8 punktas

8. Šilumos nuostolių skaičiavimas:

8.1. Vamzdynai nutiesti patalpoje arba atvirame ore. Šiuo atveju šilumos nuostoliai skaičiuojami atskirai kiekvienam vamzdynui, neįvertinant greta nutiestų, nes laikoma, kad jie neturi įtakos vienas kitam. Šilumos nuostolių srautas (W/m) surandamas pagal formulę: [formulė šaltinio tekste pateikta paveikslėliu – žr. e-tar.lt]

(4.12).

4.1 pavyzdys. Patalpoje, kurios temperatūra ta=20ºC, paklotu ø 108×4 mm plieniniu vamzdžiu, izoliuotu 40 mm storio mineralinės vatos sluoksniu, kurios šilumos laidumo koeficientas λiz=0,045 W/(m·K), teka 150 ºC temperatūros vanduo. Izoliuoto paviršiaus temperatūra tp=40ºC. Apskaičiuoti šilumos nuostolius šio vamzdžio 1 m ilgio ruože.

Sprendimas. Pagal (4.4) formulę

α=9,4+0,052(40-20)=10,4 W/(m2·K).

Pagal (4.12) formulę apskaičiuojami šilumos nuostoliai nuo 1 m ilgio vamzdžio cilindro paviršiaus.

.

Atsakymas: q = 61,2 W/m.

8.2. Kai vamzdynai pakloti grunte, šilumos srautui patekti iš vamzdynų į aplinką trukdo izoliacijos, grunto ir jo paviršiaus šiluminės varžos. Šilumos nuostolių srautas skaičiuojamas pagal formulę: [formulė šaltinio tekste pateikta paveikslėliu – žr. e-tar.lt]

(4.13).

8.2.1. Esant daugiau negu vienam vamzdžui, dėl tarpusavio šiluminės sąveikos keičiasi grunto šiluminė varža, todėl pagal (4.11) formulę surandamos bendros šiluminės varžos kiekvienam vamzdžiui, o po to, jas ir atitinkamas temperatūras įrašius į (4.1) formulę, surandami šilumos nuostoliai.

4.2. pavyzdys. Bekanaliu būdu 1,5 m gylyje sausame priemolyje greta vienas kito pakloti du ø273×5 mm plieniniai gamykloje izoliuoti vamzdžiai, kuriais teka šilumnešis arba karštas vanduo buitinėms reimėms. Atstumas tarp vamzdžių ašių – 0,65 m. Šilumnešio temperatūra tiekimo vamzdyne 130 ºC, o grąžinimo vamzdyne 70 ºC. Vamzdžiai izoliuoti poliuretano puta, kurios šilumos laidumo koeficientas 0,03 W/(m·K), storis – 5,4 cm. Grunto šilumos laidumo koeficientas 1,75 W/(m·K) ir šilumos atidavimo koeficientas nuo žemės paviršiaus į aplinkos orą 10 W/(m2·K). Aplinkos oro temperatūra 5 ºC. Apskaičiuoti abiejų vamzdžių šilumos nuostolius 1 m ilgio ruože

Sprendimas. Fiktyvus vamzdynų įgilinimas, kuriuo įvertinama grunto paviršiaus šiluminė varža, apskaičiuojamas pagal (4.9) formulę:

hf =1,75/10=0,18 m.

Tuomet bendrasis įgilinimas yra: 1,5+0,18=1,68 m. Pagal (4.11) formulę apskaičiuojama bendra grunto ir izoliacijos sluoksnio šiluminė varža atskirai kiekvienam vamzdžiui:

Šios šiluminės varžos įrašomos į (4.1) formulę ir taip gaunami šilumos nuostoliai:

q1=(130 ‑ 5)/1,993=62,7 W/m; q2=(70 ‑ 5)/2,080=31,2 W/m.

Atsakymas: q1=62,7 W/m; q2=31,2 W/m.

8.3. Vamzdynai pakloti požeminiuose kanaluose. Požeminiame kanale gali būti vienas arba daugiau vamzdžių. Abiem atvejais reikia apskaičiuoti kanale esančio oro temperatūrą, o po to, laikant orą kanale šilumnešiu panašiai kaip vamzdyne, apskaičiuojami nuostoliai.

Kai vienas vamzdis kanale, oro temperatūra kanale apskaičiuojama pagal formulę: [formulė šaltinio tekste pateikta paveikslėliu – žr. e-tar.lt]

(4.14);

Šilumos nuostoliai apskaičiuojami pagal formulę: [formulė šaltinio tekste pateikta paveikslėliu – žr. e-tar.lt]

(4.15).

4.3 pavyzdys. Gelžbetoniniame 0,6´0,6 m kanale, 1,6 m gylyje sausame priemolyje paklotas vienas ø 273´5 mm plieninis vamzdis, izoliuotas 70 mm storio mineralinės vatos sluoksniu, jos šilumos laidumo koeficientas 0,045 W/(m·K). Vamzdžiu teka 150 ºC temperatūros vanduo. Kanalo sienučių ir grunto šilumos laidumo koeficientas 1,75 W/(m·K) ir šilumos atidavimo koeficientas nuo žemės paviršiaus į aplinkos orą 10 W/(m2·K). Aplinkos oro temperatūra 5 ºC. Apskaičiuoti šilumos nuostolius šio vamzdžio 1 m ilgio ruože

Sprendimas. Pagal sujungtas (4.3) ir (4.7) formules apskaičiuojama vamzdyno bendroji varža, susidedanti iš Riz ir Ra. Skaičiavimuose priimtas šilumos atidavimo nuo izoliacijos kanalo orui ir iš oro kanalo sienutei koeficientas yra vienodas ir lygus 12 W/(m2·K).

.

Apskaičiuojamas kanalo ekvivalentinis skersmuo:

dekviv=2(0,6+0,6)/p = 0,76 m.

Fiktyvus vamzdynų įgilinimas, kuriuo įvertinama grunto paviršiaus šiluminė varža, apskaičiuojamas pagal (4.9) formulę vietoje diz įrašant dekviv:

hf =1,75/10=0,18 m.

Tuomet bendrasis įgilinimas yra: 1,6 + 0,18 = 1,78 m. Bendra grunto varža skaičiuojama pagal (4.3) ir (4.8) formules:

.

Oro temperatūra kanale apskaičiuojama pagal (4.16) formulę vienam vamzdžiui:

Šilumos nuostoliai apskaičiuojami pagal (4.15) formulę:

.

Atsakymas: q=82,1 W/m

8.3.1. Kai viename požeminiame kanale yra du ir daugiau vamzdžių (n), oro temperatūra kanale apskaičiuojama pagal formulę: [formulė šaltinio tekste pateikta paveikslėliu – žr. e-tar.lt]

(4.16).

Kanalo bendroji šiluminė varža (Rb) susideda iš jo vidinio paviršiaus, sienutės ir grunto šiluminių varžų (Ro, Rk, Rgr), o Rj (j-ojo vamzdžio šiluminė varža) susideda iš izoliacijos sluoksnio ir jo paviršiaus šiluminių varžų (Riz, Ra).

Nustačius oro temperatūrą kanale, kiekvieno vamzdžio šilumos nuostoliai apskaičiuojami pagal (4.15) formulę.

4.4 pavyzdys. Gelžbetoniniame 1,2´0,6 m kanale, 1,5 m gylyje sausame priemolyje pakloti du plieniniai ø273´5 mm vamzdžiai, vienas nuo kito nutolę 0,52 m atstumu, vienu teka 150ºC, o kitu 70ºC temperatūros šilumnešis. Vamzdžiai izoliuoti 70 ir 40 mm storio mineralinės vatos sluoksniu, jos šilumos laidumo koeficientas 0,045 W/(m·K). Kanalo sienų bei grunto šilumos laidumo koeficientas 1,75 W/(m·K) ir šilumos atidavimo nuo žemės paviršiaus į aplinkos orą koeficientas 10 W/(m2·K). Aplinkos oro temperatūra 5ºC. Apskaičiuoti atskirai kiekvieno vamzdžio šilumos nuostolius 1 m ilgio ruože.

Sprendimas. Pagal sujungtas (4.3) ir (4.7) formules apskaičiuojamos vamzdynų bendrosios varžos, susidedančios iš Riz ir Ra. Skaičiavimuose priimtas šilumos atidavimo nuo izoliacijos kanalo orui ir iš oro kanalo sienutei koeficientas yra vienodas ir lygus 12 W/(m2·K).

,

.

Apskaičiuojamas kanalo ekvivalentinis skersmuo:

dekviv=2(1,2+0,6)/p = 1,15 m.

Fiktyvus vamzdynų įgilinimas, kuriuo įvertinama grunto paviršiaus šiluminė varža, apskaičiuojamas pagal (4.9) formulę:

hf =1,75/10=0,18 m.

Tuomet bendrasis įgilinimas yra: 1,6+0,18=1,78 m. Bendra grunto varža skaičiuojama pagal (4.3) ir (4.8) formules:

.

Oro temperatūra kanale apskaičiuojama pagal (4.16) formulę:

Šilumos nuostoliai apskaičiuojami pagal (4.15) formulę:

Atsakymas: q1=79,9 W/m; q2=42,8 W/m

8.3.2. Kai vamzdžiai nutiesti po vieną į greta esančius du požeminius nepereinamus kanalus. Šiuo atveju apskaičiuojamos kiekvieno vamzdžio bendrosios šiluminės varžos R1 ir R2 pagal (4.17) formulę ir vamzdžių savitarpio įtaką įvertinanti šiluminė varža R0 pagal formulę (4.18).

(4.17).

Pastaba. Indeksas „1“ (4.17) formulėje reiškia 1-ojo vamzdžio parametrus. Skaičiuojant 2-ojo vamzdžio varžą, atitinkamai įrašomi 2-ojo vamzdžio parametrai.

(4.18).

Kiekvieno vamzdžio šilumos nuostoliai apskaičiuojami atitinkamai pagal (4.19) ir (4.20) formules:

(4.19);

(4.20).