A hőveszteség mérése és számítása az ipari energetikában

Tartalom

Bevezetés 9
I. A HŐVESZTESÉG SZÁMÍTÁSA 11
Jelölések az I. részhez 13
1. Hőátadás 15
1.1. Konvekciós hőátadás állandósult állapotban 15
1.1.1. A „technikai" hőátadási tényező számítása 15
1.1.2. A határréteg-egyenletek és a hőátadás kapcsolata 34
1.1.3. A fizikai hőátadási tényező 39
2. Hősugárzás 41
2.1. Besugárzási tényező 41
2.2. Kölcsönös sugárzási együttható 62
2.3. Egyenértékű sugárzásos hőátadási tényező 74
3. Hővezetés 75
3.1. Hővezetés állandósult állapotban 75
3.1.1. Hővezetés hőmérséklettől független hővezetési tényező esetén 76
3.1.2. Hővezetés hőmérséklettől függő hővezetési tényező esetén 112
3.2. Hővezetés porózus közegekben 114
3.3. Szendvics hőszigetelő szerkezetek 116
4. Érintkezési (kontakt) hőellenállás 118
5. Hőátbocsátás 122
5.1. Hőátbocsátás geometriai alapfelületekkel határolt szerkezetekben 122
5.2. Hőátbocsátás bordák és tüskék befogása és palástfelülete között 122
5.3. Hőátbocsátás földbe ágyazott objektumok felülete és a föld vagy egyéb határoló térrész felülete között 126
5.4. Hőátbocsátás véges falakban, szögletekben és zártszelvényű idomokban 129
6. Ipari berendezések hőveszteségének számítása állandósult állapotra 132
6.1. Tartányok 135
6.2. Csővezetékek 135
6.2.1. Szabadon vezetett csővezetékek 135
6.2.2. A föld felszíne alatt betoncsatornába fektetett csővezetékek 135
6.2.3. Betoncsatornába fektetett távfűtővezeték-pár hővesztesége 141
6.2.4. Földbe fektetett csővezetékek 151
6.3. Szerelvények 151
7. Ipari berendezések hőveszteségének számítása nemállandósult állapotra 153
7.1. Periodikus hőmérséklet-változás 153
7.1.1. A hőveszteség teljesítményének átlagolt értéke 153
7.1.2. A hőveszteség „pillanatértékének" (teljesítményének) változása síkszigetelések esetén 154
7.1.3. A hőveszteség pillanatértékének időbeli változása talajszint felett vezetett csővezeték esetén 155
7.2. A hőveszteség alakulása a berendezések indításakor és leállításakor 164
7.2.1. Talajszint felett vezetett szigetelt csővezeték 164
7.2.2. Talajszint alatt vezetett, közvetlenül földbe fektetett csővezetékek üzemének indításakor fellépő hőveszteség meghatározása 166
7.2.3. Síkszigetelésű tartányok üzemének indításakor fellépő hőveszteség 170
7.2.4. Szigetelt gömbtartányok üzemének indításakor fellépő hőveszteség 171
8. Tárolt közegek lehűlése 173
8.1. Csőben áramló összenyomhatatlan közeg lehűlése 173
8.2. Tartányban tárolt közeg lehűlése 174
8.2.1. Gőzfázist nem tartalmazó telítetlen folyadék vagy gáz 174
8.2.2. Gőzfázist tartalmazó telített folyadék 176
8.2.2.1. Izochor kondenzáció 176
8.2.2.2. Izochor kondenzáció kondenzelvezetéssel (gőz lehűlése csővezetékben, üzemszüneti állapotban) 181
8.2.2.3. Telített gőz lehűlése állandó nyomás alatt (izobár kondenzáció) 183
8.3. Csőben áramló összenyomható közeg lehűlése 184
8.3.1. Telített gőz lehűlése 184
8.3.2. A hőszigetelés tervezése előírt mértékű lehűlés és kondenzáció figyelembevételével 187
8.3.2.1. A hőszigetelés alakulása a vezeték mentén 187
8.3.2.2. A túlhevítés mértékének meghatározása a kondenzáció elkerülése érdekében 189
9. Az optimális hőszigetelés 190
9.1. Népgazdasági szintű költségek 190
9.2. Üzemi szintű költségszámítás 191
9.2.1. Optimális szigetelési vastagság meghatározása síkszigetelés esetében 191
9.2.2. Optimális szigetelési vastagság meghatározása hengeres szigetelések esetében 194
9.2.3. Optimális szigetelési vastagság meghatározása gömbök szigetelése esetében 199
Irodalom 202
II. A HŐVESZTESÉG MÉRÉSE 203
Jelölések a II. részhez 205
10. A felületi hőáramsűrűség közvetlen mérése, vékonybélyegek alkalmazása a felületi hőáramsűrűség mérésére 206
10.1. A felületi hőárammérés alapelve 206
10.2. Hőárammérők statikus karakterisztikája 207
10.3. Hőárammérők tranziens viselkedése 210
11. Vastagbélyegek alkalmazása a hőáramsűrűség mérésére 213
12. Hőáramegyenletek nemállandósult, egydimenziós hővezetési folyamatok leírására állandó, hőmérséklettől független hővezetési tényezőjű és fajlagos hőkapacitású homogén, folytonos, félvégtelen közegekben 217
12.1. Derékszögű koordináta-rendszer 217
12.1.1. A hőáramsűrűség és a hőmérséklet időbeli változásának kapcsolata 217
12.1.2. A hőmérséklet időbeli eloszlásának identifikációja féltér tetszőleges pontjában, a féltér másik pontjában mért időbeli hőmérséklet-eloszlás alapján. Pszeudo-időpontos hőáram-egyenlet 222
12.2. Gömbszimmetrikus hővezetés 225
12.2.1. Hővezetés gömb külsejében 226
12.2.2. Hővezetés gömb belsejében 228
12.3. Hengerszimmetrikus hővezetés 230
12.3.1. Hővezetés henger körül. Pszeudo-időpontos hőáramegyenlet 230
12.3.2. Hővezetés henger belsejében 2233
13. Hőáramegyenletek kialakításának lehetőségei egydimenziós, nemállandósult hővezetési folyamatok leírására állandó, hőmérséklettől független hővezetési tényezőjű és fajlagos hőkapacitású homogén, folytonos véges közegekben 235
13.1. Derékszögű koordináta-rendszerek (sík fal) 235
13.1.1. Konvolúciós hőáramegyenletek 235
13.1.2. Hőáramegyenlet előállítása a peremek hatásának szeparációjával 236
13.2. Hőáramegyenletek hengergyűrűre 239
13.3. Hőáramegyenletek gömbhéjra 239
14. Hőáramegyenletek felírásának lehetőségei többdimenziós, nemállandósult hővezetési folyamatok leírására állandó, hőmérséklettől független hővezetési tényezőjű és fajlagos hőkapacitású homogén, folytonos térben 240
14.1. Az eljárás alternatívái 242
14.1.1. Dichotom peremszeparáció poliédertartományra 242
14.1.2. Az n-elemű peremszeparáció 246
14.1.3. Szferikus felületelemekkel határolt tartományok 248
15. Hőáramegyenletek kialakításának lehetőségei nemállandósult, egydimenziós hővezetési folyamatok leírására, hőmérséklettől függő hővezetési tényezőjű és állandó fajlagos hőkapacitású homogén, folytonos, félvégtelen közegekben 249
15.1. Derékszögű koordináta-rendszer 249
16. Hőáramegyenlet állandó hővezetési jellemzőkkel rendelkező, porózus közegekben végbemenő, nemállandósult hővezetési folyamatokra 253
17. A hőveszteség és a hőszigetelés termodinamikai anyagjellemzőinek identifikációja állandósult üzemű épületgépészeti berendezésekben: homogén, folytonos határoló felületeken, szigetelőkben 255
17.1. Sík falak, szigetelt falak 257
17.1.1. Állandó, „hőmérséklettől független" hővezetési anyagjellemzők 257
17.1.2. Hőmérséklettől függő hővezetési tényező 261
17.2. Szigetelőanyagok termodinamikai anyagjellemzőinek meghatározása 263
17.2.1. Állandó, hőmérséklettől független hővezetési anyagjellemzők 263
17.2.2. Hőmérséklettől függő hővezetési tényező 264
17.3. Földbe fektetett távhőellátó vezeték hőveszteségének megállapítása 266
17.4. Szabadban vezetett, szigetelt hőszállító vezeték hőveszteségének megállapítása 267
17.4.1. Hőmérséklettől független, állandó anyagjellemzőjű szigetelés 267
17.4.2. Hőmérséklettől függő, nemállandó hővezetési tényezőjű szigetelés 269
17.5. Gömb alakú, szigetelt tartányok hőveszteségének meghatározása 270
17.5.1. Állandó, hőmérséklettől független anyagjellemzők 270
17.5.2. Változó, hőmérséklettől függő hővezetési tényező 272
18. Épületfizikai és hőtranszport-jellemzők törtrendű differenciál- és integráloperátoros reprezentációja 273
18.1. Hőelnyelési tényező 273
18.2. Hőtehetetlenségi tényező 273
18.3. Fizikai hőátadási tényező 274
18.4. Technikai hőátadási tényező sík fal mellett ideális áramlásra 274
18.5. Technikai hőátadási tényező sík fal mellett lamináris áramlásra (Couette-áramlás 275
Irodalom 275
F1. Függelék. A differenciálás és integrálás közös általánosítása a differenciálási és integrálási rendszámra vonatkozó interpoláció segítségével 281
F1.1. A törtrendű integrál bevezetése 281
F1.2. A törtrendű derivált bevezetése 281
F2. Függelék. A félrendű deriváltak és integrálok alapvető esetei 283
F3. Függelék. Példák a peremszeparációs eljárás alkalmazására 285
F3.1. Egydimenziójú hővezetés sík falban (F3.1. ábra), elsőfajú peremfeltételekkel (megoldás dichotom peremszeparációval) 285
F3.2. Kétdimenziójú hővezetés végtelen térnegyedben (F3.2. ábra), elsőfajú peremfeltétellel (megoldás dichotom peremszeparációval) 286
F3.3. Kétdimenziójú hővezetés „féligvégtelen szalagon" (F3.3. ábra), elsőfajú peremfeltétellel (megoldás n-elemű peremszeparációval) 287
F3.4. Kétdimenziójú hővezetés „négyzettartományban" (F3.4. ábra), elsőfajú peremfeltétellel (megoldás n-elemű peremszeparációval) 288
F3.5. Kétdimenziójú hővezetés „téglatartományban" (F3.5. ábra), elsőfajú peremfeltétellel 289
F3.6. Kétdimenziójú hővezetés „téglalaptartományban" (F3.6. ábra), kevert peremfeltételek
mellett (megoldás n-elemű peremszeparációval) 289
F3.7. Kétdimenziójú térszögtartomány (F3.7. ábra), nemállandósult hővezetésének vizsgálata elsőfajú peremfeltétel esetén (megoldás dichotom peremszeparációval) 290
F3.8. Kétdimenziójú hővezetés általános négyszögtartományban, elsőfajú peremfeltétellel
(F3.8. ábra), (megoldás dichotom peremszeparációval) 292
F4. Függelék. Konvolúciók egyenlősége 294
F5. Függelék. Vektorok és mátrixok normája 295

Témakörök