Температура теплоносителя

По сведениям [5] за расчётную температуру теплоносителя принимают среднюю за год, но, по причинам указанным выше, за расчётную примем среднюю за отопительный период температуру.

Подающий трубопровод – = 81,7ºС; Обратный трубопровод –= 50,5ºС.

Прочие параметры

Нормативные потери с погонного метра определяем по [5]:

Таблица 8.1Нормативныетеплопотери
Участок	Тип прокладки	Условный проход, мм	Направление	qН, Вт/м
ТК - ПП	надземный	350	прямой	65,3
			обратный	45
И - ТК	надземный	500	прямой	83,4
			обратный	58
ТК - Ж	подземный	400	прямой	115,7
			обратный	105

Средняя скорость ветра за отопительный период – ω = 4,5 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.

8.2 Расчёт толщины изоляционного слоя

ПРОВОДИМ РАСЧЁТ УЧАСТКА ТК-Ж

Задаемся предварительной толщиной изоляционного слоя: 50 мм.

Расчет толщины теплоизоляционного слоя производится по нормированной удельной плотности теплового потока через изолированную поверхность.Определяем суммарное термическое сопротивление теплопередаче теплоизоляционной конструкции:

(8.1)

где – температура теплоносителя, ºС;

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

t_ОС – 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 бесканальнойk = 0,94 и k=0,98 для наземной[6];

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

, (8.2)

Здесь R_в – сопротивление теплопередаче от теплоносителя к стенке трубы. При расчётах им пренебрегают ввиду относительной малости;

R_тр – сопротивление стенки трубы;

R_г.и – сопротивление слоя гидроизоляции. Отсутствует в нашем случае, поскольку выбранный материал и является гидроизолятором;

R_из – сопротивление изоляционного слоя;

R_п.с – сопротивление покровного слоя. Этот слой также интегрирован в изолирующий;

R_н – сопротивление теплопередаче к окружающей среде;

R_с.к – сопротивление теплопередаче от воздуха в канале к стенке канала. Отсутствует – у нас бесканальная прокладка;

R_к – сопротивление стенки канала;

R_гр – сопротивление грунта.

Таким образом получаем следующее уравнения для подземнойпрокладки:

R = R_тр + R_из + R_гр + R_н (8.3)

Расчётные уравнения для термических сопротивлений на погонный метр:

(8.4)

где d_вн – внутренний диаметр трубопровода;

d_нар – наружный диаметр трубопровода;

–теплопроводность стенки, для стальной трубы = 24 Вт/(м·ºС);

(м·К)/Вт;

(8.5)

где – наружный диаметр цилиндрического изолирующего слоя;

–внутренний диаметр слоя изолятора;

–теплопроводность изолятора. Уже упоминалось, что = 0,03 Вт/(м·ºС), но с учётом корректировки на влажность грунта0,0315 Вт/(м·ºС);

(8.6)

где – наружный диаметр заизолированного теплопровода;

–теплоотдача наружной стенки теплопровода воздуху, определим по формуле

(8.7)

(8.8)

где Н – глубина заложения теплопровода, принимаем Н = 0,7 м;

–теплопроводность грунта, для влажного, глинистого грунта расчётный коэффициент теплопроводности = 2 ккал/(м·ч·ºС) = 2,326 Вт/(м·ºС);

Из уравнения (7.3) находим термическое сопротивление изоляции:

R_из= R-(R_тр+ R_гр + R_н) (8.9)

R_из = 0,82 – (0,000098+0,105+0,035) = 0,68(м·К)/Вт

(8.10)

Расчетную толщину для жестких, ячеистых материалов из неуплотняющихся материалов и пенопластов следует принимать ближайшую по соответствующим государственным стандартам и техническим условиям.

Для изолируемых трубопроводов с положительными температурами рабочих сред толщина теплоизоляционного слоя должна быть проверена по допустимой температуре на поверхности изоляции [6].Температура на поверхности тепловой изоляции трубопроводов, расположенных за пределами рабочей или обслуживаемой зоны, не должна превышать температурных пределов применения материалов покровного слоя, но не вышеt^нп= 75 °С [5].

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):

. (8.11)

Отсюда

(8.12)

Для найденного из уравнения (7.12) 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 7.2.

Таблица 8.2 Результаты расчёта тепловой изоляции
Участок	dвн, м	dнар, м	Rтр·105	Направление		Rн	Rгр	qН, Вт/м	δиз, мм	tп
ТК - ПП	0,309	0,325	33,5	прямой	17	0,042	-	65,3	68	-4,2
				обратный	17,23	0,0435	-	45	65	-5,1
И - ТК	0,514	0,530	20	прямой	15,16	0,0323	-	83,4	115	-5,2
				обратный	15,3	0,033	-	58	75	-5
ТК - Ж	0,466	0,480	9,8	прямой	15,7	0,035	0,105	115,7	42	6,66
				обратный	15,77	0,0354	0,106	105	46	7,03