo II. Los tanques de almacenamiento son equipos bastante comunes en el sector industrial. La disipación del calor en estos tanques se realiza a través de tres partes: la bóveda, el cilindro y la base. Para la estructura de la bóveda, no existe una fórmula correspondiente para calcular el coeficiente de transferencia de calor. ¿Se puede utilizar la fórmula correspondiente a las placas planas? Tampoco se puede encontrar una norma o método preciso para calcular la disipación de calor en el fondo del tanque. Algunos tanques tienen requisitos en cuanto a la disminución de temperatura; por ejemplo, la disminución de temperatura en un período de 24 horas no debe superar los 2 °C. Es urgente realizar los cálculos en estos dos aspectos. Me gustaría saber cómo resuelven ustedes este problema.
También me gustaría saberlo, por favor: D:D:D:D
Para los cálculos, se puede consultar HG/T20570.11-95； Para calcular el valor dos, se puede consultar el volumen I del “Manual Técnico de Diseño para la Transportación de Petróleo y Gas en Yacimientos Petrolíferos”; en su capítulo cuatro hay información sobre el aislamiento térmico de los tanques de almacenamiento de petróleo. En realidad, el cálculo de la transferencia de calor consiste en determinar el coeficiente de transferencia de calor. Y este coeficiente se calcula teniendo en cuenta cinco tipos de resistencias térmicas: la resistencia térmica del medio caliente, la resistencia térmica del medio frío, la resistencia térmica causada por la suciedad en la superficie del medio caliente, la resistencia térmica causada por la suciedad en la superficie del medio frío, y la resistencia térmica del propio medio de transferencia de calor. No debería ser difícil analizar cada uno de estos elementos por separado.
Sí, el método de cálculo del coeficiente de transferencia de calor es clave
Pregunta 1. Cálculo sencillo, de acuerdo con SH/T3010_2013
El espesor aislante es 0; no se pueden obtener los valores de los demás parámetros, como cuál es la conductividad térmica del material PVC y su valor de oscuridad
Por favor, consulte las fórmulas en SH/T3010_2013. La cantidad de pérdida de calor está relacionada con el coeficiente de transferencia de calor superficial, la temperatura del medio y la temperatura ambiental. Se trata de tuberías metálicas; es un cálculo sencillo, no hay necesidad de complicarlo demasiado
¿Y si se trata de tuberías de PVC? El material del PVC seguramente es diferente al del acero
He seguido los métodos o normas indicados por los demás, y en resumen: 1. No se realiza cálculo de la pérdida de calor en las tuberías sin aislamiento; ninguna de las normas de aislamiento menciona esto； Debido a que en la mayoría de los sectores industriales es necesario realizar aislamiento térmico, no se ha tenido en cuenta la disminución de temperatura en ausencia de dicho aislamiento ； 2. Disminución de la temperatura en los tanques de almacenamiento de petróleo: He hecho un cálculo aproximado, y si no se aplican medidas de calefacción, la disminución de temperatura es considerable. He consultado el “Manual técnico para el diseño de sistemas de transporte de petróleo y gas en campos petrolíferos”; por lo general, estos sistemas vienen equipados con dispositivos de calefacción ； Depender únicamente de la estructura aislante ya es difícil para satisfacer los requisitos de disminución de temperatura.
"La disminución de la temperatura en los tanques de almacenamiento de aceite: he hecho cálculos aproximados por mi cuenta. Si no se toman medidas de calefacción, la disminución de temperatura es muy grande. Depender únicamente de la estructura aislante resulta insuficiente para satisfacer los requisitos en cuanto a la temperatura. Esa afirmación es demasiado simplista. En el diseño de ingeniería, si no se requiere que la pérdida de calor permitida sea muy pequeña (es decir, que la caída de temperatura sea mínima), basta con utilizar aislamiento térmico. El espesor del aislamiento debe determinarse según las normas SH/T3010_2013
El cálculo de las pérdidas térmicas de los tubos luminosos también es necesario en la ingeniería. Por ejemplo, cuando un tubo luminoso es transportado a largas distancias y se encuentra en condiciones de temperatura baja, su temperatura disminuye. Para mantenerla constante, es necesario instalar calentadores. Al diseñar estos calentadores, es preciso calcular las pérdidas de calor del tubo luminoso
¿Hay arriba algún método de cálculo para la caída de temperatura debido a que este tubo luminoso no aísla bien?
El cálculo de la disipación de calor en los tubos luminosos corresponde a un proceso de transferencia de calor por radiación y convección combinadas. Se puede consultar el capítulo sobre “Transferencia de calor por radiación y convección combinadas” en el libro “Principios de ingeniería química, volumen I”. La clave del cálculo es determinar el coeficiente de transferencia de calor combinado, que es la suma del coeficiente de transferencia de calor por radiación y el coeficiente de transferencia de calor por convección. El coeficiente de transferencia de calor por radiación depende del coeficiente de radiación, de la temperatura de la superficie exterior y de la temperatura del entorno. Para más detalles, se pueden consultar las fórmulas correspondientes. La dificultad radica en el cálculo del coeficiente de transferencia de calor por convección. En los “Principios de ingeniería química” existen fórmulas para calcularlo, tanto en el caso de convección natural como forzada; sin embargo, son bastante complejas. El coeficiente de transferencia de calor por radiación y convección también puede determinarse utilizando las fórmulas para calcular el coeficiente de disipación de calor en la superficie, que se encuentran en el “Manual de diseño e instalación de tuberías en plantas petroquímicas, Parte I: Diseño y cálculos”. Cabe señalar que estas fórmulas se refieren al coeficiente de disipación de calor en la superficie externa de las estructuras aislantes; este valor es la suma del coeficiente de disipación de calor por radiación y el coeficiente de disipación de calor por convección. El coeficiente de disipación de calor por convección tiene en cuenta situaciones en las que hay viento en el exterior pero no en el interior, así como situaciones en las que el espacio está cerrado. En mi opinión, el coeficiente de disipación de calor en la superficie externa de los tubos sin revestimiento puede determinarse utilizando estas fórmulas del manual.
Todos los códigos técnicos establecen métodos para calcular el coeficiente de transferencia de calor. Lo importante es que los parámetros del material PVC (conductividad térmica y valor de absorción de luz) son difíciles de determinar. Además, en cuanto al método para calcular la caída de temperatura, parece que no existe una fórmula establecida en los códigos técnicos. Yo he hecho los cálculos basándome en las características de los tubos de acero; la caída de temperatura es muy baja. No sé dónde está el error. En 100 metros, la temperatura solo disminuye en menos de 1°C, lo cual me parece extraño