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碳钢管道导热能力怎么计算

发布时间:2023-09-19 11:41:48

『壹』 铜管、不锈钢管、铝管、碳钢管的导热系数分别为多少

A.铜管
铜管导热系数,λ=379.14W/(m.℃)。

有壁厚之分。

B.不锈钢
在600℃以下,各种不锈钢的导热系数版基本在10~30W/(权m•℃)范围内,随着温度的提高导热系数有增加趋势。在100℃时,
不锈钢导热系数由大至小的顺序为1Cr17、00Cr12、2 Cr 25N、0 Cr 18Ni11Ti、0 Cr 18 Ni 9、0 Cr 17 Ni 12Mο2、2 Cr
25Ni20。500℃时导热系数由大至小的顺序为1 Cr 13、1 Cr 17、2 Cr 25N、0 Cr 17Ni12Mο2、0 Cr 18Ni9Ti和2 Cr 25Ni2
0。奥氏体型不锈钢的导热系数较其他不锈钢略低,与普通碳素钢相比,100℃时奥氏体型不锈钢的导热系数约为其1/4

C.铝管
铝管导热系数,λ=237W/(m.℃)。

D.碳钢管
1.0%碳为29,0.5%碳为31,单位均为国标单位W/(m.℃)。

『贰』 怎样计算管道的散热量

计算公式如下:
Φ=∧AΔT/Δ
式中:
Φ--单位时间内通过平壁的热量(W);
A--平壁面积(`M^2`);
∧--物体的热导率[W/(M·K)]
Δ--物体的厚度(M);
ΔT--平壁两表面之间的温度差(K)。

『叁』 长管导热计算

首先题目中确实有描述不清的地方。
如果我没有理解错的话,楼主是要问要多长的冷却管(这里是加热管)才能达到热动态平衡。

首先不锈钢的热传导系数λ接近于铁,近似认为是 80W/m•k.
其次大气温度高于0℃,且大气被认为是恒温,那么只要时间足够长,钢管必定可以达到0℃,如果钢管无限长,那么另一端的温度也将无限

接近于大气温度。

下面是一些基本计算用的数据:
-90℃~0℃的温差为90k
长管内径0.01m,外景0.012m
钢的密度7800kg/m^3
1千克力·米/秒(kgf·m/s)=9.80665瓦(w)

那么不锈钢的热传导系数λ换算后,λ = 8.2 kg/k

传统热力学计算:
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

这个数字很荒谬,所以楼主请检查数据的单位,如果Φ10×1你是指cm的话,那么计算结果就是 L=297m,那就合理的多了。

但是按现在热力学根本不是这样算得。
由于热量在钢管中的传递不是均匀的,如果热量是从中心开始传递的(比如气体),那么有两个传递方向,径向和轴向都要分别进行积分计算.

现代热力学:
以下计算依然是用cm为单位,设钢管直径为e,长度L,得到基本微分单元∆e,∆L
那么:
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

也就是说如果Φ10×1单位是cm的话,那么根据积分后的计算公式,只需要31.3米就够了。
以上的计算只是一个参考的过程,因为有些数据我没有仔细验证,但是基本方法是这样的。
由于实际热传递的过程更复杂,热量损失也非常大,所以实际应用的时候,要看实际的热损失系数来决定,仅供参考。

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