11.1 Основные параметры сети

Прокладку теплопровода принимаем подземную в непроходных каналах. В качестве материала для тепловой изоляции выбираем маты минераловатные прошивные в обкладке из металлической сетки по ГОСТ 9573-72.

Для прокладки трубопроводов в непроходных каналах за расчетную температуру окружающей среды принимается температура грунта при величине заглубления верха теплоизоляционной конструкции трубопровода 2 м , = 6 °C.

Температуры теплоносителя в подающем и обратном трубопроводе принимаем средние.

Подающий трубопровод

Обратный трубопровод

Нормативные потери с погонного метра определяем по [8]:

Таблица 11.1 – Нормативные теплопотери
Участок	Тип прокладки	Условный проход, мм	Направление	qН, Вт/м
И - ПП	надземный	150	прямой	45,8
И - ТК	подземный	400	прямой	96
ТК - Ж1	подземный	300	прямой	79
ТК - Ж2	подземный	350	прямой	88

Средняя скорость ветра за отопительный период – ω = 5 м/с;

Тип грунта – примем влажный;

Выбираем изоляционный материал:

Вспененный пенополиуретан, покрытый снаружи фольгой;

Коэффициент теплопроводности – = 0,03 Вт/(м·ºС);

Водопоглощение – не более 200 см³/м³;

Плотность (сухая) – 50 кг/м³;

Прочность на сжатие – 4 кг/см³ = 0,4 МПа;

pH > 8,5.

11.2 Расчёт толщины изоляционного слоя

Проводим расчёт участка И-ТК.

Задаемся предварительной толщиной изоляционного слоя, исходя из минимальной толщины изоляционного материала и предельной толщины изоляции, зависящей от наружного диаметра трубопровода и способа прокладки. Соотношение толщин изоляции подающего и обратного трубопроводов –

По ГОСТ 21880-86 толщина изоляции: 40-120 мм [9]. Задаемся предварительной толщиной изоляционного слоя подающего трубопровода – 80 мм, тогда обратного трубопровода – мм

Расчет толщины теплоизоляционного слоя производится по нормированной удельной плотности теплового потока через изолированную поверхность.

Определяем суммарное термическое сопротивление теплопередаче теплоизоляционной конструкции

(11.1)

где – температура теплоносителя, ºС;

R – линейное термическое сопротивление теплопередаче, (м·ºС)/Вт;

– температура окружающей среды, ºС;

q_н – нормативные линейные потери, Вт/м;

k – коэффициент, учитывающий изменение стоимости теплоты и теплоизоляционной конструкции в зависимости от района строительства и способа прокладки трубопровода.

Для подземной прокладки в непроходных каналах: k = 1 [2];

Расчетную температуру теплоносителя при температурном режиме водяных тепловых сетей 150 – 70 ⁰С принимается температура

(м·К)/Вт

Полное термическое сопротивление изоляционной конструкции теплопередаче зависит от способа прокладки и в общем случае состоит из следующих величин, (м·К)/Вт

, (11.2)

где R_в – сопротивление теплопередаче от теплоносителя к стенке трубы

R_тр – сопротивление стенки трубы;

R_г.и – сопротивление слоя гидроизоляции.

R_из – сопротивление изоляционного слоя;

R_п.с – сопротивление покровного слоя

R_н – сопротивление теплопередаче к окружающей среде;

R_с.к – сопротивление теплопередаче от воздуха в канале к стенке канала

R_к – сопротивление стенки канала;

R_гр – сопротивление грунта.

Используем следующие допущения:

– при расчете толщины изоляции при прокладке в непроходимых каналах сумму термических сопротивлений (R_к + R_гр) заменяют на R_гр;

– для воздушной прокладки отсутствуют R_с.к, R_к и R_гр;

– во всех случаях ввиду малости термических сопротивлений R_в, R_тр, R_г.и и R_п.с ими пренебрегают.

Таким образом получаем следующее уравнения:

- для подземной прокладки в непроходимых каналах

R = R_из + R_н + R_с.к. + R_гр (11.3)

- для воздушной прокладки

R = R_из + R_н

Расчётные уравнения для термических сопротивлений на погонный метр

(11.4)

где – наружный диаметр цилиндрического изолирующего слоя;

– внутренний диаметр слоя изолятора;

– теплопроводность изолятора.

Уже упоминалось, что = 0,03 Вт/(м·ºС),

(11.5)

где – наружный диаметр заизолированного теплопровода;

– теплоотдача наружной стенки теплопровода воздуху, определим по табл. 8.3. [9]

, (11.6)

где – эквивалентный диаметр канала,

– коэффициент теплопередаче от воздуха в канале к стенке канала,

_(11.7)

где Н – глубина заложения теплопровода, принимаем Н = 1,8 м;

– теплопроводность грунта, для влажного, глинистого грунта расчётный коэффициент теплопроводности = 2 Вт/(м·ºС);

– соответственно ширина и высота непроходимого канала, принимается по диаметру теплопровода [1], для участка И-ТК

Из уравнения (11.3) находим термическое сопротивление изоляции

R_из = 0,875 – 0,0522 0,0388 0,14 = 0,644 (м·К)/Вт

(11.8)

_{Расчётную толщину для теплоизоляции следует принимать ближайшую по соответствующим государственным стандартам, поэтому по [4, приложение 27] принимаем толщину изоляции равную 40 мм.}

Для изолируемых трубопроводов с положительными температурами рабочих сред толщина теплоизоляционного слоя должна быть проверена по допустимой температуре на поверхности изоляции [8]. Температура на поверхности тепловой изоляции трубопроводов, расположенных за пределами рабочей или обслуживаемой зоны, не должна превышать температурных пределов применения материалов покровного слоя, но не выше t^н_п = 75 °С [8].

Определение действительной температуры на наружной поверхности изоляции осуществляется на основании решения уравнения плотности тепловых потоков: теплопроводности, проходящего через слой изоляции трубопровода за счет разности температур (τ_ср-t_п) и конвективного, уходящего с наружной поверхности трубопровода – (t_п – t_о)

. (11.9)

Отсюда

(11.10)

Для найденного из уравнения (11.10) значения температуры на поверхности покровного слоя изоляции должно выполняться соотношение t_п ≤ t_нп. Указанное соотношение выполняется.

Аналогично рассчитываем толщину изоляцию для всех участков. Результаты расчетов сводим в таблицу 11.2

Таблица 11.2 – Результаты расчета толщины тепловой изоляции

Участок	Направление	dвн, м	R	Rиз	Rс.к.		Rн	Rгр	qн, Вт/м	δиз, мм	tп
И – ТК	прямой	0,444	0,875	0,644	0,039	10	0,052	0,14	96	40	12,3
ТК–Ж2	прямой	0,334	0,955	0,692	0,046	10	0,064	0,153	88	40	13,1
ТК –Ж1	прямой	0,354	1,063	0,808	0,044	10	0,061	0,15	79	40	11,9
И– ПП	прямой	0,314	1,846	1,813	–	20	0,033	–	45,5	70	7,5

В соответствии с технико-экономическими нормами, а также для удобства монтажа и ремонта теплопровода принимаем, что: .