Расчет и выбор тепловой изоляции

Выбор материала тепловой изоляции для цилиндрической поверхности должен соответствовать условию

λ_из ≤ α_из D_н / 2, (34)

где D_н – наружный диаметр неизолированного теплообменного аппарата, м;

α_из – коэффициент теплоотдачи от изолированного теплообменного аппарата к воздуху, Вт/м²·К.

В этом случае определяющим размером является диаметр изоляции

D_из = D_н + 2 δ_из, (35)

где δ_из – толщина слоя изоляции, первоначально принимаем δ_из = 0,1 м.

Температуру на поверхности изоляции теплообменного аппарата принимаем исходя из требований техники безопасности, равной t_из = 40°С. Материал тепловой изоляции выбрать из табл. 8.

Таблица 8

Коэффициенты теплопроводности изоляционных материалов

Материал	λиз, Вт/м·К	Материал	λиз, Вт/м·К
Стекловата	0,05-0,059	Войлок строительный	0,05
Вата шлаковая	0,47	Вата минеральная	0,046-0,058
Войлок минеральный	0,058-0,076	Пенополиуретан	0,041

Определение потерь тепла изолированным теплообменным аппаратом

Поток теплоты, передаваемый от теплоносителя через изолированный корпус теплообменного аппарата воздуху, Вт/м

q_l2 = k_l2 π ∆t, (36)

где ∆t – разность температур греющего теплоносителя внутри теплообменного аппарата и наружного воздуха, °С;

k_l2 – линейный коэффициент теплопередачи изолированного теплообменного аппарата, Вт/м·К:

k_l2 = [1/α_в D_вн + ln (D_н/D_вн)/2λ_ст + ln (D_из/D_н)/2λ_из + 1/α_из D_из]^-1. (37)

Наружный диаметр принятого выше материала изоляции D_из можно определить графоаналитическим методом. Принимая во внимание, что поток теплоты q_l2, отдаваемый изолированной поверхностью в окружающую среду за счет теплоотдачи, можно описать уравнением

q_l2 = α_из D_из π (t_из - t_в), (38)

приравняем правые части выражений для определения

k_l2 ∆t = α_из D_из (t_из - t_в). (39)

Задаваясь разными значениями D_из, в одних осях строим графики Y₁ = α_из D_из (t_из - t_в) и Y₂ = k_l2 ∆t, а затем по точке пересечения линий Y₁ и Y₂ определяем искомое значение диаметра изоляции.

Уточняются значения коэффициента теплоотдачи α_из, линейного коэффициента теплопередачи k_l2 и линейной плотности потока тепла q_l2.

Определяется толщина выбранного материала изоляции δ_и и величина снижения потерь теплоты за счет применения изоляции, %.

∆q = 100 (q_l1 - q_l2 / q_l1). (40)