- •2007 Г.
- •Содержание:
- •Общая характеристика теплоизоляционных материалов и изделий
- •Бесканальные теплопроводы.
- •3.2.1. Теплопроводы в монолитных оболочках.
- •3.2.4. Ограничение максимального диаметра бесканальных теплопроводов.
- •3.3. Защита подземных теплопроводов от затопления и увлажнения.
- •4. Основные требования к теплоизоляционным материалам.
- •5. Расчет толщины тепловой изоляции
- •Список литературы:
3.2.4. Ограничение максимального диаметра бесканальных теплопроводов.
Территория, прилегающая к трассе бесканального теплопровода, более уязвима для размыва и образования опасных каверн при нарушении плотности стального трубопровода по сравнению с трубопроводом в канале. Поэтому в зависимости от надежности применяемых конструкций ограничивают максимальный диаметр бесканальных теплопроводов.
При изготовлении изоляционных конструкций из битумных материалов с различными наполнителями (битумоперлит, битумокерамзит, битумовермикулит и др.), а также при применении засыпных и литых конструкций максимальный диаметр бескаиальных теплопроводов в соответствии со СНиП ограничивают 400 мм.
Максимальный диаметр бесканальных теплопроводов в монолитных изоляционных оболочках из армопенобетона, а также в монолитных оболочках из феиольного поропласта с наружной гидрозащитой из полиэтилена ограничен обычно 800 мм.
На основе опыта эксплуатации отечественных конструкций бесканальных теплопроводов в монолитных изоляционных оболочках из ячеистых полимерных материалов с замкнутыми порами типа полиуретана в дальнейшем будет проверена возможность снятия ограничения по максимальному диаметру для этих теплопроводов.
3.3. Защита подземных теплопроводов от затопления и увлажнения.
Одним из основных условий долговечности подземных теплопроводов считается защита их от затопления грунтовыми или верховыми водами. Затопление приводит к порче изоляции и наружной коррозии трубопроводов. Единственное надежное решение при прокладке теплопроводов ниже уровня грунтовых вод заключается в понижении этого уровня с помощью продольного дренажа. Конструкция самого теплопровода остается в этом случае такой же, как и для сухих грунтов.
Основное требование к дренажу грунтовых вод в зоне прокладки теплопровода состоит в том, чтобы кривая депрессии, т.е. уровень грунтовых вод при работе дренажа, была ниже днища канала (при прокладке в канале) или нижней отметки изоляционной конструкции теплопровода при бесканальной прокладке. Для защиты теплопровода от поверхностных вод в первую очередь необходима планировка поверхности земли над теплопроводом. Отметка поверхности земли над теплопроводом должна несколько превышать отметку окружающего грунта. Весьма желательно устройство над теплопроводом уличной одежды в виде асфальтового покрытия.
Состояние изоляции подземных теплопроводов зависит от режима их работы. Когда теплопровод непрерывно работает, тепловая изоляция, как правило, находится в сухом состоянии. При выведении теплопровода из работы по мере понижения температуры происходит перемещение влаги с поверхности изоляции к поверхности трубы.
Опыт показывает, что теплопроводы, работающие круглогодично, находятся в луч-
шем состоянии, чем работающие сезонно или периодически.
4. Основные требования к теплоизоляционным материалам.
Важное значение в устройстве теплопровода имеет тепловая изоляция. От качества изоляционной конструкции теплопровода зависят не только тепловые потери, но, что не менее важно, его долговечность, При соответствующем качестве материалов и технологии изготовления тепловая изоляция может одновременно выполнять роль антикоррозионной защиты наружной поверхности стального трубопровода. К таким материалам, в частности, относятся полиуретан и производные на его основе — полимербетон и бион.
Основные требования к теплоизоляционным конструкциям заключаются в следующем:
1) низкая теплопроводность как в сухом состоянии, так и в состоянии естественной влажности;
2) малое водопоглощение и небольшая высота капиллярного подъема жидкой влаги;
3) малая коррозионная активность;
4) высокое электрическое сопротивление;
5) щелочная реакция среды (рН > 8,5);
6) достаточная механическая прочность.
Требования к теплоизоляционным материалам и конструкциям подземных теплопроводов существенно отличаются от требований к теплоизоляционным материалам для теплопроводов, расположенных в помещениях электростанций, котельных или производственных цехов.
Так, основными требованиями для теплоизоляционных материалов паропроводов электростанций и котельных являются низкая теплопроводность и высокая температу-ростойкость. Такие материалы обычно характеризуются большим содержанием воздушных пор и малой объемной плотностью.
Последнее качество этих материалов предопределяет их повышенные гигроскопичность и водопоглощение.
Одно из основных требований к теплоизоляционным материалам для подземных теплопроводов заключается в малом водопоглощении. Поэтому высокоэффективные теплоизоляционные материалы с большим содержанием воздушных пор, легко впитывающие влагу из окружающего грунта, как правило, непригодны для подземных теплопроводов.
Выбор теплоизоляционной конструкции и ее размеров зависит от типа теплопровода и располагаемых исходных материалов и выполняется на основе технико-экономических расчетов. При современных масштабах теплофикации и централизованного теплоснабжения проблема тепловой изоляции тепловых сетей имеет большое народнохозяйственное значение.
Ежегодные тепловые потери действующих в настоящее время систем теплофикации и централизованного теплоснабжения могут быть оценены в 800 млн ГДж/год, т.е. в 8 % количества передаваемой теплоты.
Даже с учетом эффекта комбинированной выработки тепловой и электрической энергии расход топлива на покрытие теплопотерь составляет 18 млн т топлива в год в условном исчислении. При снижении теплопотерь вдвое, что вполне достижимо при
современных теплоизоляционных конструкциях, можно получить экономию около 9 млн т топлива в год в пересчете на условное.
Кроме снижения теплопотерь тепловая изоляция облегчает обслуживание оборудования теплопроводов вследствие понижения температуры воздуха в подземных камерах и проходных каналах, а также устраняет опасность ожогов обслуживающего персонала. Одновременно со снижением тепловых потерь уменьшается падение температуры теплоносителя вдоль теплопровода, что повышает качество и экономичность теплоснабжения.
Очень важно сохранение теплоизоляционного материала в сухом состоянии. При увлажнении возрастает теплопроводность (рис. 8).
В сухом состоянии минеральная вата (р = 350 кг/м3 ) имеет теплопроводность λ = 0,045 Вт/(м · К); при объемной влажности w = 20 % теплопроводность λ = 0,14 Вт/ /(м · К), т.е. в 3 раза больше.
-
Рис. 8. Зависимость теплопроводности мине-ральной ваты от объемной влажности и плотности при t = 20 0C
1 – ρсух = 120 кг/м3; 2 - ρсух = 200 кг/м3; 3 - ρсух = 350 кг/м3.
Рис. 8. Подвесная теплоизоляционная
конструкция
1 - труба; 2 - антикоррозионное покрытие; 3 - мат из минеральной ваты; 4 - стальная сетка; 5 - асбоцементная штукатурка
При одной и той же влажности теплопроводность изоляционного мате-риала обычно не совпадает с теплопро-водностью изоляционной конструкции, выполненной из того же материала. Уплотнение изоляционного материала и применение различного рода добавок при изготовлении конструкции в боль-шинстве случаев приводят к увеличению теплопроводности изоляционного слоя.
При сооружении теплопроводов в каналах в качестве тепловой изоляции часто применяются изделия из мине-ральной ваты, защищенные битуми-нировкой от увлажнения (рис. 9.). На на-ружную поверхность стальной трубы накладывается антикоррозионное пок-рытие (эмаль, изол и др.). На анти-коррозионное покрытие укладываются скорлупы из минеральной ваты, армированные стальной сеткой. Сверху скорлуп укладываются полуци-линдрические асбоцементные футляры, закрепляемые на теплопроводе стальной сеткой, покрываемой сверху асбоце-ментной штукатуркой.
В приложении 26 приведены ха-рактеристики теплоизоляционных изде-лий отечественного производства, при-меняемых при прокладке теплопроводов в каналах.