По горизонтальному стальному трубопроводу, внутренний и наружный диаметры которого 25 мм и 32 мм соответственно, движется вода со скоростью 0,045 м/с. Требуется определить целесообразность применения асбеста для тепловой изоляции.

По горизонтальному стальному трубопроводу, внутренний и наружный диаметры которого D₁=25 мм и D₂=32 мм соответственно, движется вода со скоростью w_ж1=0,045 м/с. Средняя температура воды t_ж1=164 ℃. Трубопровод изолирован асбестом и охлаждается посредством естественной конвекции сухим воздухом с температурой t_ж2=22 ℃.

Требуется:

1) определить наружный диаметр изоляции, при котором на внешней поверхности изоляции устанавливается температура  t_ст.3=44 ℃;

2) определить линейный коэффициент теплопередачи от воды к воздуху K_l, Вт/(м∙К); 

3) определить потери теплоты с одного погонного метра трубопровода q_l, Вт/м;  

4) рассчитать температуру наружной поверхности стального трубопровода t_ст.2;

5) определить целесообразность применения асбеста для тепловой изоляции.

При решении принять следующие упрощающие предположения:

1)  течение воды в трубопроводе является термически стабилизированным, т.е. температура воды не изменяется по длине трубы;

2)  между наружной поверхностью стального трубопровода и внутренней поверхностью изоляции существует идеальный тепловой контакт;

3)  теплопроводность стали λ₁=50 Вт/(м∙К)  и асбеста λ₂=0,106 Вт/(м∙К) не зависят от температуры.

Наружный диаметр изоляции должен быть рассчитан с такой точностью, чтобы температура на наружной поверхности изоляции отличалась от заданной не более, чем на 0,1 К.