ВЫБОР И РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ

⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 10Следующая ⇒

Расчет толщины слоя тепловой изоляции в курсовом проекте проводится для одного какого-либо участка трубопровода [7, 8]. Для проведения расчета необходимо знать диаметр изолируемого трубопровода, способ его прокладки, конструктивные характеристики канала, тип теплоизоляции и характер грунта. Поскольку наиболее распространенным типом прокладки теплопроводов в городском районе является подземная, в непроходных каналах, рассмотрим порядок расчета толщины слоя изоляции при прокладке двух трубопроводов водяных тепловых сетей (подающего и обратного) в одноячейковом непроходном канале.

Толщина слоя изоляции должна быть такой, чтобы потеря тепла трубопроводом в окружающую среду не превышала нормы. Эти нормы указаны в [7, 8]: и даны для среднегодовой температуры теплоносителя и грунта.

Тепловые потери через изолированную поверхность двухтрубных тепловых сетей, прокладываемых в непроходном канале шириной b и высотой h, м, на глубине Н, м, от поверхности земли до оси канала определяются по формуле

(40)

Температура воздуха в канале t_кан определяется по формуле:

, °С (41)

здесь q₁^L, q₂^L - линейные плотности теплового потока от подающего и обратного трубопроводов, Вт/м;

t_п^ср.г., t_о^ср.г.-температуры подающего и обратного трубопроводов, °С;

t_гр^{ср.г -}температура грунта, °С;

К- коэффициент дополнительных потерь;

R_из.п.,R_из.о - термические сопротивления изоляции подающего и обратного трубопроводов, м·°С/Вт;

R_воз.п.,R_воз.о - термические сопротивления теплоотдаче от поверхности изоляции подающего и обратного трубопроводов, м·°С/Вт;

R^кан_воз. - термическое сопротивление теплоотдаче от воздуха к поверхности канала, м·°С/Вт;

R^к_гр- термическое сопротивление грунта, Вт/(м·°С).

Термическое сопротивление изоляции подающего и обратного трубопровода определяется по формулам:

, (м· °С)/Вт (42)

, (м·°С)/Вт (43)

где

, - толщина изоляции подающего и обратного трубопроводов, м;

, - коэффициент теплопроводности изоляции подающего и обратного трубопроводов, Вт /(м*°С), таблица 14.

, - поправочный коэффициент характеризующий состояние изоляции для подающего и обратного трубопроводов, принимается по таблице 15.

Термическое сопротивление теплоотдаче от поверхности изолированного трубопровода в воздушное пространство канала от подающего и обратного трубопроводов определяется по формулам:

, (м·°С)/Вт (44)

, (м·°С)/Вт (45)

где - коэффициент теплоотдачи в канале, принимается равным 11Вт /(м²*°С);

Термическое сопротивление теплоотдаче от воздуха в канале к грунту определяется по формуле:

, (м·°С)/Вт (46)

где -эквивалентный диаметр сечения канала в свету (м), определяемый по формуле:

(47)

где – ширина канала, м;

– высота канала, м.

Термическое сопротивление массива грунта определяется по формуле:

, (м·°С)/Вт (48)

- коэффициент теплопроводности грунта, Вт / (м·°С) определяемый по таблице 16/

– глубина заложения до оси трубопроводов, м.

Расчет толщины изоляции подающего и обратного трубопроводов в курсовом проекте выполняется по суммарной нормативной линейной плотности теплового потока q^L_{1, 2}, Вт/м с использованием метода последовательных приближений.

На первом этапе задаются начальным значением толщины изоляции , , одинаковой для подающего и обратного трубопроводов ( см. Приложение А. Таблица А.15), и по формулам (41)-(48) рассчитывают температуру в канале.

Затем по формуле (40) вычисляют суммарную линейную плотность теплового потока q^L_{1, 2}.

Полученное расчетное значение сравнивают с нормативной линейной плотностью теплового потока q^L^н_{1, 2}по таблицам 17, 18.

На втором этапе увеличивают или уменьшают толщину изоляции в зависимости от результата сравнения и повторяют расчет в той же последовательности до получения нового расчетного значения q^L_{1, 2}.

Расчет повторяют до тех пор, пока расчетное значение плотности теплового потока – будет отличаться от нормативного значения - на заданную степень точности расчета, например, не более, чем на 1%. Последнее значение принимается в качестве расчетной толщины тепловой изоляции для подающего и обратного трубопроводов.

Расчетную температуру наружной среды принимают равной среднегодовой температуре грунта на глубине заложения трубопровода.

Коэффициент дополнительных тепловых потерь при расчете толщины изоляции по нормированной плотности теплового потока принимается равным 1.

При расстоянии от поверхности грунта до перекрытия канала 0, 7 м и менее за расчетную температуру наружной среды должна приниматься та же температура наружного воздуха, что и при надземной прокладке (средняя температура за год).

Температуру теплоносителя технологического оборудования и трубопроводов при расчетах по нормированной плотности теплового потока следует принимать в соответствии с заданием на проектирование.

Для трубопроводов водяных тепловых сетей за расчетную температуру теплоносителя принимают:

для подающего трубопровода при постоянной температуре сетевой воды и количественном регулировании - максимальную температуру теплоносителя;

для подающего трубопровода при переменной температуре сетевой воды и качественном регулировании - в соответствии с таблицей 13;

для обратных трубопроводов водяных тепловых сетей 50 °С;

Таблица 13 – Расчетная температура теплоносителя °С

Температурные режимы водяных тепловых сетей, °С	95-70	150-70	180-70
Расчетная температура теплоносителя t °С

Таблица 14 - Коэффициенты теплопроводности теплоизоляционных материалов [8]

Материал, изделие	Средняя плотность в конструкции, кг/м³	Теплопроводность теплоизоляционного материала в конструкции l_из, Вт/(м× °С) для поверхностей с температурой, °С	Температура применений, °С	Группа горючести
20 и выше	19 и ниже
Плиты минераловатные прошивные		0, 045 + 0, 00021 t_m	0, 044-0, 035	От минус 180 до 450	Негорючие
	0, 049 + 0, 0002 t_m	0, 048-0, 037
Плиты теплоизоляционные из минеральной ваты на синтетическом связующем		0, 04 + 0, 00029 t_m	0, 039-0, 03	От минус 60 до 400	»
	0, 043 + 0, 00022 t_m	0, 042-0, 031
	0, 044 + 0, 00021 t_m	0, 043-0, 032	От минус 180 до 400
	0, 052 + 0, 0002 t_m	0, 051-0, 038
Теплоизоляционные изделия из вспененного этиленполипропиленового каучука «Аэрофлекс»		0, 034 + 0, 0002 t_m	0, 033	От минус 57 до 125	Слабогорючие
Полуцилиндры и цилиндры минераловатные		0, 04 + 0, 00003 t_m	0, 039-0, 029	От минус 180 до 400	Негорючие
	0, 044 + 0, 00022 t_m	0, 043-0, 032
	0, 049 + 0, 00021 t_m	0, 048-0, 036
	0, 05 + 0, 0002 t_m	0, 049-0, 035
	0, 053 + 0, 00019 t_m	0, 052-0, 038
Шнур теплоизоляционный из минеральной ваты		0, 056 + 0, 000 t_m	0, 055-0, 04	От минус 180 до 600 в зависимости от материала сетчатой трубки	Негорючие, или слабогорючие
Маты из стеклянного штапельного волокна на синтетическом связующем		0, 04 + 0, 0003 t_m	0, 039-0, 029	От минус 60 до 180	Негорючие
	0, 042 + 0, 00028 t_m	0, 041-0, 03
Маты и вата из супертонкого стеклянного волокна без связующего		0, 033 + 0, 00014 t_m	0, 032-0, 024	От минус 180 до 400	»
Маты и вата из супертонкого базальтового волокна без связующего		0, 032 + 0, 00019 t_m	0, 031-0, 24	От минус 180 до 600	»
Песок перлитовый, вспученный, мелкий		0, 052 + 0, 00012 t_m	0, 051-0, 038	От минус 180 до 875	»
	0, 055 + 0, 00012 t_m	0, 054-0, 04
	0, 058 + 0, 00012 t_m	0, 057-0, 042
Теплоизоляционные изделия из пенополистирола		0, 033 + 0, 00018 t_m	0, 032-0, 024	От минус 180 до 70	Горючие
	0, 036 + 0, 00018 t_m	0, 035-0, 026
	0, 041 + 0, 00018 t_m	0, 04-0, 03
Теплоизоляционные изделия из пенополиуретана		0, 030 + 0, 00015 t_m	0, 029-0, 024	От минус 180 до 130	«
	0, 032 + 0, 00015 t_m	0, 031-0, 025
	0, 037 + 0, 00015 t_m	0, 036-0, 027
Теплоизоляционные изделия из бутадиен-акрилонитрила «Кайманфлекс (K-flex)» марок: ЕС
60-80	0, 036	0, 034	От минус 40 до 105	Слабогорючие
ST	60-80	0, 036	0, 034	От минус 70 до 130
ЕСО	60-95	0, 040	0, 036
Теплоизоляционные изделия из пенополиэтилена		0, 035 + 0, 00018 t_m	0, 033	От минус 70 до 70	«

Примечание: t_т – средняя температура теплоизоляционного слоя, °С,

, где – температура теплоносителя.

Таблица 15 - Значения поправок K_l к коэффициентам теплопроводности теплоизоляционных материалов в зависимости от технического состояния

N п.п.	Техническое состояние теплоизоляционной конструкции, условия эксплуатации	K_l
1.	Незначительное разрушение покровного и основного слоев изоляционной конструкции	1, 3-1, 5
2.	Уплотнение изоляции сверху трубопровода и обвисание снизу	1, 6-1, 8
3.	Частичное разрушение теплоизоляционной конструкции, уплотнение основного слоя изоляции на 30-50%	1, 7-2, 1
4.	Уплотнение основного слоя изоляции на 70%	3, 5
5.	Периодическое затопление канала грунтовыми водами или смежными коммуникациями	3, 0-5, 0
6.	Незначительное увлажнение изоляции 10-15%	1, 4-1, 6
7.	Увлажнение изоляции 20-30%	1, 9-2, 6
8.	Сильное увлажнение изоляции 40-60%	3, 0-4, 5

Таблица 16 - Коэффициент теплопроводности грунтов в зависимости от степени увлажнения

Вид грунта	Средняя плотность, кг/м³	Весовое влагосодержание грунта, %	Коэффициент теплопроводности, Вт/(м× °С)
Песок			0, 86
		1, 11
	1, 92
23, 8	1, 92
Суглинок			0, 71
	0, 9
		0, 83
	1, 04
		0, 98
	1, 2
		1, 12
	1, 36
	1, 63
		1, 27
	1, 56
	1, 86
		1, 45
	1, 78
		1, 75
	2, 56
11, 5	2, 68
Глинистые			0, 72
	1, 08
	1, 66
		1, 0
	1, 46
	2, 0
		1, 13

Таблица 17 - Норма плотности теплового потока через поверхность изоляции трубопроводов двухтрубных водяных тепловых сетей при прокладке в непроходных каналах (число часов работы в год ≤ 5000).

Условный диаметр трубопровода, мм	Трубопровод
Подающий	Обратный	Подающий	Обратный	Подающий	Обратный
Среднегодовая температура теплоносителя °С

Вт/м	ккал/(м*ч)	Вт/м	ккал/(м*ч)	Вт/м	ккал/(м*ч)	Вт/м	ккал/(м*ч)	Вт/м	ккал/(м*ч)	Вт/м	ккал/(м*ч)
		12, 9		8, 6		18, 92		8, 6		22, 36		7, 74
		13, 76		9, 46		19, 78		9, 46		24, 08		8, 6
		15, 48		10, 32		21, 5		10, 32		26, 66		9, 46
		16, 34		11, 18		24, 08		11, 18		29, 24		10, 32
		19, 78		13, 76		27, 52		12, 04		34, 4		11, 18
		21, 5		14, 62		30, 1		12, 9		36, 98		12, 04
		24, 08		16, 34		33, 54		13, 76		41, 28		13, 76
		24, 94		17, 2		36, 12		14, 62		44, 72		14, 62
		27, 52		18, 92		39, 56		16, 34		47, 3		15, 48
		35, 26		22, 36		47, 3		18, 92		61, 06		17, 2
		39, 56		25, 8		55, 9		21, 5		67, 94		18, 06
		45, 58		29, 24		63, 64		23, 22		75, 68		20, 64
		49, 88		31, 82		67, 94		24, 94		84, 28		21, 5
		55, 9		34, 4		74, 82		27, 52		90, 3		22, 36
		60, 2		36, 12		81, 7		28, 38		98, 9		23, 22
		64, 5		39, 56		92, 02		30, 96		111, 8		24, 08
		71, 38		42, 14		102, 34		32, 68		124, 7		25, 8
		78, 26		46, 44		119, 54		35, 26		135, 02		28, 38
		91, 16		52, 46				38, 7		155, 66		30, 96
		100, 62		55, 04		139, 32		41, 28		171, 14		31, 82
		110, 94		56, 76		145, 34		43, 86		182, 32		36, 12
		135, 02		62, 78		180, 6		47, 3		219, 3		39, 56

Таблица 18- Норма плотности теплового потока через поверхность изоляции трубопроводов двухтрубных водяных тепловых сетей при прокладке в непроходных каналах (число часов работы в год > 5000).

Условный диаметр трубопровода, мм	Трубопровод
Подающий	Обратный	Подающий	Обратный	Подающий	Обратный
Среднегодовая температура теплоносителя С

Вт/м	ккал/(м*ч)	Вт/м	ккал/(м*ч)	Вт/м	ккал/(м*ч)	Вт/м	ккал/(м*ч)	Вт/м	ккал/(м*ч)	Вт/м	ккал/(м*ч)
		12, 04		7, 74		17, 2		7, 74		20, 64		6, 88
		12, 9		8, 6		17, 2		8, 6		22, 36		7, 74
		13, 76		9, 46		18, 92		9, 46		23, 22		8, 6
		14, 62		10, 32		20, 64		10, 32		25, 8		9, 46
		17, 2		11, 18		24, 94		11, 18		29, 24		10, 32
		18, 06		12, 04		26, 66		12, 04		31, 82		11, 18
		20, 64		13, 76		30, 1		12, 9		35, 26		12, 04
		22, 36		15, 48		32, 68		13, 76		36, 98		12, 9
		23, 22		16, 34		36, 12		14, 62		40, 42		13, 76
		28, 38		19, 78		42, 14		16, 34		49, 88		15, 48
		32, 68		22, 36		46, 44		18, 06		56, 76		17, 2
		36, 98		24, 08		51, 6		20, 64		61, 06		18, 06
		39, 56		26, 66		55, 04		22, 36		68, 8		18, 92
				28, 38		60, 2		24, 08		73, 96		20, 64
		46, 44		30, 96		67, 94		26, 66		78, 26		21, 5
		49, 88		31, 82		72, 24		27, 52				23, 22
		57, 62		36, 12		79, 98		30, 1		96, 32		26, 66
		65, 36		40, 42		92, 02		31, 82		110, 08		26, 66
		73, 1		43, 86		102, 34		32, 68		119, 54		29, 24
		77, 4		48, 16		110, 08		36, 98				31, 82
				51, 6		120, 4		39, 56		140, 18		34, 4
		98, 04		57, 62		135, 88		45, 58		163, 4		37, 84

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 678 9 10 Следующая ⇒