СССР

ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ
НЕИЗОЛИРОВАННОЙ ТРУБОПРОВОДНОЙ АРМАТУРЫ
ДЛЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СРЕД

РТМ 26-07-174-74

Главное управление промышленной арматуры

Москва

УТВЕРЖДАЮ

Главный инженер

Главного управления

промышленной арматуры

______________ Зак А.А.

«26» XI 1974 г.

РУКОВОДЯЩИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ НЕИЗОЛИРОВАННОЙ ТРУБОПРОВОДНОЙ АРМАТУРЫ ДЛЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СРЕД

РТМ 26-07-174-74

^* Снято ограничение срока действия.

Приказом Главного управления от «29» ноября 1974 г. № 98 срок введения установлен с «1» июля 1975 г.

Настоящий руководящий технический материал (РТМ) устанавливает методику расчета температурных полей в неизолированной трубопроводной арматуре для низкотемпературных сред.

Методика распространяется на конструкцию арматуры Ду от 15 до 150, температура от минус 100 °С до минус 196 °С, имеющую удлиненную гладкую крышку.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Расчет температурных полей производится с целью определения габаритных резервов конструкции, обеспечивающих допустимые температурные режимы работы узлов арматуры.

1.2. Базовая конструкция представлена на черт. 1.

2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ТЕПЛОВОГО РАСЧЕТА

2.1. Исходные данные задаются техническим заданием на расчет.

2.2. Для проведения расчета необходимы следующие исходные данные:

Т_∞ - температура окружающей среды, К;

Т_о - температура проводимой среды, К и т.д.;

геометрические размеры конструкции:

l - общая длина удлиненной кромки, м;

d₁ - наружный диаметр удлиненной кромки, м;

d₂ - внутренний диаметр удлиненной кромки, м;

W - относительная влажность окружающего воздуха, %.

3. УСЛОВИЯ РАСЧЕТА

3.1. Расчет температурных полей производится при температуре окружающей среды, минимальной для заданной.

3.2. По опытным данным радиальный градиент температуры между штоком и крышкой не превышает 7 ºС. При условии, что допустимая температура работы узлов Т_доп ≤ Т_∞ - 10º, расчет производится только для удлиненной крышки, температура которой в зоне крепления бугельной стойки равна Т_∞

3.3. Если влажность не задана, расчет ведется из условия относительной влажности 100 %.

Черт. 1

3.4. Методика теплового расчета основывается на учете осредненных значений коэффициента теплопроводности материала конструкции и характеристик теплопереноса по участкам.

3.5. Расчет целесообразно производить на малых ЭВМ «Наири-С», допускается выполнять расчет, не используя ЭВМ.

3.6. Расчетная тепловая схема конструкции представлена на черт. 2.

3.7. Методика составлена с учетом экспериментальных данных.

4. ПОРЯДОК РАСЧЕТА

4.1. Средняя температура участка 1 - 2 определяется по формуле:

4.2. Определяющая температура участка 1 - 2 находится по формуле:

4.3. Средняя избыточная температура на участке 1 - 2 определяется по формуле:

υ₂ = Δt₂ - T_∞ - T_ср;

4.4. Критерий Грасгофа на участке 1 - 2 определяется по формуле:

,

где g = 9,8 - ускорение силы тяжести, м²/c;

1/к - коэффициент объемного расширения воздуха;

υ_В2 = 9,25·10^-6·[1 + 0,00895(T_∞ - 0,5υ₂ - 223)] - коэффициент кинематической вязкости воздуха на участке 1 - 2, м²/с.

Черт. 2

4.5. Критерий Прандтля для воздуха на участке 1 - 2 определяется по формуле:

Pе₂ = 0,7074·[1 - 0,000279(T_∞ - 0,5υ₂)]

4.6. Критерий Нуссельта для участка 1 - 2 определяется по формуле:

Nu₂ = 0,54·(Pе₂·Cr₂)^1/4

4.7. Коэффициент теплопроводности воздуха на участке определяется по формуле:

λ_B2 = 1,75·10^-2·[1 + 0,00388·(T_∞ - 0,5υ₂ - 223)] ккал/м²×ч град

4.8. Коэффициент теплоотдачи определяется по формуле:

 ккал/м². ч. град.

4.9. Характеристика теплообмена на участке 1 - 2 определяется по формуле:

,

где υ = πd₁ - наружный периметр корпуса на рассматриваемом участие 1 - 2, м;

λ_ст2 - коэффициент теплопроводности материала участка, ккал/м×час×град; определяется по графику приложения 1 или по таблице приложения 2 при средней температуре участка 1 - 2;

 - площадь поперечного сечения, м².

4.10. Определяющая средняя температура участка 0 - 1 находится по формуле:

4.11. Избыточная температура участка 0 - 1 определяется по формуле:

υ₁ = T_∞ - 273

4.12. Безразмерная длина участка обледенения определяется

методом последовательных приближений из условия сходимости постоянных интегрирования основного уравнения теплопроводности

С₄ - С_4а ≤ 0,1

где

θ - безразмерная температура

 - характеристика теплообмена на участке обледенения 1 - 0;

λ_ст1 - коэффициент теплопроводности материала на участке 1 - 0, ккал/м×ч×град, определяется по графику приложения 1 при средней температуре участка 1 - 0 или по таблице приложения 2;

 - коэффициент теплоотдачи через слой инея, ккал/м×ч×град;

δ_u - толщина слоя инея, определяется по таблице приложения 3;

λ_u = 0,08 до 0,12 - коэффициент теплопроводности инея, ккал/м×ч×град;

 - коэффициент теплоотдачи, ккал/м²×ч×град;

λ_B1 = 1,75·10²[1 + 0,00388(T_∞ - 0,5υ₁ - 223)] - коэффициент теплопроводности воздуха на участке 1 - 0, ккал/м×ч×град;

 - критерий Нуссельга;

 - обобщенный коэффициент теплоотдачи, определяется по графикам приложения 4 в зависимости от относительной влажности и температуры воздуха;

 - критерий Грасгофа;

 - коэффициент объемного расширения воздуха на участке 0 - 1, 1/к;

 - разность температур на участке 0 - 1;

V_B1 = 9,25·10^-6[1 + 0,00895(T_∞ - 0,5υ₁ - 223)] - коэффициент кинематической вязкости воздуха на участке 1 - 0, м²/с.

Все значения гиперболических функций берутся из таблицы приложения 5,

где

При значениях аргумента X больше 2,5 величина гиперболических функций определяется по формулам:

где е = 2,7183 - основание натурального логарифма.

4.13. Безразмерная текущая температура по высоте крышки определяется по формулам:

где

c₂ = 1

L = L₁ - удовлетворяющая условию сходности постоянных интегрирования с₄ = с_4а согласно п. 4.12.

4.14. Температурное поле крышки определяется по формуле:

,

где i = 1, 2 - номера участков.

4.15. Если длина крышки l не обеспечивает допустимых температурных режимов работы узлов, следует принять другое значение длины l и повторить расчет.

Генеральный директор НПОА «Знамя труда»	Косых С.И.
Главный инженер	Сарайлов М.Г.
Зам. главного инженера	Шпаков О.Н.
Зав. отделом № 161	Перов П.Ф.
Зав. отделом № 154	Кузнецова И.А.
Руководитель темы	Лебедевич В.И.
Исполнитель: ст. инженер	Кириллов Г.П.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Коэффициент теплопроводности для стали марки 12Х18К9Т в зависимости от температуры

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Средняя толщина инея в зависимости от температуры проводимой среды и относительной влажности воздуха

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Зависимость комплекса  от относительной влажности и температуры воздуха при t_w = 0 °С

ЛИСТ РЕГИСТРАЦИИ ИЗМЕНЕНИЙ

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

Значения показательных и гиперболических функций

СОДЕРЖАНИЕ