محاسبه ضخامت عایق

محاسبه ضخامت عایق تخمین مقدار حرارت از دست رفته و یا جذب شده : در حالت یک بعدی و حالت پایدار (Steady State) نرخ جریان حرارت از درونیابی را می توان از رابطه فوریه به شرح زیر بدست آورد: Q=-kA dT/dx Q=نرخ انتقال حرارت (J/hr – ژول بر ساعت) A=مساحت مقطعی است که حرارت از آن عبور می کند k=ضریب انتقال حرارت ماده عایق (J/hr.m. K) dT/dx = گرادیان دما در طول ضخامت عایق برای سطوح تخت  رابطه فوق را می توان به صورت زیر نوشت: Q=-kA T1 – T2/x x=ضخامت عایق است(m) T1=دمای ناحیه گرم تر (دمای بالاتر) T2=دمای ناحیه سرد تر (دمای پایین تر) برای سطوح  لوله ها  رابطه فوق به صورت زیر تبدیل می شود: Q=-kA2 T1-T2 /R2 LnR2/R1 R1=شعاع داخلی عایق لوله ای( m) R2=شعاع خارجی عایق لوله ای( m) A2=مساحت خارجی عایق لوله ای با توجه به اینکه مقدار شعاع بحرانی در عایقکاری لوله ها Ro = k/h است و اغلب موارد در عایقکاری پشم سنگ شعاع خارجی لوله بیشتراز شعاع بحرانی است بنا براین افزایش ضخامت عایق می تواند در جهت کاهش انتقال حرارت باشد. وقتی حرارت از طریق انتقال هدایت ، به سطح خارجی عایق رسید، مکانیزم های انتقال حرارت به همرفت و تابش تغییر می کنند. معمولا فرض می شود که این مکانیزم ها، همزمان با هم عمل می کنند . بنابراین برای سطح باید ضریب ترکیبی از هر دو مکانیزم درنظر گرفته شود: hs=hc+hr hs =ضریب انتقال حرارت ترکیبی hc= ضریب انتقال حرارت همرفت hr= ضریب انتقال حرارت تابشی از سطح با فرض اینکه تابش، در همان دمای محیط رخ می دهد، مقدار جریان حرارت از سطح عبارت است از: ( Q=hs.A.(Tsurf-Tamb Tsurf=دمای سطح خارجی عایق Tamb=دمای محیط ضریب انتقال حرارت تابشیhr را می توان از رابطه زیر تخمین زد:    hr=ε.σ. T4surf-T4amb/ Tsurf-Tamb ε =ضریب تابش سطح σ= ثابت بولتزمن محاسبه ضخامت عایق یکی از مسائلی که در عایق ها به وفور دیده می شود، محاسبه ضخامت مناسب عایق است به طوری که دما در سطح عایق به حد دلخواهی برسد. مثلا می خواهیم ضخامت عایق مخزنی را حساب کنیم به طوری که دمای داخل آن 3000C بوده و دمای سطح خارجی عایق به 800C برسد. دمای محیط نیز 200C است.در انتقال حرارت به صورت حالت پایدار (Steady State)، مقدار حرارت جریان یافته از طریق انتقال از درون عایق برابر است با حرارتی که از سطح عایق به وسیله همرفت و تابش به محیط اطراف داده می شود. بنابراین: Qin=Qout (k/x) .A. (Thot-Tsurf) = h.A.(Tsurf-Tamb) (x=(h/k)(Thot-Tsurf) /(Tsurf-Tamb از آنجایی که بدست آوردن مقدار دقیق h دشوار است، در متون مهندسی، معمولا نسبتk/h را که عبارت است نسبت ضریب انتقال حرارت عایق به ضریب سطحی عایق، تقریبا برابر 0/001 الی 0/01 درنظر میگیرند. بنابراین با داشتن دماهای مطلوب محیط و تقریب نسبت k/h می توان ضخامت عایق را محاسبه کرد. برای مثال فوق میتوان نوشت: Thot=300 oC Tsurf=80 oC Tamb=20 oC X = (0.0075) [(300-80) / (80-20)] ≈ 0.0275m البته نسبت k/h تایع جنس و ضخامت و سطح عایق است و درصورت امکان، بهتر است نسبت دقیق k/h مشخص شود.

[portfolio_slideshow ]

نوشته‌های تازه

بایگانی

دسته بندی