Розрахунок товщини теплової ізоляції апарата

Якщо теплові втрати для ізольованого апарата не регламенто­вані, а теплова ізоляція слугує як засіб, що оберігає обслуговуючий персонал від опіків, то в цьому випадку розрахунок товщини ізоляції апарата проводять за заданою температурою на поверхні ізоляції.

Температура на поверхні ізоляції апаратів у закритих приміщен­нях 45⁰С, а у відкритих приміщеннях 60⁰С.

Товщину ізоляційного шару δ_із для плоскої стінки визначають за формулою, м:

де t – температура теплоносія, ⁰С;

t₀ – температура навколишнього повітря ⁰С;

t_із – температура зовнішньої поверхні ізоляційного шару, ⁰С;

λ – коефіцієнт теплопровідності ізоляційного шару, Вт/(м·К)

α – коефіцієнт тепловіддачі поверхні ізоляційної конструкції в навколишнє середовище, Вт/(м²·К);

Коефіцієнт теплопровідності ізоляційного шару λ_із. зі зміною температури змінюється лінійно. При розрахунку λ_із береться серед­ньоарифметичне значення температур на граничних поверхнях ізоляційного шару:

,

де λ₀ – коефіцієнт теплопровідності при 0⁰С, Вт/(м·К);

в – температурний коефіцієнт;

t_сер. – середня температура ізоляційного шару, ⁰С;

t_{в. із} – температура внутрішньої поверхні ізоляційного шару,⁰С;

t_з.із – температура зовнішньої поверхні ізоляційного шару, ⁰С.

Значення, необхідне для розрахунку λ із різноманітних мате­ріалів, наведено в (дод. 9).

Так, наприклад λ_із для альфолі гофрованої при t_в.із. = 110⁰С, t_з.із. = 45⁰С буде дорівнювати:

.

Коефіцієнт тепловіддачі поверхні ізоляційної конструкції в нав­колишнє середовище можна розрахувати як суму складових

або за наближеною формулою, що враховує тепловіддачу конвекції α_к і випромінюванням α_в, Вт/(м²К)

для циліндричної поверхні товщину ізоляції визначають за формулою:

,

де Д_к. – зовнішній діаметр ізоляційної конструкції, м;

Д_з. – зовнішній діаметр ізолювального апарата, м (при роз­рахунку апаратів для варіння продуктів на підприємствах громадського харчування Д_з береться по діаметру зовніш­нього котла).

Для визначення необхідно керуватися даними табл. 1, в якій наведені функції x ln x, де

,

Приклад. Визначити товщину ізоляційного шару з мінеральної вати для парової труби зовнішнього діаметру Д_з = 0,6 м, щоб темпе­ратура на поверхні ізоляції не була більшою 45⁰С, температура стінки труби має 142⁰С, температура навколишнього середовища 25⁰С.

Коефіцієнт теплопровідності ізоляційного шару визначаємо за (дод. 9) при середній температурі шару ізоляції, Вт/(м∙К)

визначають значення коефіцієнта тепловіддачі від поверхні ізоляції в навколишнє повітря, Вт/(м²К)

.

Для циліндричної поверхні використовуємо формулу:

;

У табл. 2 знаходимо за x ln x значення

Товщину ізоляції знаходимо за формулою, м

Якщо зовнішній діаметр ізоляційної конструкції дорівнює 2м і більше, для розрахунку товщини ізоляції можна застосовувати фор­мули для плоскої стінки.

Використовуючи розміри котла, одержані в результаті розрахун­ку, необхідно накреслити розрахункову схему котла (бажано на мілі­метровому папері в масштабі). Розміри котла та розрахункова схема повинні бути використані при розрахунку теплового балансу.

Таблиця 2