Найрозповсюдженіші випадки розрахунку теплової ізоляції.

Основною задачею розрахунку теплової ізоляції є визначення товщини ізоляційного шару, котрій забезпечує додержання конкретних виробного-технічних вимог заданих при розрахунку. При цьому теплоізоляційна конструкція повинна бути зарані встановлена і повинен бути відомий її коефіцієнт теплопровідності.

Знайдена товщина ізоляційного шару може виявитись настільки великою, що створить недопустиме вагове навантаження на ізольований об’єкт, або перевищить гранично встановлені габарити ізольованого об’єкта (що є суттєвим у тісних приміщеннях, наприклад, судових).

Очевидно, що зайві вагові навантаження особливо небезпечні для трубопроводів. Практикою встановлені граничні товщини ізоляційного шару, при котрих вагові навантаження, як правило не перевищують ті, що допускаються.

Діаметр умовного проходу, мм	Гранична товщина, мм
10	40
25	60
40	80
50	100
100	150
150	160
200	180
250	180
300	190
350	200
400	200
500	210

На плоских поверхнях і поверхнях з великим радіусом кривизни в окремих випадках допускаються товщини в 250 мм і більше

Слід також мати на увазі що дані наведені в таблиці не є суворо обов’язковими. В окремих випадках, коли умови це дозволяють (мала об’ємна вага ізоляції, велика товщина стінки трубопроводу мала відстань між опорами і т. ін.) допускається йти на збільшення товщини проти наведених в таблиці 1 і навпаки в окремих несприятливих випадках (при наявності додаткових навантажень на трубопровід, великих відстанях між опорами котрі перевищують звичайно застосовувані, небезпеки просадки однієї з опор) може виявити що зазначені товщини будуть занадто високими. В цих випадках необхідно спеціальних розрахунком перевірити допустимість навантаження на трубопровід що ізолюється. Максимально допустиме навантаження в кг/м ізоляційної конструкції даної товщини визначається за формулою:

ρ_із= -(ρ_тр + ∑ ρ_дод) ; [ кг/м ]

де d₃ і d_в – зовнішній і внутрішній діаметр трубопроводу, см

L – прогін між опорами;

σ – допустиме напруження котре приймається для сталевих труб рівним 1500(кг/см²);

ρ_тр – вага 1м.п. трубопроводу з теплоносієм, кг/м;

∑ρ_дод – сума врахованих додаткових навантажень снігова, вітрова, від ходіння по трубі;

на 1м трубопроводу (кг/м)

За необхідності визначення загальної теплової витрати трубопроводів знаходиться питома теплова втрата (віднесена до одиниці довжини трубопроводу) котра перемножується на загальну розрахункову довжину трубопроводу. Розрахункова довжина складається з номінальної довжини трубопроводу L_i де – якої величина ℓ еквівалентної по тепловим втратам ізольованим фланцевим з'єднанням, вентилям, задвижкам і таке інше, котру встановлюють з наступних міркувань;

1. одна пара ізольованих фланців приймається еквівалентною 1-1,5м ізольованого трубопроводу даного діаметру;

2. один ізольований вентиль або задвижка приймається еквівалентними деякий довжині трубопроводу

Таблиця 2

Ø трубопровід, мм	В закритому приміщені		На відкритому повітрі
	tт = 100oC	tт = 400oC	tт = 100oC	tт = 400oC
100	2,3	4,8	4,5	6,2
500	3,0	7,5	5,5	8,5

Для проміжних значень діаметрів і температур еквівалентні довжини визначаються лінійною інтерполяцією.

Приклад

Визначити товщину ізоляції для паропроводу розташованого на відкритому повітрі на естакаді.

Діаметр паропроводу d₃=219 мм,

температура пару t_т = 270^oC.

Допустимі теплові витрати паропроводом складають Q = 698 · 10³ Вт. Паропровід має довжину 217 м і на ньому встановлені 2 задвижки. Розрахункова температура оточуючого повітря – 30^oC.

Ізоляційна конструкція приймається з вулканитових сегментів, сталь тонколистова покрівельна товщиною 0,5мм.

Визначаємо величину розрахункової питомої теплової втрати у відповідності з формулою приймаючи коефіцієнт К_rеd = 1,05 (таблиця 4 СНиП 2.04.14-88)

R_tot =

q_ℓ= = = 277Вт/м

Знаходимо коефіцієнт теплопровідності ізоляційного шару

λ = 0,074 + 0,00015 t_m при ρ = 300

t_m = – зима

t_m = – літо

λ = 0,074 + 0,00015 = 0,094Вт/м ^oC

ℓ_n В = 2π λ_к ;

r_m = 0 – металевий трубопровід

r_tot = = = 1,829

α_ℓ 29 Вт /(м^{2 o}C) дод 9 (СНиП)

q_ℓ= 164Вт/м

ℓ_n = 2 · 3,14 · 0,094 =

К₁ = дод 10 (СНиП)

= 1,059 = 2,88

δ_к = ( -1) = (2,88-1) = 0,205м = 205 мм

Приймаємо товщину теплоізоляції 200мм.

Перевірити допустимість застосування розрахункової товщини теплоізоляції, товщина стінки 10 мм.

ρ_із =

ρ_тр = (2π · D · t · ρ + · 0,598) · 10 =

= (2 · 3,14 · 0,219_м · 0,007^м · 7850 + · 0,598 ) · 10 = 755,9

Ρ_дод – умовно приймаємо рівним «0»

L = 6м

ρ_із = - 0,756 = - 0,755

- 0,756 = 75,46

ρ_із =

ρ_тр = (2π · D · t · ρ + · ρ_пар) = 2 · 3,14 · 0,219 · 0,01 · 7850 +

+ · 0,598 = 108 + 0,023 = 108,02 кг/м

ρ_дод = 0 умовно приймаємо

L = 6м

= = =

= 1905,48 кг/м < 165,46

Задача

Трубопровід розташований на відкритому повітрі.

Відстань між опорами 6,0м .

Діаметр трубопроводу ρ_у = 325мм.

Товщина стінки 14мм, теплоносій вода

Товщина ізоляції – 250мм

Жорсткі мінераловані скорлупи ρ = 50кг/м³, з асбестоцементною штукатуркою, визначити чи допустимо в даному випадку застосування такої товщини ізоляції. Трубопровід розташований на відкритому повітрі без додаткових навантажень.

Задача

Трубопровід розташований на відкритому повітрі.

Діаметр трубопроводу ρ_у = 325мм.

Температура теплоносія – 225 ^oC

Довжина прямолінійних ділянок 116м

На трубопроводі розташовано 2 фланцевих з’єднання

1 вентиль і задвижка.

Знайти розрахункову довжину трубопроводу.

Задача

Трубопровід розташований у вузькому приміщені пароплава Ø 200мм.

Ширина приміщення 1200мм.

Теплоізольований мінераловатними скорлупами з покровними шаром з оцинкованого заліза.

Товщина ізоляції за розрахунком – 220мм.

Мінімальна ширина проходу повинна складати 600мм.