4.10. Расчет тепловой изоляции трубопроводов тепловой сети

Принятая конструкция тепловой изоляции должна отвечать следующим требованиям:

- иметь толщину не более нормативной, определяемой по [2, прил. 12];

- обеспечивать непревышение нормативных теплопотерь, определённых по [5, табл. 13.4-13.6];

- обеспечивать допустимую температуру на поверхности изоляции;

- обеспечивать заданные пределы изменения температуры теплоносителя на всех участках тепловой сети;

- быть экономически оптимальной.

Расчет толщины тепловой изоляции ведется методом последовательных приближений, исходя из условия не превышения нормативных теплопотерь.

Расчет ведем для участка надземной прокладки для одного подающего трубопровода в следующем порядке.

1. Выписываем нормативные допустимые удельные тепловые потери для выбранного участка трубопровода из [5, табл. 13.4-13.6, стр. 258].

С помощью формулы (37) определяем требуемое термическое сопротивление слоя тепловой изоляции:

Удельные тепловые потери по длине теплопровода, Вт/м:

(37)

где – температура теплоносителя в подающей магистрали;

– температура окружающей среды, ºС;

– полное термическое сопротивление теплопровода, м·ºС/Вт.

Подставляя в формулу (37) значение определяем требуемое значение термического сопротивления трубопровода :

(38)

2. Фактическое сопротивление теплопередаче теплоизоляционной конструкции при надземной прокладке принимаем:

(39)

где – термическое сопротивление теплопередаче слоя изоляции, м·ºС/В, определяемое по формуле:

(40)

– термическое сопротивление от поверхности к окружающей среде, м·ºС/Вт, определяемое по формуле.

(41)

где – коэффициент теплопроводности теплоизоляционного материала, Вт/м²·ºС;

– коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности к воздуху, Вт/м²·ºС;

– диаметр изолированного трубопровода, м;

– наружный диаметр трубопровода.

Подставив эти выражения в формулу (38), получим зависимость (42) полного сопротивления изоляции от диаметра изолированного трубопровода , по которой можно определить оптимальный диаметр изоляции.

(42)

Необходимо , чтобы диаметр изолированного трубопровода не был больше критического значения > , при котором увеличение толщины изоляционного материала ведет к увеличению теплопотерь с поверхности изолированного трубопровода. Для трубопроводов систем теплоснабжения = (0,07 ÷ 0,03) м.

Так, как явного решения уравнения (43) нет, то на практике выбор оптимальной толщины теплоизоляционного слоя ведется методом последовательных приближений .

- задаемся материалом и толщиной теплоизоляционного слоя, при этом соблюдая нормы [2, прил. 12]. Зная толщину изоляционного слоя определяем диаметр изолированного трубопровода ;

- определяем коэффициент теплоотдачи от поверхности покровного слоя изоляции к окружающей среде по [5, стр. 263] и по формуле (41) вычисляем значение ;

- определяем термическое сопротивление теплоизоляционного слоя по формуле (40). Коэффициент теплопроводности λ для выбранного материала тепловой изоляции принимаем по [2, прил. 14] или по [5, табл. 13.1].

По формуле (42) находим фактическое значение .

Сравниваем фактическое значение сопротивления изолированного трубопровода с требуемым . Если > с невязкой не превышающей 10%, то принятая конструкция тепловой изоляции отвечает всем требованиям, предъявляемым к тепловой изоляции трубопроводов тепловой сети.

Невязка определяется по формуле:

< 10 %