Как найти толщину изоляции трубопровода

1. Расчет толщины тепловой изоляции трубопроводов

В конструкциях
теплоизоляции оборудования и трубопроводов
с температурой содержащихся в них
веществ в диапазоне от 20 до 300 °С

для всех способов
прокладки, кроме бесканальной, следует
применять

теплоизоляционные
материалы и изделия с плотностью не
более 200 кг/м³

и
коэффициентом теплопроводности в сухом
состоянии не более 0,06

Для теплоизоляционного
слоя трубопроводов при бесканальной

прокладке
следует применять материалы с плотностью
не более 400 кг/м³
и коэффициентом
теплопроводности не более 0,07 Вт/(м · К).

Расчет
толщины
тепловой изоляции трубопроводов δ_k
, м
по нормированной плотности теплового
потока выполняют по формуле:

где

– наружный
диаметр трубопровода, м;

отношение наружного диаметра изоляционного
слоя
к диаметру трубопровода _.

Величину

определяют по формуле:

основание натурального логарифма;

теплопроводность теплоизоляционного
слоя Вт/(м·^oС)
определяемый по приложению 14.

R_к—
термическое сопротивление слоя изоляции,
м·°С/Вт, величину которого определяют
при подземной канальной прокладке
трубопровода по формуле:

где
суммарное термическое
сопротивление слоя изоляции и других
дополнительных термических сопротивлений
на пути теплового

потока,
м·°С/Вт
определяемое по формуле:

где

средняя за
период эксплуатации температура
теплоносителя, ^оС.
В соответствии с [6] её следует принимать
при различных температурных режимах
по таблице 6:

Таблица
6 – Температура
теплоносителя при различных режимах

среднегодовая температура грунта, для
различных городов указана в [ 9, c
360 ]

нормированная линейная плотность
теплового потока, Вт/м (принимается по
приложению15);

коэффициент, принимаемый по приложению
16;

коэффициент взаимного влияния
температурных полей соседних трубопроводов;

термическое сопротивление поверхности
теплоизоляционного слоя, м·^oС
/Вт, определяемое по формуле:

где

коэффициент теплоотдачи с поверхности
тепловой изоляции в

окружающий
воздух, Вт/(м. · °С) который, согласно
[6], принимается при прокладке в каналах
,
Вт/(м · °С);

d
– наружный
диаметр трубопровода, м;

термическое
сопротивление внутренней поверхности
канала, м·^oС/Вт,определяемое по
формуле:

где

коэффициент теплоотдачи от воздуха к
внутренней поверхности канала, α_e
= 8 Вт/(м. · °С);

внутренний эквивалентный диаметр
канала, м, определяемый

по
формуле:

периметр сторон по внутренним размерам
канала, м; (размеры каналов приведены в
приложении 17)

внутреннее сечение канала, м²;

термическое сопротивление стенки
канала, м·^oС/Вт
определяемое по формуле:

где

теплопроводность стенки канала, для
железобетона

наружный эквивалентный диаметр канала,
определяемый по наружным размерам
канала, м;

термическое
сопротивление грунта,м·^oС/Вт
определяемое по формуле:

где

коэффициент теплопроводности грунта,
зависящий от его

структуры
и влажности. При отсутствии данных
значение
можно принимать для влажных грунтов
2,0–2,5 Вт/(м · °С), для сухих грунтов 1,0–1,5
Вт/(м · °С);

глубина заложения оси теплопровода от
поверхности земли, м.

Расчетную
толщину теплоизоляционного слоя в
конструкциях тепловой изоляции на
основе волокнистых материалов и изделий
(матов, плит, холстов) следует округлять
до значений, кратных 10 мм. В конструкциях
на основе минераловатных полуцилиндров,
жестких ячеистых материалов, материалов
из вспененного синтетического каучука,
пенополиэтилена и пенопластов следует
принимать ближайшую к расчетной толщину
изделий по нормативным документам на
соответствующие материалы.

Если
расчетная толщина теплоизоляционного
слоя не совпадает с номенклатурной
толщиной выбранного материала, следует
принимать по

действующей
номенклатуре ближайшую более высокую
толщину

теплоизоляционного
материала. Допускается принимать
ближайшую более низкую толщину
теплоизоляционного слоя в случаях
расчета по температуре на поверхности
изоляции и нормам плотности теплового
потока, если разница между расчетной и
номенклатурной толщиной не превышает
3 мм.

ПРИМЕР
8. Определить
толщину тепловой изоляции по нормируемой
плотности теплового потока для
двухтрубной тепловой сети с d_н
= 325 мм, проложенной в канале типа КЛ
120×60.
Глубина заложения канала h_к=0,8
м,

Среднегодовая
температура грунта на глубине заложения
оси трубопроводов t_гр=
5,5 ^oC,
теплопроводность грунта λ_гр=2,0
Вт/(м·^oC),
тепловая изоляция – маты теплоизоляционные
из минеральной ваты на синтетическом
связующем.
Температурный режим тепловой сети
150-70^oC.

Решение:

1. По
   формуле (51) определим внутренний и
   наружный эквивалентный диаметр канала
   по внутренним и наружным размерам его
   поперечного сечения:

1. Определим
   по формуле (50) термическое
   сопротивление внутренней поверхности
   канала

1. По
   формуле (52) рассчитаем термическое
   сопротивление стенки канала:

1. По
   формуле (49) определим термическое
   сопротивление грунта:

1. Приняв
   температуру поверхности теплоизоляции
   ,
   (приложение) определим средние температуры
   теплоизоляционных слоев подающего
   и обратного
   трубопроводов:

1. Используя
   приложение, определим также коэффициенты
   теплопроводности тепловой изоляции
   (матов теплоизоляционных из минеральной
   ваты на синтетическом связующем):

1. По
   формуле (49) определим термическое
   сопротивление поверхности теплоизоляционного
   слоя

1. По
   формуле (48) определим суммарные
   термические сопротивления для подающего
   и обратного трубопроводов:

1. Определим
   коэффициенты взаимного влияния
   температурных полей подающего и
   обратного трубопроводов:

1. Определим
   требуемые термические сопротивления
   слоёв для подающего
   и обратного трубопроводов
   по формуле (47):

x

x=
1,192

x

x=
1,368

1. Величину
   B
   для подающего и обратного трубопроводов
   определим по формуле (46):

1. Определим
   толщину тепловой изоляции для подающего
   и обратного трубопроводов по формуле
   (45):

1. Принимаем толщину
   основного слоя изоляции для подающего
   и обратного трубопроводов одинаковой
   и равной 100 мм.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Министерство
образования и науки РФ
высшего профессионального
образования
Российский государственный
профессионально-педагогический
университет Институт электроэнергетики
и информатики
Кафедра автоматизированных систем
электроснабжения

Курсовой проект
по дисциплине

«Теплоснабжение
промышленных предприятий и городов»

Выполнил:

Проверил:

Екатеринбург

2012

ПРИЛОЖЕНИЕ
2

Расчетная температура
для проектирования систем отопления и
вентиляции некоторых городов Российской
Федерации (на основании СНиП 23-01-99*
«Строительная климатология»).

ПРИЛОЖЕНИЕ
3

Число часов за
отопительный период со среднесуточной
температурой наружного воздуха, равной
и ниже данной (для ориентировочных
расчетов).

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Среднемесячные
температуры наружного воздуха для ряда
городов Российской Федерации (по данным
СНиП 23-01-99* «Строительная климатология»).

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

Укрупненные
показатели максимального теплового
потока на отопление жилых зданий

на
1 м²
общей площади q _o,
Вт

Примечания:

1. Энергосберегающие
мероприятия обеспечиваются проведением
работ по утеплению зданий при

капитальных и
текущих ремонтах, направленных на
снижение тепловых потерь.

2. Укрупненные
показатели зданий по новым типовым
проектам приведены с учетом внедрения

прогрессивных
архитектурно-планировочных решений и
применения строительных конструкций
с

улучшенными
теплофизическими свойствами,
обеспечивающими снижение тепловых
потерь.

ПРИЛОЖЕНИЕ 6

Удельные тепловые
характеристики жилых и общественных
зданий

ПРИЛОЖЕНИЕ
7

Поправочный
коэффициент 𝜶
к величине

ПРИЛОЖЕНИЕ
8

Нормы
расхода горячей воды (по СНиП 02.04.01-85
“Внутренний водопровод и канализация
зданий”)

ПРИЛОЖЕНИЕ
9

Укрупненные
показатели среднего теплового потока
на горячее водоснабжение q _г

ПРИЛОЖЕНИЕ
10

Номограмма для
расчета трубопроводов водяных тепловых
сетей

ПРИЛОЖЕНИЕ
11

Значения коэффициентов
местных сопротивлений.

ПРИЛОЖЕНИЕ
12

Расстояние между
неподвижными опорами трубопроводов.

ПРИЛОЖЕНИЕ 13

Значения l _эдля труб при= 1

ПРИЛОЖЕНИЕ 14

Расчетные
теплотехнические характеристики
теплоизоляционных материалов и изделий

Примечание.
Средняя
температура теплоизоляционного слоя;
°С:

t_m
= (t_W+40)/2
— на открытом воздухе в летнее время, в
помещении, в каналах, тоннелях, технических
подпольях, на чердаках и в подвалах
зданий;

t_m
= t_W/2
— на
открытом воздухе, воздухе в зимнее
время, где t_W
— температура среды внутри

изолируемого
оборудования (трубопровода).

ПРИЛОЖЕНИЕ
15

Нормы
плотности теплового потока q_e,
Вт/м, через изолированную поверхность
трубопроводов двухтрубных водяных
тепловых сетей при числе часов работы
в год более 5000.

ПРИЛОЖЕНИЕ
16

Значение
коэффициента k₁.

ПРИЛОЖЕНИЕ 17

Основные типы
сборных железобетонных каналов КЛ(КЛп)
и КЛс для тепловых сетей

Методика инженерного расчёта тепловой изоляции трубопровода

Ниже представлена краткая методика инженерного расчёта тепловой изоляции трубопровода (трубы). Оптимальную толщину теплоизоляционного слоя находят путём технико-экономического расчёта. Практически толщину слоя изоляции определяют исходя из его термического спротивления (не менее 0,86 [^oС • м²/Вт] для труб с Dу <= 25 мм, и 1,22 [^oС м²/Вт] для труб с Dу > 25 мм).

Качество тепловой изоляции трубопровода оценивается её КПД. В современных конструкциях тепловой изоляции при использовании материалов с теплопроводностью до 0,1 [Вт/м • K] оптимальная толщина слоя изоляции обеспечивает тепловую эффективность этой изоляции, близкой к 0,8 (т.е. эффективность 80%).

Приведенная информация может быть полезна для проведения инженерных расчётов при проектировании различных машин и узлов, содержащих трубопроводы с тепловой изоляцией. В качестве примера ниже приведены результаты расчёта тепловой изоляции для выпускного коллектора [трубопровода] высокофорсированного дизеля.

Полное термическое сопротивление изоляционной конструкции для цилиндрической стенки трубопровода (трубы) определяется по формуле:

где

d_из — искомый наружный диаметр стенки изоляции трубопровода.

d_н — наружный диаметр трубопровода.

λ_из — коэффициент теплопроводности изоляционного материала.

α_в — коэффициент теплоотдачи от изоляции к воздуху.

Линейная плотность теплового потока

где

t_н — температура наружной стенки трубопровода.

t_из — температура поверхности изоляции.

Температура внутренней стенки изоляции трубопровода

где

d_в — внутренний диаметр трубопровода.

α_г — коэффициент теплоотдачи от газа к стенке.

λ_т — коэффициент теплопроводности материала трубопровода.

Уравнение теплового баланса

из которого определяется искомый наружный диаметр изоляции трубопровода d_из, и далее толщина изоляции этого трубопровода (трубы) вычисляется по формуле:

Пример: Необходимо рассчитать тепловую изоляцию трубопровода высокофорсированного дизеля, наружный диаметр выпускного трубопровода составляет 0,6 м, внутренний диаметр этого трубопровода составляет 0,594 м, температура наружной стенки трубопровода принимается равной 725 К, температура наружной поверхности изоляции принимается равной 333 К, теплопроводность изоляционного материала принимается равной 0,11 Вт/(м•К), тогда проведенный расчет изоляции трубопровода по методике, описанной выше, покажет, что толщина необходимой изоляции трубопровода должна составлять не менее 0,1 м.

Методика инженерного расчета тепловой изоляции трубопровода

Ниже представлена краткая методика инженерного расчета тепловой изоляции трубопровода (трубы). Оптимальную толщину теплоизоляционного слоя находят путём технико-экономического расчета. Практически толщину слоя изоляции определяют исходя из его термического спротивления (не менее 0,86 [oС м2/Вт] для труб с Dу 25 мм).

Качество тепловой изоляции трубопровода оценивается её КПД. В современных конструкциях тепловой изоляции при использовании материалов с теплопроводностью до 0,1 [Вт/м K] оптимальная толщина слоя изоляции обеспечивает тепловую эффективность этой изоляции, близкой к 0,8 (т.е. эффективность 80%).

Приведенная на этой страничке информация может быть полезна для проведения инженерных расчетов при проектировании, например, тепловой изоляции различных трубопроводов. В качестве примера ниже приведен расчет тепловой изоляции для выпускного коллектора высокофорсированного дизеля.

где

dиз — искомый наружный диаметр стенки изоляции трубопровода.

dн — наружный диаметр трубопровода.

λиз — коэффициент теплопроводности изоляционного материала.

αв — коэффициент теплоотдачи от изоляции к воздуху.

Линейная плотность теплового потока

где

tн — температура наружной стенки трубопровода.

tиз — температура поверхности изоляции.

Температура внутренней стенки изоляции трубопровода

где

dв — внутренний диаметр трубопровода.

αг — коэффициент теплоотдачи от газа к стенке.

λт — коэффициент теплопроводности материала трубопровода.

Уравнение теплового баланса

из которого определяется искомый наружный диаметр изоляции трубопровода dиз, и далее толщина изоляции этого трубопровода (трубы) вычисляется по формуле:

Пример: Необходимо рассчитать тепловую изоляцию трубопровода высокофорсированного дизеля, наружный диаметр выпускного трубопровода составляет 0,6 м, внутренний диаметр этого трубопровода составляет 0,594 м, температура наружной стенки трубопровода принимается равной 725 К, температура наружной поверхности изоляции принимается равной 333 К, теплопроводность изоляционного материала принимается равной 0,11 Вт/(м К), тогда проведенный расчет изоляции трубопровода по методике, описанной выше, покажет, что толщина необходимой изоляции трубопровода должна составлять не менее 0,1 м.

↸

Источник: http://www.highexpert.ru/methods/isolation_pipe.html

расчет изоляции трубопровода по СНиП 2.04.14-88

Выберите метод расчета нормированной плотности теплового потока через изолированную поверхность:

Оборудование и трубопроводы с положительными температурами, расположенными на открытом воздухе и общая продолжительность работы в год более 5000 ч. (П4, табл. 1)

Оборудование и трубопроводы с положительными температурами, расположенными на открытом воздухе и общая продолжительность работы в год 5000 ч. и менее (П4, табл. 2)

Оборудование и трубопроводы с положительными температурами, расположенными в помещении и общая продолжительность работы в год более 5000 ч. (П4, табл. 3)

Оборудование и трубопроводы с положительными температурами, расположенными в помещении и тоннеле и общая продолжительность работы в год 5000 ч. и менее (П4, табл. 4)

Оборудование и трубопроводы с отрицательными температурами, расположенное на открытом воздухе (Прил. 5, табл. 1)

Оборудование и трубопроводы с отрицательными температурами, расположенное в помещении (Прил. 5, табл. 2)

Трубопроводы двухтрубных водяных тепловых сетей при прокладке в непроходных каналах и подземной бесканальной прокладке, общая продолжительность работы в год 5000 ч. и менее (Прил. 7, табл. 1)

Трубопроводы двухтрубных водяных тепловых сетей при прокладке в непроходных каналах и подземной бесканальной прокладке, общая продолжительность работы в год более 5000 ч. (Прил. 7, табл. 2)

Диаметр условного прохода трубопровода d:

Температура вещества в трубопроводе tw:

Температура окружающей среды te, принимается согласно п. 3.6:

Теплоизоляционный материал:

Введите теплопроводность теплоизоляционного материала:

Выберите расположение изолируемой поверхности, тип изолируемой поверхности, и коэффициент излучения для определения коэффициента теплоотдачи alfae:

Введите глубину заложения труб (расстояние от оси трубы до поверхности земли) H:

Введите расстояние между осями труб по горизонтали L12:

Выберите грунт для определения его теплопроводности:

Введите теплопроводность грунта:

Выберите тип опор трубопроводов для определения коэффициента Кred, учитывающего дополнительный поток теплоты через опоры (принимается по табл.4):

Выберите район строительства для определения коэффициента К1, учитывающего изменение стоимости теплоты и теплоизоляционной конструкции:

Тепловой поток через теплоизоляционную конструкцию Q:

Теплоотдающая поверхность изолируемого объекта А:

Длина теплоотдающего объекта (трубопровода) l:

Заданное время хранения вещества Z:

Плотность материала стенки Pm:

Удельная теплоемкость материала стенки cm:

Объем вещества в емкости Vw:

Удельная теплоемкость вещества cw:

Начальная температура вещества tw1:

Конечная температура вещества tw2:

Коэффициент, определяющий допустимое количество конденсации в паре, m:

Удельное количество теплоты конденсации пара, rp:

Температура замерзания/твердения вещества twz:

Приведенный объем вещества трубопровода к метру длины Vw1:

Приведенный объем материала трубопровода к метру длины Vm1:

Удельное количество теплоты замерзания/твердения жидкого вещества rw:

Заданное время приостановки движения вещества Z:

Температура на поверхности изоляции tp:

Относительная влажность воздуха W:

Температура внутренней поверхности изолируемого объекта t_int:

Коэффициент теплоотдачи от транспортируемого вещества к внутренней поверхности изолируемого объекта alfa_int:

Источник: http://a1heat.ru/count-isolation.php

Как рассчитать толщину теплоизоляции трубопроводов

Иметь представление о расчете толщины теплоизоляционного слоя для системы трубопроводов важно каждому, кто понимает важность поддержания функционала технологических трубопроводов независимо от параметров транспортируемой среды. Речь идет о температуре, плотности среды и прочих важных показателях, влияющих на выбор толщины утеплителя. Итоговые показатели определяет расчет, основанный на требованиях нормативной документации.

Нормативная методика вычисления: характеристики

Процесс расчета теплоизоляции поверхностей цилиндрического типа непростой, поэтому по возможности его доверяют специалистам. Если работы приходится выполнять самостоятельно, то оптимальным методом для расчета теплоизоляции разного типа трубопроводов считается вычисление с учетом нормируемых показателей потери тепла.

Данные о величинах теплопотерь установлены и прописаны в специальной нормативной документации и зависят от типа прокладки и диаметра труб. Обычно возможны следующие варианты размещения трубопроводов:

• под открытым небом;
• в закрытом помещении;
• в непроходных каналах;
• бесканальным методом.

Суть расчета сводится к выбору теплоизоляции с такой толщиной, чтобы тепловые потери на практике не преувеличивали данных, прописанных в СНиПе. Соответствующим Сводом Правил регулируется и метод проведения расчета с упрощенным алгоритмом, приспособленным для среднестатистического пользователя. По большей мере упрощения касаются следующих моментов:

• не учитываются потери тепла при повышении температуры стенок труб в трубопроводах;
• не принимается во внимание сопротивление теплопередаче стальной стенки трубы из-за низкой способности к этому металла .

Практически для расчета толщины теплоизоляции используют формулы, рассчитанные как для стационарной, так и для нестационарной передачи тепла через стенки из разного типа материалов. Важно помнить о том, что принцип расчета толщины утеплителя для трубопроводов должен учитывать условия работы:

• материалы в основе теплоизоляции;
• перепады температур в зависимости от сезона;
• уровень влажности и пр.

Удобнее всего для расчета толщины утеплителя трубопроводов использовать специальные таблицы, в которых прописаны диаметр труб с температурой носителя. Что касается типа теплоизоляции, то оптимальный вариант — использование специальных цилиндров, не требующих сложного монтажа и сохраняющих эксплуатационные характеристики на протяжении всего срока использования.

Рассмотрим два основных метода расчета толщины теплоизоляции: на основании онлайн калькулятора и инженерных формул, позволяющих получить результат, максимально правильный с учетом всех параметров.

Как пользоваться онлайн приложениями правильно

Процесс расчета толщины утеплителя с использованием онлайн калькулятора простой и доступный. Сегодня таким способом пользуются все, кто считают услуги инженеров дорогими, а инженерные формулы для собственного расчета — слишком сложными.

Частные пользователи без проблем могут подобрать калькуляторы для быстрого и достаточно точного расчета параметров теплоизоляции для трубопровода.

Большинство источников предоставляют возможность пользоваться калькулятором без оплаты и даже регистрации на сайте. Более того, приложения не нужно скачивать и устанавливать. Онлайн калькуляторы позволяют проводить расчеты изоляции по нескольким целям:

• теплоизоляции трубопроводов для образования нужной температуры на поверхности;
• изоляции труб для защиты среды от промерзания при минусовых температурах;
• утеплению трубопроводов для гарантии защиты поверхностей от образования конденсата и коррозии;
• изоляции для двухтрубной тепловой магистрали, монтированной под землей.

Как только нужная задача будет установлена, в поля калькулятора вводят данные для проведения нужного расчета. Обычно речь идет о диметре трубы, температуре среды, продолжительности замерзания жидкости без прокачки, материале в основе труб, температуре на их поверхности, коэффициенте теплопроводности теплоизолятора.

Готовый результат поможет определиться с выбором толщины теплоизолятора. Выбирать материал нужно в соответствии с данными калькулятора, не пытаясь покупать утеплитель с «запасом» толщины, так как это не даст нужного эффекта, но значительно повлияет на увеличение итоговой стоимости утепления.

Как рассчитать толщину по формуле самостоятельно

Когда данные, полученные с помощью онлайн калькулятора кажутся сомнительными, стоит попробовать аналоговый метод с использованием инженерной формулы для расчета толщины теплоизоляционного материала. Для расчета работают по следующему алгоритму:

1. По формуле вычисляют температурное сопротивление утеплителя.
2. Высчитывают линейную плотность потока тепла.
3. Рассчитывают показатели температуры на внутренней поверхности теплоизоляции.
4. Переходят к расчету теплового баланса и толщины теплоизоляции по формуле.

Эти же формулы используются для составления алгоритма работы онлайн-калькулятора.

Источник: http://remontami.ru/raschet-tolshhiny-teploizolyacii-truboprovodov/

Расчет толщины теплоизоляции трубопроводов

С целью обеспечения оптимальной транспортировки по трубопроводам различных сред цилиндрические конструкции принято изолировать. Нормативными документами установлены определенные требования к толщине теплоизоляции.

Процесс вычисления толщины теплоизоляционного слоя трубопроводов является сложным и трудоемким. Наиболее распространенной методикой является определение данного параметра по нормируемым показателям теплопотерь. Величины потерь установлены СНиПом и зависят от способов прокладки трубопроводов разного диаметра:

• открыто на улице;
• открыто в помещении;
• бесканальным путем;
• в непроходных каналах.

Суть расчета сводится к подбору такой толщины теплоизоляционного материала, чтобы значение фактических теплопотерь не превышало установленных в СНиПе показателей.

Вычисление толщины однослойной изоляции конструкции

Главная формула для расчета изоляции трубопровода представлена в следующем виде:

ln B = 2πλ [К*(tT — to)/qL — RH], где

• λ — коэффициент теплопроводности изоляции (справочный);
• К — коэффициент дополнительных теплопотерь через крепления или опоры;
• tT — температура транспортируемой среды (среднегодовая);
• to — температура наружного воздуха (среднегодовая);
• qL — величина теплового потока;
• RH — сопротивление теплопередаче на наружной поверхности утеплителя (табличное значение).

Значение показателя В определяется отдельно:

В = (dиз + 2δ) / dтр, где

• δ — толщина изоляционной конструкции;
• dиз — наружный диаметр трубопровода;
• dтр — наружный диаметр изолируемой трубы.

Параметр ln находят по таблице логарифмов. В итоге толщина изоляции должна быть такой, при которой будет соблюдено условие тождественности левой и правой частей уравнения.

Вычисление толщины многослойной теплоизоляции

В случае перемещения по трубопроводу теплоносителя с высокой температурой (500-600 ℃) поверхность объекта изолируется двумя слоями из разных материалов.

Один из слоев выступает в качестве ограждения горячей поверхности от второго, который, в свою очередь, служит для защиты трубопровода от низкой температуры воздуха снаружи.

При этом важно, чтобы температура на границе слоев t1,2 была допустимой для материала наружного слоя изоляции.

Чтобы рассчитать толщину теплоизоляции первого слоя, используется уже знакомая нам формула:

δ = К*(tT — to)/[qF — RH]

Для определения толщины второго слоя вместо значения температуры поверхности трубопровода tT принимают температуру на границе двух изоляционных слоев t1,2.

Если диаметр трубопровода меньше 2 м, формула имеет следующий вид:

ln B1 = 2πλ [К*(tT — to)/qL — RH]

Довольно громоздкие расчеты толщины теплоизоляции трудно вести вручную. Поэтому с целью упрощения процесса и быстрого получения результата алгоритм рекомендуется внести в программу Microsoft Excel.

Расчет изоляции трубопроводов по заданной величине снижения температуры теплоносителя

В отдельных случаях требуется, чтобы теплоноситель был доставлен по трубопроводу в конечный пункт назначения с определенной температурой. Согласно этому условию и должен быть выполнен расчет толщины теплоизоляции.

Сначала находится полное тепловое сопротивление изоляции RП :

RП = 3,6 К l / GC ln [(tт.нач — tо )/(tт.кон — tо )], где

• К — коэффициент дополнительных теплопотерь через крепления или опоры;
• tт.нач — начальная температура теплоносителя;
• tо — температура окружающей среды;
• tт.нач — конечная температура теплоносителя;
• l — длина трубопровода;
• G — расход теплоносителя;
• C — удельная теплоемкость транспортируемой среды.

Далее значение толщины теплоизоляции рассчитывается по знакомой формуле:

δ = dиз (В — 1) / 2

Расчет изоляции трубопроводов по заданной температуре поверхности утепляющего слоя

На многих промышленных предприятиях трубопроводы проложены внутри рабочих помещений, в которых находятся люди. В этой связи правила охраны труда диктуют повышенные требования к температуре труб. Вычисление толщины теплоизоляционного слоя для труб диаметром более 2 м по заданной температуре поверхности утеплителя выполняется по формуле:

δ = λ (tT — tП) / α (tT — tО), где

• α — коэффициент теплоотдачи (справочный);
• tП — нормируемая температура поверхности утеплителя;
• остальные параметры — из предыдущих формул.

Несмотря на то, что данная методика имеют незначительную погрешность, она применяется в настоящее время для вычисления показателей изолирующего слоя. Для получения более точных расчетов лучше воспользоваться специализированным программным обеспечением.

Источник: https://edvans.com.ua/statji/raschet-teploizolyatsii-trub/

Расчет толщины тепловой изоляции

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 6Следующая ⇒

В конструкциях теплоизоляции оборудования и трубопроводов с температурой содержащихся в них веществ в диапазоне от 20°С до 300°С для всех способов прокладки, кроме бесканальной, следует применять теплоизоляционные материалы и изделия с плотностью не более 200 кг/м3 и коэффициентом теплопроводности в сухом состоянии не более 0,06 Вт/(м·К).

Для теплоизоляционного слоя трубопроводов при бесканальной прокладке следует применять материалы с плотностью не более 400 кг/м3 и коэффициентом теплопроводности не более 0,07 Вт/(м · К).

При бесканальной прокладке тепловых сетей следует преимущественно применять предварительно изолированные в заводских условиях трубы с изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке или армопенобетона с учетом допустимой температуры применения материалов и температурного графика работы тепловых сетей. Трубопроводы с изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке должны быть снабжены системой дистанционного контроля влажности изоляции.

, (2.65)

где d — наружный диаметр трубопровода, м;

В — отношение наружного диаметра изоляционного слояк диаметру трубопровода d. ();

Величину В определяют по формуле:

, (2.66)

где е — основание натурального логарифма;

lк – коэффициент теплопроводности теплоизоляционного слоя, Вт/(м ·°С), определяемый по приложениям 9,10 учебного пособия;

Rк — термическое сопротивление слоя изоляции, м ·°С/Вт, величину которого определяют из следующего выражения

, (2.67)

где- суммарное термическое сопротивление слоя изоляции и других дополнительных термических сопротивлений на пути теплового потока определяемое по формуле

(2.68)

где- нормированная линейная плотность теплового потока, Вт/м, принимаемая по [4], а также по приложению 8 учебного пособия;

— средняя за период эксплуатации температура теплоносителя,

— коэффициент, принимаемый по приложению 11 учебн. посо-

бия;

— среднегодовая температура окружающей среды;

При подземной прокладке- среднегодовая температура грунта, которая для большинства городов находится в пределах от +1до +5.

При прокладке в тоннелях, в помещениях, в неотапливаемых техподопольях,

при надземной прокладке на открытом воздухе- средняя за период эксплуатации температура окружающего воздуха, которая принимается:

при прокладке в тоннелях= 40; при прокладке в помещениях= 20;

в неотапливаемых техподопольях= 5; при надземной прокладке на открытом воздухе — средняя за период эксплуатации температура окружающего воздуха;

Виды дополнительных термических сопротивленийзависят от способа прокладки тепловых сетей.

При надземной прокладке, а также прокладке в тоннелях и техподпольях

(2.69)

При подземной канальной прокладке

(2.70)

При подземной бесканальной прокладке

(2.71)

где- термическое сопротивление поверхности изоляционного слоя, м·°С /Вт, определяемое по формуле

, (2.72)

где- коэффициент теплоотдачи с поверхности тепловой изоляции в окружающий воздух, Вт/(м² ·°С) который, согласно [4], принимается:

при прокладке в каналах= 8 Вт/(м² ·°С);

при прокладке в техподпольях, закрытых помещениях и на открытом воздухе по табл. 2.1;

d — наружный диаметр трубопровода, м;

Таблица 2.1 Значения коэффициента теплоотдачи a, Вт/(м2×°С)

— термическое сопротивление поверхности канала, определяемое по формуле

, (2.73)

где- коэффициент теплоотдачи от воздуха к внутренней поверхности канала;= 8 Вт/(м² ·°С);

— внутренний эквивалентный диаметр канала, м, определяемый по формуле

, (2.74)

где F — внутреннее сечение канала, м2;

P — периметр сторон по внутренним размерам, м;

— термическое сопротивление стенки канала определяемое по формуле

, (2.75)

где- теплопроводность стенки канала; для железобетона

= 2,04 Вт/(м·°С);

— наружный эквивалентный диаметр канала, определяемый по наружным размерам канала, м;

— термическое сопротивление грунта определяемое по формуле

, (2.76)

где- теплопроводность грунта, зависящая от его структуры и влажности. При отсутствии данных его значение можно принимать для влажных грунтов= 2-2.5 Вт/(м·°С), для сухих грунтов

= 1,0-1,5 Вт/(м·°С);

h — глубина заложения оси теплопровода от поверхности земли, м;

— добавочное термическое сопротивление, учитывающее взаимное влияние труб при бесканальной прокладке, величину которого определяют по формулам:

· для подающего трубопровода

; (2.77)

· для обратного трубопровода

, (2.78)

где h — глубина заложения осей трубопроводов, м;

b — расстояние между осями трубопроводов, м, принимаемое в зависимости от их диаметров условного прохода по табл. 2.2

Таблица 2.2 Расстояние между осями трубопроводов.

,- коэффициенты, учитывающие взаимное влияние температурных полей соседних теплопроводов, определяемые по формулам:

, (2.79)

, (2.80)

где,- нормированные линейные плотности тепловых потоков соответственно для подающего и обратного трубопроводов, Вт/м (см. формулу (2.68)).

Расчетную толщину теплоизоляционного слоя в конструкциях тепловой изоляции на основе волокнистых материалов и изделий (матов, плит, холстов) следует округлять до значений, кратных 10 мм.

В конструкциях на основе минераловатных цилиндров, жестких ячеистых материалов, материалов из вспененного синтетического каучука, пенополиэтилена и пенопластов следует принимать ближайшую к расчетной толщину изделий по нормативным документам на соответствующие материалы.

Допускается принимать ближайшую более низкую толщину теплоизоляционного слоя в случаях расчета по температуре на поверхности изоляции и нормам плотности теплового потока, если разница между расчетной и номенклатурной толщиной не превышает 3 мм.

Минимальную толщину теплоизоляционного слоя следует принимать:

при изоляции цилиндрами из волокнистых материалов — равной минимальной толщине, предусматриваемой государственными стандартами или техническими условиями;

при изоляции тканями, полотном стекловолокнистым, шнурами — 20 мм.

при изоляции изделиями из волокнистых уплотняющихся материалов — 20 мм;

при изоляции жесткими материалами, изделиями из вспененных полимеров — равной минимальной толщине, предусматриваемой государственными стандартами или техническими условиями.

Предельная толщина теплоизоляционного слоя в конструкциях тепловой изоляции оборудования и трубопроводов приведена в таблице 2.3.

Таблица 2.3 Предельные толщины теплоизоляционных конструкций для оборудовании и трубопроводов.

Примеры расчетов толщины слоя изоляции при различных способах прокладки тепловых сетей приведены на стр. 76-82 учебного пособия.

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Рекомендуемые страницы:

Источник: https://lektsia.com/2x109a.html

Расчет теплоизоляции трубопровода

Человек, который сталкивался с проблемой перемерзания труб знает, что это за беда. И на всю жизнь делает вывод о необходимости правильного утепления водопроводных систем. Учиться практичнее всего на чужих ошибках, и во всех деталях хорошо представлять, как правильно произвести расчет теплоизоляции трубопровода.

Важным фактором при укладке труб является глубина их залегания. Если точка промерзания грунта находится на 1,5-2 м. от поверхности земли, то работы по утеплению весьма затруднительны. В этом случае приходит на помощь выбор теплоизолирующего материала и грамотный расчет нужной толщины слоя покрытия.

Виды материалов для утепления труб

На основе этого материала производится много модификаций : Стекловата, Роквул, Изовер, и т.п.

При низкой теплопроводности требует дополнительного покрытия из водонепроницаеиого материала

• Базальтовые утеплители

Выпускаются в виде цилиндров и просты в монтаже. Имеют защитный покров в виде водотталкивающих материалов.

Производится в виде скорлуп, прост в использовании, не требует дополнительного покрытия. Обладает низкой теплопроводностью.

При монтаже теплоизоляции следует учитывать весовую нагрузку на трубопровод и соответственно рассчитать его крепление.

То есть, к утеплению системы горячего водоснабжения следует применить более жесткие требования. Если используется материал с покрытием из фольги или стеклохолста, то максимальная температура не должна превышать 100*С.

Учитывая знания по теплопроводности выбранного материала возможно самостоятельно произвести расчет теплоизоляции трубопровода.

Варианты утепления труб

• теплозащита обогревающим кабелем.

Трубу обвивают специализированным кабелем.Это очень удобно, если учитывать, что утепление трубы требуется всего полгода. То есть, только в это время возможно ожидать перемерзание труб.

В случае такого обогрева происходит значительная экономия средств на земляные работы по прокладке трубопровода на необходимой глубине, на утеплителе и прочих моментах. Кабель может находиться как снаружи трубы, так и внутри ее. Известно.

, что наиболее промерзаемым местом является вход трубопроводы в дом. Эту проблему легко решить с помощью греющего кабеля.

• Утепление трубопровода воздухом

Ошибкой современных систем теплоизоляции является один момент. Они не учитывают, что промерзание грунта происходит сверху вниз, а навстречу ему стремится тепло, поднимающееся из глубины земли.

Теплоизоляцию производят со всех сторон трубы, в том числе изолируя ее и от восходящего потока тепла. Поэтому практичнее устанавливать утеплитель в виде зонтика над трубой.

А воздушная прослойка в этом случае будет являться теплоаккумулятором.

• Прокладка трубопровода по принципу «труба в трубе»

Прокладка водопроводных труб в трубах из полипропилена, предназначенных для канализации. У этого метода есть несколько преимуществ.

1. — в аварийных ситуациях возможно быстрое протягивание аварийного шланга
2. — водопроводную трубу можно прокладывать без раскопочных работ
3. — трубу можно отогреть в любых случаях
4. — возможен обогрев с помощью устройства по всасыванию теплого воздуха

Такой расчет производят не только с целью уменьшить теплопотери, но чтобы понизить саму температуру поверхности труб, с целью их безопасной эксплуатации. Следует учитывать и температурные колебания окружающей среды.

При произведении такого расчета принимаются во внимание следующие факторы:

1. температура изолируемой поверхности и окружающей среды
2. допустимые нагрузки
3. наличие виьрации и других воздействий
4. стойкость утеплителя к деформации
5. теплопроводность утеплителя
6. учет нагрузок от вышележащего грунта и транспортных средств

Рассчитываются тепловые потери по следующей формуле:

Q=2п*Л*L*(Tвн- Tнар)/ln(D/d), где

Q – теплопотери, Вт П – константа = 3,14

Л – коэффициент теплопроводности теплоизоляции, обычно = 0,04 Вт/м20С

L – длина трубы, м

Tвн – температура жидкости в трубопроводе,0С

Tнар – температура наружного воздуха или земли,0С D – наружный диаметр трубопровода с теплоизоляцией, м

d – внутренний диаметр трубопровода, м

Итоговую теряемую мощность необходимо увеличить на 30 – 40% (это запас 1,3-1,4 раза).

Чтобы каждый раз не считать теплопотери по формуле, существуют таблицы с типовыми параметрами толщины теплоизоляции.

Источник: http://semidelov.ru/mar/raschet-teploizolyatsii-truboprovoda/

Расчет теплоизоляции трубопроводов

Прежде чем выбрать утеплитель  для трубопровода, необходимо с помощью расчетов определить оптимальный материал, его толщин и плотность для каждого отдельного случая. Производя расчет теплоизоляции трубопровода, нужно учитывать:

• температуру поверхности, которая будет изолироваться,
• температуру окружающей среды,
• предел допустимых нагрузок,
• вибрации и все возможные механические воздействия,
• уровень теплопроводности и устойчивость материалов к деформации.

Нагрузки от вышележащего грунта и транспортных средств нужно учитывать с солидным запасом на будущее.

Также смотрите: 7 причин выбрать Утеплитель для стен — Роквул.

Для чего нужен расчет теплоизоляции трубопроводов

Теплоизоляцию трубопроводов производят не только для того, чтобы сократить тепловые потери. Таким образом можно снизить температуру поверхности труб, что обеспечит безопасную эксплуатацию. Наружная поверхность всех элементов трубопровода, расположенных в доступных местах, строго регламентирована – это не более 550. 

По этой причине расчет толщины теплоизоляции могут производить по двум нормам: плотности теплового потока или температуры, заданной на поверхности теплоизоляции.

Во втором случае теплоизоляция берет на себя обе функции, но на практике толщина слоя, которая была рассчитана с ориентировкой на температуру поверхности, не может обеспечить необходимых энергосберегающих качеств.

Возможные ошибки при расчетах

Часто монтажные бригады ошибочно за ориентир берут безопасность температуры поверхности трубопровода. Привлекательность этого метода в том, что он позволяет обойтись тонким слоем теплоизоляции и тем самым снизить его стоимость. Да и большинство популярных видов современной продукции производятся с недостаточной толщиной.

К примеру, толщина изоляции, выполненной из вспененных полимеров – от 13 до 25 мм. Такая малая толщина обусловлена особенностями технологии производства. Обеспечивая превосходный уровень безопасности температуры поверхности, он не удовлетворяет принятым на сегодня понятиям об энергоэффективности.

Из соображений энергосбережения производить расчет теплоизоляции трубопровода следует исходя из норм теплового потока, которые регламентированы СНиП 41 – 03 – 2003! В нем дана необходимая формула, позволяющая безошибочно рассчитать необходимую толщину.

Обратите внимание: Как правильно сделать расчет системы горячего водоснабжения?

Пример расчета теплоизоляции трубопроводов

Для примера рассмотрим такую ситуацию:

• диаметр отопления – 42 мм,
• температура теплоносителя – 900,
• температура воздуха в помещении, где проходит трубопровод – 100,
• сам трубопровод в год работает более 5 тыс. часов.

Приблизительное значение теплопроводности современных  полимерных или волокнистых теплоизоляционных материалов в условиях повышенной температуры 0,04 Вт/м*град.

По результатам такого приблизительного расчёта получается, что толщина теплоизоляции в этом случае должна быть минимум 38 мм.

Нужной толщиной обладают материалы из минеральной ваты. Наиболее удобной формой продукции, используемой в монтаже теплоизоляции на трубопроводах – это цилиндры. Выпускают их с довольно большим диаметром.

Информация по теме: Мои советы по расчету газового отопления.

Источник: http://www.vgazele.ru/uteplitel/raschet-teploizolyatsii-truboprovodov.html