Материал: 1738

R = R

ИЗ

+

1

=

t −tH

=

150 −25 = 2,23 К м/Вт;

αН

q

56

в) значение средней температуры минеральной ваты

tСР =

160 + 25

= 92,5 °С;

2

Д

г) коэффициент

теплопроводности

минераловатной изоляции

(табл. П.1)

λИЗ = 0,038 + 0,00021 tСР = 0,0574 Вт/(м2 К);

д) коэффициент теплоотдачи αН = 12 Вт/(м2.К) И(табл. 1).

2. Определяется термическое сопротивление изоляционного слоя

б

1

RИЗ

=

R −

1

= 2,23 −

=

2,15 К м/Вт;

αH

12

3. Определяется толщина изоляционного слоя

и

δИЗ = RИЗλИЗ = 2,15 0,0574 = 0,123 м.

4. Конструкт вная толщинаАминеральной ваты принимается

С

δИЗ КОНС = 125 мм.

5. Определяется полное термическое сопротивление изоляцион-

ной конструкц

1

δИЗ +

1

0,125

1

R = R

ИЗ

+

=

=

+

= 2,37 К м/Вт.

α

0,0547

Н

λ

ИЗ

α

Н

12

6. Тепловой поток через конструкцию

q =

t −tH

=

150 − 25

= 52,7 Вт/м2 .

R

2,37

tK

= t −q RИЗ = t −q

δИЗ КОН

=160 −46,1

0,125

= 59,6 °С.

λИЗ

0,0574

И

Определение толщины изоляционного слоя холодного трубопровода

Изоляция

холодных

трубопроводов

должна

обеспечивать

недо-пущение конденсации водяного пара из воздуха на наружной

поверх-ности и уменьшение теплопритоков через стенку трубы.

Увлажнение теплоизоляции вызывает существенное повышение

теплопроводно-сти, так как теплопроводность воды (λВОД = 0,58 Вт/

(м.К)) примерно в 25

раз

больше

теплопроводности

сухого

неподвижного

воздуха

((λВ = 0,023 Вт/(м.К)). При низких

температурах вода в порах минера-ла замерзает и приводит к

возрастанию его теплопроводности, так как теплопроводность льда

Аt

(λЛ = 2,2 Вт/(м.К)) почти в 100 раз больше те-плопроводности

воздуха. Изоляционный материал при наличии влаги может

подвергаться гниению, в нем могут образовываться грибки и

плесень.

образования

влаги на поверхности трубопрово-

Для избежания

дов (рис. 5) нео ходимо, что ы температураДповерхности tК была вы-

ше температуры точки

сы tР воздуха в помещении при влажности

ϕН

, т. е. tК > tР .

tН

и

tК

q

ϕН

С

αН

q

qМАХ

δИЗ

δИЗ

q0

q'

dH

dH DKP

d'ИЗ

dИЗ

dИЗ

Рис. 5. Теплоизоляционная конструк-

Рис. 6. Характер изменения

ция холодного трубопровод

плотности теплового потока

холодного трубопровода

π(t

−t)

π(t

H

−t

K

)

q =

H

=

.

1

+

1

ln

d ИЗ

1

αH d H

αH d H

2

λ

d H

ИЗ

Первый член выражения характеризует теплопередачу через

изоляцию с учетом допущений, второй – теплоотдачу от наружного

воздуха к поверхности теплоизоляции.

И

Из последнего уравнения

t

H

−t

K

α

H

d

ИЗ

d

ИЗ

=1/ 1+

ln

.

tH −t

2 λИЗ

d H

Для выполнения условия tК > tР должно быть

t

H

−t

P

α

H

d

ИЗ

d

ИЗ

>1/ 1+

ln

.

t

−t

2

λ

d

H

ИЗ

H

Д

Или в виде, удо ном для вычислений

tH −tP

αH dИЗ

0,95

ln

dИЗ

(1)

t

H

−t

=1/ 1+

2 λ

ИЗ

d

H

.

А

В последнем уравнен

искомая величина dИЗ (или δИЗ = 0,5(dИЗ – dН))

содерж тся в неявном в де. Решать его следует численным методом (метод

полов нного делен я, методпоследовательного приближения).

Проведем

б

сленный эксперимент над уравнением (1). В интер-

вале [dН , DКР] (р с. 6) увеличение толщины теплоизоляционного

слоя

вредный теплоприток.

При критическом диаметре

изоляции DКР = 2λИЗ

/ αH

тепловой поток через изоляцию трубопро-

увеличивает

вода достигает максимального значения (рис. 6). При решении урав-

С

π(tH −t)

=

π(tH −t)

.

1

1

d

′

+

ln

ИЗ

1

d

α

d

′

2 λ

d

α

H

H

H

ИЗ

H

Отсюда

ИЗ

1

1

ln d

′

1

+

=

.

ИЗ

′

2 λИЗ

dH

αH dH

αH dИЗ

Умножим левую и правую часть последнеговыражения на αH d' З :

1+

αН d'ИЗ ln d

′

′

И

ИЗ = d

ИЗ .

2 λИЗ

dH

dH

Так как

αH

=

1

,

DКР

то

2 λИЗ

′

′

′

1

+

dИЗ

ln

dИЗ

=

dИЗ

.

D

d

КР

H

Дd

H

Уменьшение теплопритока к изолированному трубопроводу

возможно лишь при со людении неравенства

d

d

d

АИЗ ИЗ КР

1

+

ln

d

>

dН .

DКР

Н

Изоляц ю холодного трубопровода следует производить таким

образом: зол

бруемую поверхность трубы очищают и покрывают

слоем б тума для защ ты от коррозии и для приклеивания теплоизо-

ляц онного матер ала. На теплоизоляцию наклеивают пароизоляци-

онную бумагу

наносят битумную мастику. По бумаге трубопро-

или

С

ходимую толщину теплоизоляционного слоя δИЗ (материал изоляции –

пенополистирол λИЗ = 0,05 Вт/(м.К)).

И

Решение. Во избежание образования влаги на поверхности тру-

бопровода необходимо, чтобы температура наружной поверхности

трубопровода была выше температуры точки росы tР воздуха в поме-

щении. При tН

= 30 °С и ϕН

= 75 % согласно h– d диаграмме,

tР = 25,2 °С.

.

Д

Толщина изоляции из условия недопущения конденсации влаги

на поверхности ограждения определяется из равенства

tH

−tP

αH dИЗ

dИЗ

0,95

А

.

tH −t

2 λИЗ

dH

где αH – коэффициент теплоотдачи к наружной поверхности трубо-

провода, αH = 7 Вт/(м2.К);

бл

d ИЗ − наружный диаметр изолированной трубы,

d ИЗ = d H +2 δИЗ ; λИЗ

= 0,05 Вт/(м К) – коэффициент теплопровод-

ности изоляционного слоя.

и

7

d ИЗ

d ИЗ

30

−25,2

0,95

30

+45

=1/ 1+

2

0,05

ln

0,057

,

откуда d ИЗ ln(d

ИЗ / 0,057)= 0,2206

. Это равенство решают методом по-

С

следовательного пр

жения, задаваясь δИЗ.

Пр н маем δИЗ = 65 мм. Тогда dИЗ = 0,57 + 2 0,065 = 0,187 м.

0,187 ln 0,187

= 0,222 ≈0,2206.

0,057