结构推理 某厂由于生产需要,将冷却水以的质量流量向距离3km的车间供应,供水管道外直径为160mm。为防止冬天水在管道内结冰,在管道外包裹导热系数的沥青蛭石管壳。保温层外表面的复合换热表面传热系数。该厂室外空气温度达,此时水泵的出口水的温度为4℃。试确定为使冷却水不结冰的最小保温层厚度。忽略管壁热阻及管内水的对流换执变阻。
【正确答案】解:本题属导热和复合换热的热阻分析问题。先由管内水确定换热量,然后按热阻条件确定绝热层厚度,最小绝热层厚度发生在管道出口水温降至0℃的时刻,且此时水的质量流量最低()。 水由4℃降至冰点时的放热量: 定性温度 对应水的比定压热容 考虑到忽略管壁热阻及管内对流热阻,因而保温层内壁温度近似为水的平均温度,即。 从保温层内壁温到外部空气温度,中间有保温层的导热热阻及空气侧复合换热热阻,即: 而为保温层厚度。即 利用迭代法(试凑法)求得
【答案解析】