6.2 Расчет теплоизоляции

Тепловой изоляцией покрывают: трубопроводы систем центрального отопления, расширители, воздухосборники и другие части, расположенные в неотапливаемых помещениях, и трубопроводы, проходящие в каналах; главные стояки отопления; тепловые сети при любом виде прокладки [ 18 ].

Перед наложением тепловой изоляции должны быть приняты меры по противокоррозийной защите в соответствии со СНиП 2.04.07-86.

Теплоизоляционные материалы, применяемые для изоляции трубопроводов, сводятся к пяти основным видам:

а) формовочные-теплоизоляционные скорлупы (полуцилиндры), применяемые для изоляции прямолинейных участков диаметром до 200мм; для изоляции трубопроводов большего диаметра применяют штучные формованные или минераловатные изделия (сегменты). Для изготовления сегментов и скорлуп используются следующие материалы: пенобетон, пеносиликат, диатом, совелит, асбестоцемент и другие. Сегменты из пробки и торфа используются при температуре теплоносителя выше 100С. ГОСТ 14357-69.

б) оберточные конструкции отличаются от других видов теплоизоляционных конструкций эластичностью и гибкостью.

Основными материалами для оберточной изоляции служат: минеральный войлок и вата, алюминиевая фольга, асбестовый шнур, войлок. ГОСТ 9573-82.

в) набивная и засыпная изоляция выполняется путем набивки термоизоляционного материала в специальные оболочки из сетки, а также непосредственно в каналы теплосетей и в сухой грунт при бесканальной прокладке. Термоизоляционными материалами служат: минеральная вата, гранулированная вата, пенобетонная крошка, порошок совелита, ньювеля и другие. МРТУ 7-19-68

г) литая изоляция; в качестве материала для этого вида изоляции используется пенобетон и пеносиликат. ТУ 36-1695-73

д) мастичная изоляция выполняется только на горячих поверхностях. В качестве материалов для получения мастичной изоляции применяют совелит, ньювель, асбозурит и другие. Этот вид изоляции очень трудоемок и в настоящее время вытесняется изоляцией штучными изделиями (сегментами и скорлупами). ГОСТ 6788-62

В городе Павлодаре наибольшее распространение получила оберточная изоляция (ГОСТ 9573-82), поэтому будем производить расчет для этого вида теплоизоляции.

Стальная труба диаметром 1000 мм идущая от ТЭЦ-1 к ЦТП№32 изолирована матами минераловатными на синтетическом связующем.

6.2.1 Определение толщины изоляции трубопровода по заданному

падению температуры протекающей жидкости

Расчет толщины изоляции трубопровода по заданному падению температуры протекающей жидкости производим по примеру [ 18, стр 254].

По таблице1 [ 18, стр 255] определяем максимальное и минимальное значения температуры протекающей жидкости:

T_max, t_min - максимальная и минимальная температура

жидкости,

t_max = 115 C,

t_min = 75 C;

при ,

; ( 19 )

при ,

, ( 20 )

где t _н - средняя температура окружающего воздуха по таблице 3:

t_н = -15 C;

d_к - наружный диаметр изоляционной конструкции;

d_н - наружный диаметр трубопровода (d_н = 1000 мм);

_из - коэффициент теплопроводности изоляционного слоя;

- сопротивление теплоотдаче от поверхности изоляции в окру-

жающий воздух ( =0,01 (ч  м С)/ккал) [ 18, cтр 280];

L_р - расчетная длина трубопровода (L_р = 10000 м);

G - расход жидкости (G = 75000 кг/ч);

С - удельная теплоемкость жидкости (С = 0,98 ккал/(кг С));

t_ср - средняя температура жидкости.

Рассчитываем:

,

следовательно расчет ведем по формуле ( 20 ).

Определяем среднюю температуру жидкости:

C. ( 21 )

Расчетная длина трубопровода с учетом четырех задвижек и восьми фланцевых соединений, определяется:

=L_р К_п + n_з  L_з + n_ф  L_ф , (22)

где К_п- коэффициент учитывающий потери тепла через опоры

(К_п =1,2) [ 18 , cтр 267];

n_з- количество задвижек по длине трубопровода (n_з= 4);

L _з- длина одной задвижки (L_з=5 м);

n_ф- количество фланцевых соединений (n_ф=8);

L_ф- длина одного фланцевого соединения (L_ф=1,5 м);

=1,2  10000+4  5+5  1,5=12032 м.

Определяем коэффициент теплопроводности изоляционного слоя [ 18, cтр 255]:

_из=0,036+0,0003  t_ср, (23)

_из=0,036+0,0003  95=0,065 ккал/(ч  м С).

,

;

Вычисляем толщину изоляции по формуле:

(24)

6.2.2 Расчет теплопотерь изолированными трубами

Теплопотери 1 пог. м. трубы с однослойной изоляцией определяют по формуле [ 19 ]:

; ( 25 )

(при этом пренебрегаем термическим сопротивлением стальных стенок трубы),

где q_ср- теплопотери 1пог.м. цилиндрической поверхности трубы при

средней температуре воздуха окружающего изоляцию;

t₁- средняя температура теплоносителя;

_н - коэффициент теплоотдачи для воздуха;

r_к - наружный радиус изоляционной конструкции (r_к = 0,6 м);

r_н - наружный радиус трубопровода (r_н = 0,5 м);

- коэффициент, учитывающий дополнительные потери тепла

неизолированными частями в долях от потерь труб ( = 0,15)

[ 19, cтр 161 ].

Средняя температура теплоносителя воды во время отопительного периода:

t₁ = 95 C.

Коэффициент теплоотдачи для воздуха определяют по формуле [ 19 ]:

_н = 8 + 0,04t_п + 6 , ( 26 )

где t_п- температура наружной поверхности изоляции;

- скорость воздуха окружающего изоляцию,

примем ориентировочную температуру наружной поверхности изоляции t_п=5С и скорость воздуха, окружающего изоляцию, =0,1 .

Тогда по формуле ( 8 ):

_н=8 + 0,04  5 + 6  =10,1 ккал/(м³чС).

Определяем сопротивление теплопереходу у наружной поверхности:

, ( 27 )

(мчС)/ккал.

Термическое сопротивление изоляции:

; (28)

(мчС)/ккал.

Температура поверхности изоляции:

; (29)

С.

Ориентировочно принятая температура наружной поверхности изоляции несколько отличается от расчетной, поэтому заново определяем коэффициент теплоотдачи для воздуха по формуле ( 8 ):

_н=8 + 0,04  2,85 + 6  =10,01 ккал/(м³чС).

После определения температуры поверхности изоляции t_п= +2,85C и коэффициента теплоотдачи _н=10,01ккал/(мчС), теплопотери 1 пог. м. изолированной трубы могут быть подсчитаны следующим способом [ 19 ]:

(30)

ккал/ч;

(31)

ккал/ч.

Примерно одинаковые результаты решения формул (12) и (13) указывают на правильность расчета.

Определим теплопотери той же трубы без изоляции. Пренебрегая термическим сопротивлением стенки стальной трубы, получим температуру на внешней ее стенке t_п=95 С;

Коэффициент теплоперехода от наружной стенки получим равным:

_н=8 + 0,04  95 + 6  =13,7 ккал/(м³чС).

Теплопотери 1 пог. м неизолированной трубы:

(32)

ккал/ч.

Коэффициент полезного действия изоляции [ 19 ]:

; (33)

.