Isolierung einer Dampfleitung

Energie · Gast

Meine Frage:
Hallo alle zusamen, die Prüfungsphase naht und ich bin auch schon fleißig am lernen nur komm ich nicht weiter, ich hoffe ihr könnt helfen.

Die Isolierung einer oberirdisch verlegten Dampfleitung soll ausgelegt werden.
Der Werkstoff der Rohrleitung ist Edelstahl mit einer Wärmeleitfähigkeit

. Der Außendurchmesser der Rohrleitung misst

, der Innendurchmesser

.
Die Rohrleitung ist 2,0 km lang. Aus Platzgründen soll die Dicke der isolierung 80 mm nicht überschreiten.

Der zulässige spezifische Wärmeverlust ist mit

vom Betreiber der Dampfleitung vorgegeben.

In der Rohrleitung strömt Sattdampf mit einem Druck p=3,5 bar. Die Umgebungstemperatur wird im Mittel mit ta=12°C angenommen. Der Wärmeübergangskoeffizient auf der Innenseite der Rohrleitung ist

. Auf der Außenseite der Rohrleitung wird ein mittlerer

angeschätzt.

Stoffdaten von Wasser für p=3,5 bar

t=138,86°C , h'=584,31 KJ/Kg , h''=2731,97 KJ/Kg

a) Skizzieren Sie den Temperaturverlauf (qualitativ) vom Inneren der Rohrleitung bis zur Umgebungsluft und den auftretenden Wärmestrom aufgrund vom Konvektion und Wärmeleitung.

b) Berechnen Sie den Wärmestrom

, der über die gesamte Rohrleitung an die Umgebung abgegeben wird.

c)Wie groß darf die Wärmeleitfähigkeit

maximal sein, damit der Verlustwärmestrom

nicht überschritten wird.

d) Wie groß dürfte der Wärmeübergangskoeffizienten auf der Außenseite maximal sein, wenn das Rohr nicht isoliert wäre und der vorgegeben Wärmestrom nicht überschritten werden sollte ?

Meine Ideen:
zu a) noch nichts gemacht

zu b)

mit:

und

So bekomme ich einen Wert für

Negativer Vorzeichen, weil die Wärme abgegeben wird.
Also aus der Aufgabenstellung wird mir hier nicht so ganz bewusst ob ich jetzt

oder nur

berechnen soll ?
Ist sonst die Formel richtig angewendet ?

zu c)

--> nach

umstellen ergibt:

zu d) keinen Ansatz

Ich würde mich freuen wenn jmd helfen könnte, es muss nicht die Aufgabe von Ihnen gelöst werden Ansätze reichen.

Danke im voraus.

Energie · Gast

Niemand einen Ansatz ? Wenigstens zum Aufgabenteil d) ?