Примеры расчетов толщины изоляционного слоя

1. Определить толщину изоляционного слоя наружной стены камер хранения мороженых грузов холодильника, расположенного в г. Грозном.

Конструкция наружной стелы холодильника типовая (см. рис. 2.5,а): кирпичная кладка в полтора кирпича (380 мм), покрытая с двух сторон цементной штукатуркой (по 20 мм ). Пароизоляционный слой состоит из двух слоев битумной мастики и одного слоя гидроизола (общая толщина 4 мм). В качестве теплоизоляции применены плиты из пенопласта полистирольного по ГОСТ 15588–70. Отделочный слой –штукатурка цементно-известковая по сетке (в расчёте для упрощения будут приняты три слоя штукатурки толщиной 20 мм каждый).

Рис. 2.5. Конструкция наружной стены и покрытия холодильника:

а – наружная стена: 1 – штукатурка цементная; 2–кладка кирпичная; 3 – пароизоляция; 4 – теплоизоляция; 5 – отделочный слой; б – покрытие: 1 – кровельный рулонный ковер (он же пароизоляция); 2 – бетонная стяжка; 3 – засыпная теплоизоляция; 4 – плитная теплоизоляция; 5 – железобетонная плита покрытия.

По табл. 1.1 принимаем среднегодовую температуру воздуха в г. Грозном 10.1°С. Следовательно, город расположен в южной климатической зоне. Коэффициент теплопередачи для камер хранения мороженых грузов с температурой –20° С определяем по табл. 2.6 k₀ = 0.21 Вт/(м²-К).

Коэффициенты теплопередачи и соответствующие термические сопротивления:

для наружной поверхности = 23.3 Вт/(м²- К), = 0,043 м² • К / Вт,

для внутренней (циркуляция воздуха в камерах естественная) Вт/(м²- К),

=0,125 м² • К / Вт.

Коэффициенты теплопроводности материалов по табл. 2.5 [в Вт/(м-К) ] приведены ниже.

Штукатурки цементной 0.88

Кладки кирпичной 0.82

Пароизоляции (по гидролизу) 0.3

Пенопласта полистиролыюго 0.047

Потребную толщину изоляционного слоя определяем по формуле (2.11):

Принимаем толщину изоляционного слоя 200 мм (4 слоя по 50 мм или 2 слоя по 100 мм).

Действительное значение коэффициента теплопередачи рассчитываем по формуле (2.12):

Вт/ (м² К).

2. Определить толщину изоляционного слоя наружной стены камер хранения охлажденных грузов того же холодильника.

Конструкция стены такая же, как и в первом примере.

Изменяется коэффициент теплопередачи, который для камер с температурой воздуха –1 °С принимаем k₀ = 0.30 Вт/(м²- К), и коэффициент теплоотдачи для внутренней поверхности, в связи с тем что камеры охлаждаются с помощью воздухоохладителей: =9 Вт/(м² К) .

Потребную толщину изоляционного слоя находим по формуле (2.11):

= 0,047[3,333– (0,0434-0,0684-0,463 + 0,0134-0,111)] =

= 0,047(3,333 –0,698) = 0,047 • 2,635 = 0,124 м.

Можно принять толщину изоляционного слоя 125 мм из двух слоев плит пенополистирола по 50 мм и одного слоя 25 мм.

Так как практически толщина изоляционного слоя не изменилась, действительное значение коэффициента теплопередачи будет равно требуемому табличному.

3. Определить толщину изоляционного слоя покрытия одноэтажного холодильника в г. Грозном.

Конструкция покрытия приведена на рис. 2.3,б. Толщина и теплопроводность слоев конструкции приведены ниже.

Кровельный рулонный ковер 5 слоев гидронзола на горячей битумной

мастике; = 12 мм, = 0,3 Вт/(м-К)

Армированная бетонная стяжка = 40 мм, = 1,4 Вт/(м-К)

Засыпная теплоизоляция керамзитовый гравий по расчету:

= 0,2 Вт/(м-.К)

Плитная теплоизоляция плиты пенопласта полистирольного ПСБ-С

для камер хранения

мороженых грузов = 100 мм, = 0,047 Вт/(м-К)

охлажденных грузов = 50 мм, = 0,047 Вт/(м-К)

Железобетонная плита покрытия (для по- = 220 мм, = 1 ,5 Вт/(м-К)

крытия принята плита гладкая, с пустотами)

Коэффициент теплопередачи k₀ Вт/(м²- К)]:

Для камер хранения мороженых грузов 0,2

Для камер хранения охлажденных грузов 0.29

Коэффициенты теплоотдачи н термические сопротивления:

для наружной поверхности = 23,3 Вт/м²- К

=0.043 м² • К/Вт;

для внутренней поверхности камер хранения мороженых грузов

= 7Вт/(м²-К); =0,143 м²-К/Вт;

камер хранения охлажденных грузов =9Вт/(м² К),

=0,111 м²-К/Вт.

Потребная толщина изоляционного слоя:

для камер хранения мороженых грузов

для камер хранения охлажденных грузов

Высота изоляционного слоя над камерами мороженых грузов составляет 0.494 + 0.100= 0,594 м, над камерами охлажденных грузов 0,403 + 0,050= 0.453 м.

Для получения плоской кровли придется произвести подсыпку над камерами хранения охлажденных грузов. Если сделать изоляцию покрытия над этими камерами без плитного материала, то толщина засыпки будет 0.616 м, т.е. практически над всем холодильником толщина изоляции будет одинаковой.

Коэффициент теплопередачи в данном случае остается равным табличному значению, поскольку толщина изоляционного слоя не изменяется.

Во многих случаях изоляцию покрытий делают только из плитных материалов. Тогда после выбора толщины изоляционного слоя в соответствии со стандартной толщиной плит, возможно, придется определить действительное значение коэффициента теплопередачи.

4. Определить толщину изоляционного слоя междуэтажного перекрытия многоэтажного холодильника, в котором над камерой хранения мороженых грузов расположена камера хранения охлажденных грузов.

Конструкция перекрытия:

Чистый пол (покрытие) из бетона = 40 мм, =1.4 Вт/(м-К)

Армобетонная стяжка = 60 мм, =1.5 Вт/(м-К)

Пароизоляция (по битуму) = 6 мм. =0,18 Вт/(м-К)

Теплоизоляция–плиты жесткие минера- (толщина по расчету) =0,087 Вт/(м-К)

ловатные (применять нужно материал,

применяемый для изоляции других

ограждении на данном холодильнике)

Железобетонная плита перекрытия =160 мм =1,5 Вт/(м-К)

Коэффициент теплопередачи для междуэтажного перекрытия, разделяющего камеры хранения охлажденных и мороженых грузов, принимаем .

Термические сопротивления переходу тепла:

Со стороны более теплого воздуха = 0.111 м²-К/Вт

Со стороны холодного воздуха =0.143 м²-К/Вт

Потребная толщина изоляционного слоя по формуле (2.11)

= 0,087[3,571 –(0.111+0.029+0,04+0,033+0,067+ 0,143)] =

=0,087(3,571 –0,423) =0,087 · 3,148 = 0,274 м.

Принимаем толщину изоляционного слоя 300 мм из шести слоев жестких минераловатных плит по 50 мм каждая.

Действительное значение коэффициента теплопередачи

При использовании современных материалов, например пенополистирола ПСБ-С, толщина изоляционного слоя будет 150 мм.

5. Определить толщину изоляционного слой пола камеры замораживания мяса, расположенной в одноэтажном холодильнике (на грунте). Температура воздуха в камере –30° С, циркуляция воздуха усиленная.

Конструкция пола показана на рис. 2.15,а. Толщина и теплопроводность слоев конструкции приведены ниже.

Чистый пол из мозаичных бетонных плит = 40мм, =1,4 Вт/(м-К)

Бетонная подготовка = 100 мм, =1.4 Вт/(м-К)

Теплоизоляция – керамзитовый гравий (толщина по расчету) =0,2 Вт/(м-К)

Бетонная подготовка с электронагревате- = 100 мм –

лями

Гидроизоляция __

Бетонная подготовка по уплотненному __

грунту с щебнем

В расчете учитываем только слой, лежащие выше бетонной подготовки с нагревательным усгройстпом.

Коэффициент теплопередачи пола .

Термическое сопротивление переходу тепла от поверхности пола к воздуху камеры

= 0.095 м²-К/Вт.

Потребная толщина изоляционного слоя

6. Определить толщину изоляционного слоя перегородки между камерами хранения охлаждаемых грузов.

Поскольку перегородка разделяет камеры с одинаковыми температурно-влажностными условиями, принимаем в качестве материала пенобетон.

Коэффициент теплопередачи перегородки

Термические сопротивления переходу тепла по обе стороны перегородки одинаковы: = 0,111 м²∙К/Вт (циркуляция воздуха умеренная).

Коэффициент теплопроводности пенобетона =0,15 Вт/(м·К).

Потребная толщина изоляционного слоя

= 0.15 (1.724 –0.222) = 0.15 – 1.502 = 0.225 м.

Принимаем перегородку толщиной 250 мм в один слой.

Действительное значение коэффициента теплопередачи