ВНЕЗАПНОЕ НАГРЕВАНИЕ ИЛИ ОХЛАЖДЕНИЕ ПОВЕРХНОСТИ БЕСКОНЕЧНО ТОЛСТОЙ СТЕНКИ
Рассмотрим находящийся в эксплуатации газогенераторный канал, расположенный в сухой земле.
Определим тепловые потери ^ через под в ккал/м2 • час в зависимости от времени т час. и температуру на глубине 1 м ниже уровня пода по истечении месяца.
Температура газа равна температуре стенки и составляет
0о = 700°с, температура почвы ёнач =0° С. Применим уравнение (67).
Свойства почвы характеризуются следующими показателями:
Коэффициент теплопроводности %= 1,0 ккал/м* час-°С; удельная теплоемкость с = 0,2 ккал/кг • °С; удельный вес у = 2000 Асг/ж3;
Коэффициент температуропроводности а = 0,0025 м2/час.
По уравнению (67) количество тепла, проходящее через поверхность в глубь почвы,
X ($нач — »о) / 2
Я = ккал/м2 • час
А • я • т
Или, подставляя числовые значения,
7900 , о
<7 == —— ккал/м?-час.
Здесь т означает время после начала нагревания в часах. По этому уравнению строим кривую' тепловых потерь, изображенную на рис. 68. На жривой для оценки тепловых потерь обозначены толщины шамотной стенки, которая в стационарном состоянии теряет такое же количество тепла. Даже после 720 час. (1 месяц) тепловые потери заметны и соответствуют примерно потерям шамотной стенки толщиной 200 мм. Из этого следует, что практически нельзя достигнуть стационарного состояния
Подпочвенных горячих поверхностей и прежде всего следует избегать прерывистого нагревания. В действительности величина тепловых потерь еще больше, так как тепло теряется вследствие малых размеров горячих поверхностей и из-за влажности почвы. Влажность, с одной стороны, увеличивает теплопроводность, с другой — требует затраты тепла на испарение.
В 20 40 60 80 ЮО 120 W ISO ISO 200 220240 260 280 300 время после начала нагревания г. час Рис. 68. Тепловые потери в почве. Спустя 720 час. (1 месяц) тепловые потери составят 300 ккал/м2 • час, что соответствует потере тепла стенкой с изоляцией 200 мм--250 мм шамота |
-— °с. А • т / |
(65) |
Температура на глубине хм по уравнению (65)
»==»0 + (»нач-»0)“/1
2V
Функция /1 (интеграл ошибок Гаусса) была изображена на рис. 5. Для данного случая л: = 1 ж, т = 720 час.; следовательно,
= 0,372
2 У а т
И h (0,372) = 0,40.
Следовательно, температура на глубине 1 м ниже пода канала спустя месяц
Ь1м = 700 — 700 • 0,4 = 420°С.
Для глубины 2 м спустя месяц температура будет равна
Ъ2м = 200°С.
Следовательно, температура на глубине 2 м еще превышает точку кипения воды. Из этого следует, что (При высоком уровне подпочвенных вод ниже пода канала происходит испарение воды,
В результате чего ухудшается состав газа и расходуется тепло.
Как было описано на стр. 61, можно применять также уравнение (65) при приближенном расчете из, менения температуры
В »стенках конечной толщины для случаев, когда ---------------- >0,6.
2 а•т
Этот случай разобран в следующей задаче.