A.銅管
銅管導熱系數,λ=379.14W/(m.℃)。
有壁厚之分。
B.不銹鋼管
在600℃以下,各種不銹鋼的導熱系數版基本在10~30W/(權m•℃)范圍內,隨著溫度的提高導熱系數有增加趨勢。在100℃時,
不銹鋼導熱系數由大至小的順序為1Cr17、00Cr12、2 Cr 25N、0 Cr 18Ni11Ti、0 Cr 18 Ni 9、0 Cr 17 Ni 12Mο2、2 Cr
25Ni20。500℃時導熱系數由大至小的順序為1 Cr 13、1 Cr 17、2 Cr 25N、0 Cr 17Ni12Mο2、0 Cr 18Ni9Ti和2 Cr 25Ni2
0。奧氏體型不銹鋼的導熱系數較其他不銹鋼略低,與普通碳素鋼相比,100℃時奧氏體型不銹鋼的導熱系數約為其1/4
C.鋁管
鋁管導熱系數,λ=237W/(m.℃)。
D.碳鋼管
1.0%碳為29,0.5%碳為31,單位均為國標單位W/(m.℃)。
『貳』 怎樣計算管道的散熱量
計算公式如下:
Φ=∧AΔT/Δ
式中:
Φ--單位時間內通過平壁的熱量(W);
A--平壁面積(`M^2`);
∧--物體的熱導率[W/(M·K)]
Δ--物體的厚度(M);
ΔT--平壁兩表面之間的溫度差(K)。
『叄』 長管導熱計算
首先題目中確實有描述不清的地方。
如果我沒有理解錯的話,樓主是要問要多長的冷卻管(這里是加熱管)才能達到熱動態平衡。
首先不銹鋼的熱傳導系數λ接近於鐵,近似認為是 80W/m•k.
其次大氣溫度高於0℃,且大氣被認為是恆溫,那麼只要時間足夠長,鋼管必定可以達到0℃,如果鋼管無限長,那麼另一端的溫度也將無限
接近於大氣溫度。
下面是一些基本計算用的數據:
-90℃~0℃的溫差為90k
長管內徑0.01m,外景0.012m
鋼的密度7800kg/m^3
1千克力·米/秒(kgf·m/s)=9.80665瓦(w)
那麼不銹鋼的熱傳導系數λ換算後,λ = 8.2 kg/k
傳統熱力學計算:
m=λQ =90x8.2=728 kg
V= 1/4 *PAI*(0.012-0.01)^2 * L= 0.00000314 L
m= ρV= 7800 x 0.00000314 L =728
得到:
L= 728/ 0.00000314/7800 = 29723m
這個數字很荒謬,所以樓主請檢查數據的單位,如果Φ10×1你是指cm的話,那麼計算結果就是 L=297m,那就合理的多了。
但是按現在熱力學根本不是這樣算得。
由於熱量在鋼管中的傳遞不是均勻的,如果熱量是從中心開始傳遞的(比如氣體),那麼有兩個傳遞方向,徑向和軸向都要分別進行積分計算.
現代熱力學:
以下計算依然是用cm為單位,設鋼管直徑為e,長度L,得到基本微分單元∆e,∆L
那麼:
m=728 kg
∆m= ρ*∆V =ρ* 1/4 *PAI* ∆e^2 * ∆L
m= ∫∫(ρ* 1/4 *PAI* e^2 * L)∆e∆L │e:0.1~0.12,│L:0~L
m= ∫(ρ* 1/12 *PAI* e^3 * L)∆L │e:0.1~0.12,│L:0~L
m= ∫(ρ* 1/12 *PAI* 0.000728 * L)∆L │L:0~L
m= ρ* 1/12 *PAI* 0.000728 * 1/2 * L^2 │L:0~L
m= 7800 * 1/12 *PAI* 0.000728 * 1/2 * L^2 =728
解得: L= 31.3m
也就是說如果Φ10×1單位是cm的話,那麼根據積分後的計算公式,只需要31.3米就夠了。
以上的計算只是一個參考的過程,因為有些數據我沒有仔細驗證,但是基本方法是這樣的。
由於實際熱傳遞的過程更復雜,熱量損失也非常大,所以實際應用的時候,要看實際的熱損失系數來決定,僅供參考。