17. Розрахунок теплової ізоляції

17.1. Загальні положення

Теплову ізоляцію передбачають для трубопроводів теплових мереж , арматури , фланцевих сполучень , компенсаторів і опор труб незалежно від температури теплоносія і місця прокладання . При техніко-економічному обгрунтуванні допускається прокладання без теплової ізоляції зворотні трубопроводи теплових мереж діаметром менше 200 мм , розташовані в цехах промислових підприємств, тепловий потік яких використовується на опалення ; конденсатні мережі при їх сумісній прокладці з паровими мережами в непрохідних каналах .

Товщину головного шару теплоізоляційної конструкції трубопроводів водяних теплових мереж визначають за нормами щільності теплового потоку чи на основі техніко-економічних розрахунків .

Товщина теплоізоляційної конструкції (включаючи захисне покриття) не повинна перевищувати граничних значень (дод. 34).

Розрахункову температуру теплоносія у водяних теплових мережах при визначені товщини головного шару теплоізоляційної конструкції приймають рівною середній річній. При розрахунковій температурі теплоносія180^ОС ця величина складає 110 ^ОС, при 150^ОС- 90 ^ОС , при 95^ОС- 65^ОС , при 70 ^ОС - 50^ОС .

Розрахункову температуру оточуючої середи при визначенні товщини головного шару теплоізоляційної конструкції водяних мереж і кількості теплоти , яка виділилася з поверхні теплоізоляційної конструкції за рік , слід приймати :

в каналах чи в безканальній підземній прокладці - середню за рік температуру грунту на глибині закладання осі трубопровода; в тонелях - 40 ^ОС ;

для надземної прокладки - середню за період зі середньодобовій температурі зовнішнього повітря 8 ^ОС і нижче для мереж , працюючих в опалювальний період чи середньорічну для мереж , працюючих на протязі року ;

для головного шару теплоізоляційних конструкцій для усіх видів прокладок , крім безканальної , слід використовувати матеріали з середньою лінійною щільністю не більш 400 кг/м і теплопровідністю не більш 0.07 Вт/(мК) при температурі матеріалу 25 ^ОС .

Середня щільність і теплопровідність головного шару теплоізоляційних конструкцій при безканальній прокладці не нормується .

Завдання теплового розрахунку - визначення втрат теплоти крізь трубопровід і ізоляцію в оточуюче середовище .

Значення теплових втрат слід порівнювати з нормативними / дод. 35 і 36 / . Якщо теплові втрати відрізняються більш як на 10 % від нормативних , слід повторити розрахунок , змінивши товщину ізоляції . Методика розрахунку тепловитрат залежить від умов прокладки теплопроводів .

17.2. Тепловий розрахунок при підземній прокладці теплових мереж в каналах

Матеріал теплової ізоляції приймають за додатком 38.

У першому наближенні товщину теплоізоляції на подаючому трубопроводі приймають в межах 80-90 % межевої (див. дод. 34), а на зворотньому трубопроводі - рівною половині товщини ізоляції на подаючому трубопроводі .

Термічний опір ізольованого трубопроводу з зовнішнім діаметром d_н , покритого ізоляцією з теплопровідністю _и з товщиною _и і прокладеного в каналі , складається із слідуючих складників :

термічного опору ізоляції / розраховують окремо для подаючого ( і=1) і зворотнього (і=2) трубопроводів , м²К/Вт:

R_и(і) = ; (17.1)

термічний опір тепловіддачі від поверхні ізоляції до повітря в каналі (розраховують окремо для подаючого і зворотнього трубопроводів), м²К/Вт:

R_H(i) = ; (17.2)

термічний опір тепловіддачі від повітря до внутрішньої поверхні каналу, м²К/Вт:

R_{n . к} = ; (17.3)

термічний опір стінок каналу , м²К/Вт:

R_к= ; (17.4)

термічний опір грунту , м²К/Вт:

R_к= , (17.5)

де: _н , _п.к - коефіцієнт тепловіддачі відповідно від поверхні ізоляції до повітря у каналі і від повітря до внутрішньої поверхні каналу, Вт/( м²К) (дод. 38); _к , _г -теплопровідність відповідно стінок каналу і грунту, Вт/(мК); d_w.в , d_w.н - еквівалентний діаметр відповідно внутрішньої і зовеішньої поверхні каналу, м ; h_э - еквівалентна глибина закладення трубопроводу, м; F_в , F_н - площа відповідно внутрішнього і зовнішнього поперечного перерізу каналу, м:

dэв=4F_в/П_в ; (17.6)

dэн=4F_н/П_н , (17.7)

де: F_в, F_н - площа,відповідно,внутрішнього і зовнішнього поперечного перерізу каналу,м2; П_в, П_н - периметр,відповідно, внутрішнього і зовнішнього поперечного перерізу каналу,м:

h_э = h + _г/ , (17.8)

де: h - відстань від поверхні землі до вісі трубопроводу, м ;  = 10 Вт/( м²К ) - коефіцієнт тепловіддачі від поверхні землі до повітря.

Загальний термічний опір:

R_{ ( i )} = R_{и ( i )} + R_{н ( i )} + R_{п .к} + R_к + R_г . (17.9)

Теплові втрати трубопровода:

q_{( i )} = , (17.10)

де:  = 0.2 - коефіцієнт , який враховує теплові втрати ізольованими опорами труб, фланцевими з’днаннями і арматурою. При прокладанні декількох трубопроводів в одноячейковому каналі можливо спостерігати їх вплив друг на друга.У цьому випадку слід попередньо визначити температуру повітря в каналі. При прокладанні двох трубопроводів

t_к = . (17.11)

Теплові втрати подаючим і єворотнім трубопроводами:

q₁ = ( ₁ - t_к ) ( 1 +  ) / R₁ ; (17.12)

q₂ = ( ₂ - t_к ) ( 1 +  ) / R₂ , (17.13)

де: R₁ = R_{и( 1 )} + R_{н ( 1 )} ; R₂ = R_{и ( 2 )} + R_{н ( 2 )} ; R₃ = R_п.к + R_к + R_г .