По горизонтальному стальному трубопроводу, внутренний и наруж¬ный диаметры которого D1 = 25 мм и D2 = 32 мм соответственно, движется вода со скоростью ωж1 = 0,025 м/с. Средняя температура воды tж1 = 132 оС.

Условия задания:

По горизонтальному стальному трубопроводу, внутренний и наруж­ный диаметры которого D₁ = 25 мм и D₂ = 32 мм соответственно, движется вода со скоро­стью ω_ж1 = 0,025 м/с. Средняя температура воды t_ж1 = 132 ^оС. Трубопровод изолирован асбе­стом и охлаждается посредством естественной конвекции сухим воздухом с температурой t_ж2 = 22 ^оС.

Требуется:

1) определить наружный диаметр изоляции, при котором на внешней поверхности изоляции устанавливается температура t_ст3 = 44 ^оС;

2) определить линейный коэффициент теплопередачи от воды к воз­духу к_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_ст2;

5) определить целесообразность применения в рассматриваемом случае асбеста для тепловой изоляции, (ответить на вопрос: приводит ли асбестовая изоляция к уменьшению теплового потока с поверхности трубопровода?).

При решении задачи принять следующие упрощающие предположения:

1) течение воды в трубопроводе является термически стабилизиро­ванные, 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.