Материалы для защитных покрытий тепловой изоляции

Для защиты от механических повреждений и преждевременного разрушения основной теплоизоляционный слой закрывают наружным покровным слоем. Наиболее часто в качестве покровного слоя применяют металлические и асбоцементные листовые материалы, штукатурные покрытия, рулонные материалы, стеклопластики, хлопчатобумажные ткани и стеклоткани.

Определение толщины тепловой изоляции по заданной температуре на поверхности

В данном случае изоляция необходима как средство, предохраняющее персонал от ожогов при соприкосновении с горячей поверхностью.

Температуру на поверхности изоляции принимают равной:

• для изолируемых поверхностей, расположенных в закрытых помещениях 45 ⁰C;

• на открытом воздухе 60 ⁰C при штукатурном защитном покрытии и 50 – 55 ⁰C при металлическом покрытии.

Исходными данными для расчета тепловой изоляции в самом общем случае являются:

а) температура теплоносителя;

б) температура окружающего воздуха;

в) температура на поверхности изоляции;

г) диаметр изолируемого объекта.

Расчетные формулы получаются преобразованием традиционных соотношений теплопередачи.

Толщина теплоизоляционного слоя, обеспечивающая заданную температуру на поверхности однослойной изоляции определяется:

• для плоских и цилиндрических поверхностей диаметром 2 м и более

; (1)

• для цилиндрических объектов с диаметром менее 2 м

. (2)

Для многослойных поверхностей толщина изоляции может быть определена из совместного решения уравнений теплопроводности для внутреннего и наружного слоев и уравнения теплоотдачи:

• для плоских и цилиндрических поверхностей диаметром 2 м и более

; (3)

; (4)

. (5)

• для цилиндрических объектов с диаметром менее 2 м

; (6)

; (7)

. (8)

В этих уравнениях

- толщина i-го слоя изоляции, м;

- температура изолируемой поверхности объекта, С. В практических расчетах принимается равной температуре среды (теплоносителя) ;

- температура наружной поверхности изоляции, С;

- температура между внутренним и наружным изоляционными слоями, С;

- температура окружающей среды, С;

- коэффициент теплопроводность i-го слоя изоляции, Вт/(м  К). Определяется по табл.П1 в зависимости от выбранного материала и средней температуры изоляционного слоя.

- диаметры наружный изолируемого объекта, первого слоя (в случае двухслойной конструкции) и наружной поверхности изоляции, м.

- коэффициент теплоотдачи от поверхности изоляции к окружающей среде, Вт/(м²К). Величина коэффициента теплоотдачи в большинстве случаев не имеет определяющего значения и может принята приближенно по табл. П2.

Более точно величина определяется как сумма двух слагаемых – коэффициента теплоотдачи конвекцией и коэффициента теплоотдачи излучением

. (10)

Для определения коэффициента теплоотдачи конвекцией объектов, расположенных в помещениях, пользуются формулами:

при

; (11)

при

(12)

где в Вт/(м²К);

- разность температур теплоотдающей поверхности и окружающего воздуха, С.

Первую из вышеприведенных формул (11) можно использовать для объектов большого диаметра и плоских поверхностей,а вторую формулу (12) для труб малого диаметра.

На открытом воздухе наличие ветра увеличивает теплоотдачу конвекцией. Влияние скорости ветра в расчетах тепловой изоляции учитывается следующими формулами:

для плоской стенки с размером поверхности в направлении ветра

; (13)

для трубопроводов диаметром с изоляцией

. (14)

Коэффициент теплоотдачи излучением определяется по формуле, Вт/(м²К)

, (15)

где - температура теплоизоляционной поверхности, К;

- температура окружающего воздуха, К;

- коэффициент излучения, Вт/(м²  К). Для различных поверхностей значения коэффициента приведены в табл. П3.

При выполнении практических расчетов цилиндрических объектов следует задаться толщиной соответствующего слоя изоляции. В случае существенной разницы между заданным и найденным значением расчет повторяют с применением уточненного значения . Причем температура на поверхности любого слоя не должна превышать максимальной температуры примене­ния материала.

Расчет многослойной изоляции ведется последовательно от внутренних слоев к наружным.