Материал: 1738
Для оборудования, работающего на отходящих газах, потери теплоты определяются из технологических соображений:
а) с целью исключения осаждения влаги на внутренних поверхностях оборудования (в этом случае температура внутренней среды должна быть выше точки росы, и расчет изоляции в этих условиях производят по заданной температуре на поверхности изоляции);
б) с целью предотвращения перегрева воздуха в помещениях. Наружные объекты с теплоносителем, не имеющим полезного
использования, изолируются только в местах работы обслуживающего персонала в целях предохранения от ожогов.
Для водяных трубопроводов тепловых сетей в подземных непроходных каналах и при бесканальной прокладке в грунте для каждой трубы, а также суммарные для двух труб максимально допусти-
мые потери теплоты приведены в табл. П.4 и П.5. |
И |
|
|
6. Теплотехнические расчеты теплоизоляционных конструкций |
|
горячего оборудования и трубопроводов |
|
Расчет толщины изоляции трубопровода |
|
Д |
|
по нормам тепловых потерь |
|
Значение полного термического сопротивления теплоизоляционной конструкции горячего тру опровода определяется из заданных условий по
формуле |
|
|
|
|
АR = (t −t ) / q . |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
l |
В |
H |
l |
|
|
|
|
|
ется |
Толщ на основного слоя изоляции трубопровода δИЗ определя- |
|||||||||||||
з формул |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
б |
ln dИЗ + 2δП |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
ln dИЗ |
|
|
|
||||||
R |
= R |
+ R |
+ R |
= |
dH |
+ |
|
dИЗ |
|
+ |
1 |
; |
||
l |
l ИЗ |
|
lП |
lН |
|
|
|
2πλП |
|
|
παН (dИЗ + 2δП ) |
|
||
|
и2πλИЗ |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
δИЗ = |
dH dИЗ |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
dН |
−1 . |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
||
|
Здесь RlИЗ , RlП |
и RlН – термические сопротивления основного |
||||||||||||
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
слоя, защитного покрытия цилиндрической конструкции и теплоот-
11
дачи от поверхности конструкции к окружающему воздуху; dН , dИЗ – |
||||
диаметры изолируемого трубопровода и основного слоя изоляцион- |
||||
ных конструкций; δИЗ , δП – толщина основного слоя и защитного по- |
||||
крытия изоляционной конструкции; |
λИЗ , λП – коэффициенты тепло- |
|||
проводности основного слоя изоляции и защитного покрытия изоля- |
||||
ционной конструкции; αН |
– коэффициент теплоотдачи от наружной |
|||
поверхности в окружающую среду. |
|
|||
|
Задача 1. Выбрать теплоизоляционную конструкцию (рис. 2.) и |
|||
определить с учетом нормативных потерь толщину основного слоя |
||||
изоляции трубопровода перегретого пара диаметром dН = 273 мм с |
||||
температурой теплоносителя t = 570 °С. Трубопровод расположен в |
||||
помещении с расчетной температурой воздуха t = 25 °С. |
||||
|
Решение. |
|
|
|
|
1. Выбирается теплоизоляционная конструкция: |
|||
|
а) основной нижний слой изоляции – вулканитовые сегменты; |
|||
|
б) основной верхний слой изоляции – минераловатныеИплиты на |
|||
синтетической связке; |
|
|
||
|
в) покрывной слой – кожух из оцинкованной стали толщиной |
|||
0,63 мм. |
|
|
Д |
|
|
tК |
|
|
|
tН |
|
tМ ~ t`ИЗ КОНС |
|
|
|
|
|
||
|
|
1 |
|
|
ql |
|
|
|
|
|
|
2 |
Рис. 2. Теплоизоляционная |
|
|
|
|
||
|
|
|
Аконструкция: 1 – трубопро- |
|
|
|
|
3 |
вод; 2 – вулканитовые сег- |
|
|
|
4 |
|
|
|
|
менты; 3 – минераловатные |
|
|
|
|
δП |
плиты; 4 – покрывной слой |
|
|
б |
|
|
|
|
dH |
δ'ИЗ |
|
|
|
δ''ИЗ |
|
|
|
|
d'ИЗ |
|
|
|
|
|
|
|
|
иd''ИЗ |
|
|
|
|
2. Определяются: |
|
|
|
|
а) нормативные тепловые потери по табл.П.3 или [5] ql = 360 Вт/м; |
|||
|
б) полное термическое сопротивление изоляционной конструк- |
|||
Сции по формуле |
|
|
||
|
|
|
12 |
|
R |
= |
t −tH |
= 570 −25 =1,51 К м/Вт; |
|
|||
l |
|
ql |
360 |
|
|
|
|
в) значение средней температуры вулканитового слоя изоляции |
|||||||||||||||||||||||||||||||
при температуре tМ |
|
|
= 300 °С (предельная температура применения |
||||||||||||||||||||||||||||||
минераловатных плит) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И2 |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tCP |
= |
570 +300 |
= 435 о С; |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
г) коэффициент теплопроводности вулканитового слоя изоляции |
|||||||||||||||||||||||||||||||
(см. табл. П.1) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
′ |
= 0,079 + 0,00015tCP = 0,079 |
+ 0,00015 435 |
= 0,144 Вт/(м |
2 |
К); |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
λИЗ |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
д) коэффициент теплопроводности минераловатных плит при |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dH |
|
|
|
|
|
|
|
А |
|
|
|
|
||||||||||||
средней температуре |
|
tСР = 175 °С (см. табл. П.1) |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
′′ |
|
|
|
0,039 + 0,00022tCP = 0,0775 Вт/(м К); |
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
λИЗ = |
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
е) коэффициент теплоотдачи αН = 10 Вт/(м2.К) (см. табл. 2). |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
3. Толщина вулканитового слоя изоляции определяется по формуле |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ln |
dИЗ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
Rl′ИЗ = |
|
|
|
dH |
= t −tМ = 570 −300 = 0,75 К м/Вт; |
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
Конструктивный |
′ |
|
|
|
|
|
ql |
|
|
|
360 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
2πλИЗ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
ln |
dИЗ |
|
= 2πλ |
ИЗ |
0,75 = 2π 0,144 0,75 = 0,678; |
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|
|
|
|
|
|
′ |
|
|
|
|
273 |
|
|
|
|
||
|
|
dИЗ |
=1,97, |
|
|
тогда δ |
|
|
= |
dH dИЗ |
|
|
= |
(1,97 −1)=132 мм. |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
ИЗ |
|
|
|
|
|
|
−1 |
|
||||||||||||||||||
КОНС |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
d |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
||||||
|
|
d |
H |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
δ′ |
|
|
|
|
|
|
|
вная толщ на вулканитового слоя принимается как |
|||||||||||||||||||||||||
ИЗ. |
|
|
= 140 мм. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
диаметр d'ИЗ.КОНС = dН + 2δ'ИЗ.КОНС = 553 мм. |
||||||||||||||||||||
|
|
4. Межслойная температура определяется по формуле |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|
КОНС |
|
|
|
553 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ln |
dИЗ. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ln 273 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
Rl′ИЗ.КОНС = |
|
|
dH |
|
|
= |
|
= 0,781 К м/Вт; |
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|
|
2π 0,144 |
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2πλИЗ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
′ |
КОНС |
= t |
|
|
|
|
′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
tИЗ. |
− ql Rl ИЗ.КОНС = 570 −360 0,781 = 289 °С. |
|
|
|||||||||||||||||||||||||
13
5. Толщина верхнего основного слоя изоляции из минераловатных плит определяется по формуле
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
′′ |
|
|
Rl |
|
|
′ |
|
|
|
|
|
′ |
+ |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
RlИИ = |
|
−(R |
'lИИ.КОНС +RlH )= Rl − RlИИ.КОНС |
|
|
′′ |
|
|
. |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2δП ) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
παН (dИЗ + |
||||||
Принимаем конструктивную толщину верхнего основного слоя |
||||||||||||||||||||||
изоляции δ''ИЗ = 80 мм, тогда диаметр изоляции |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
d''ИЗ = d'ИЗ.КОНС + 2δ''ИЗ = 553 + 2 80 = 713 мм = 0,713 м; |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R′′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д |
|
|
|
|||||
|
=1,51 |
− |
0,781+ |
|
|
|
|
|
|
|
= |
0,684 К |
м/Вт. |
|||||||||
l ИЗ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
π 10(0,713 +2 0,00063) |
|
|
|
|
|
|
|||||
6. Тепловые потери для принятой изоляционной конструкции |
||||||||||||||||||||||
определяются по формуле |
А |
|
|
|
И |
|||||||||||||||||
|
|
ql′ = |
|
|
|
|
t −tH |
|
|
|
= |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
Rl′ИЗ.КОНС + Rl′′ИЗ + Rl H |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
570 −25 |
|
=361 Вт/м. |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
0,781+0,684 + |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
π 10(0,713 +2 0,00063) |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Тепловые потери для принятой изоляционной конструкции |
||||||||||||||||||||||
При |
|
|
с нормативными |
|
тепловыми потерями |
|||||||||||||||||
практически |
|
совпадают |
|
|
||||||||||||||||||
ql = 360 Вт/м (п. 2а расчета). |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
знач тельном расхождении ql и q'l |
следует изменить тол- |
|||||||||||||||||
щ ну δ''ИЗ в п. 5 |
расчет повторить. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
7. Температура на поверхности изоляции определяется по формуле |
||||||||||||||||||||||
С |
|
(R |
′ |
|
|
|
′′ |
)= 570 − |
361 (0,781+ 0,5684)= 41 |
|
|
|||||||||||
t |
K |
= t − q |
|
+ |
R |
|
°C. |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
l |
бl КОНС l КОНС |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
14
|
Расчет толщины изоляции плоской стенки по нормам |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
тепловых потерь |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Если задана норма потерь теплоты q и известны температуры |
|||||||||||||||||
t и tН , то термическое сопротивление основного изоляционного слоя |
||||||||||||||||||
RИЗ плоской стенки (рис. 3) определяется из уравнения |
|
|
|
|||||||||||||||
|
t |
|
|
|
tH |
|
|
R |
|
|
= R −(R |
|
+ R |
|
)= R |
|
δП + |
|
|
|
|
|
|
|
ИЗ |
|
П |
H |
− |
1 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
λП |
. |
|||
|
1 |
|
|
|
q |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
αН |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
αH |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При диаметре оборудования более |
||||||||||
|
2 |
|
|
|
δИЗ |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
2 м расчеты изоляции могут произво- |
||||||||||||
Рис. 3. Теплоизоляционная |
|
диться по формулам для плоской |
||||||||||||||||
|
стенки. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
конструкция: 1 – ограждение; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
2 – изоляция |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Значение полного термического сопротивленияИопределяется по |
|||||||||||||||||
заданным нормам потерь теплоты и известному температурному пе- |
||||||||||||||||||
репаду |
R = (t −tH ) |
/ q . |
Термическое |
сопротивление |
изоляционного |
|||||||||||||
слоя RИЗ |
=δИЗ / λИЗ . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Задача 2. Выполнить расчет толщиныДизоляции плоской стенки |
|||||||||||||||||
(рис. 4) по нормам тепловых потерь. Выбрать теплоизоляционную |
||||||||||||||||||
конструкцию и определить толщину изоляции деаэратора диаметром |
||||||||||||||||||
более 2 м, ра отающего при температуре 160 °С; деаэратор располо- |
||||||||||||||||||
жен в помещен |
|
с расчетной температурой воздуха tН = 25 °С. Ос- |
||||||||||||||||
новной слой |
золяц |
|
А |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
– м неральная вата в обкладке из металличе- |
||||||||||||||||||
ской |
|
. |
|
б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
t |
|
|
|
|
tH |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
q |
|
|
|
Рис. 4. Теплоизоляционная конструк- |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ция: 1 – ограждение; 2 – защитное по- |
|||||||||
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
крытие; 3 – изоляция |
|
|
|
||||||
|
сетки |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
3 |
|
|
|
|
αН |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
δП |
|
|
|
δИЗ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|