определения полной потери тепла изолированным объектом недостаточно умножить его потери тепла с единицы поверхности на площадь этой поверхности. Необходимо также учесть дополнительные потери тепла через опоры, арматуру и т. п.
Определение толщины изоляционного слоя по заданной потере тепла
Разработаны нормы теплопотерь изолированными поверхностями, для предприятий химической и нефтеперерабатывающей промышленности, и нормы, действующие на электростанциях.
Толщину однослойной изоляционной конструкции для плоской стенки определяется по формуле
(153)
где lиз— коэффициент теплопроводности изоляционного слоя в ккал/(ч м °С); R— полное термическое сопротивление изоляционной конструкции в (ч м2 °С)/ккал; RB— сопротивление, теплоотдаче от теплоносителя к стенке в (ч м2 °С)/ккал; RH—сопротивление теплоотдаче от поверхности изоляции в окружающий воздух в (ч-м2-°С)/ккал; t—температура теплоносителя в oС; tн—температура окружающего воздуха в °С; q—тепловая потеря (тепловой поток) в ккал/(ч-м2); ав—коэффициент теплоотдачи от теплоносителя к стенке в ккал](ч-м2-°С); ан— коэффициент теплоотдачи от поверхности изоляции в окружающий воздух в ккал/(ч-м2-°С).
Для цилиндрической стенки сначала определяют
после чего вычисляют толщину изоляции по формуле
,
м
Пример. Следует определить толщину каждого слоя двухслойной изоляционной конструкции проложенного в цехе газопровода наружным диаметром 1020 мм. Температура газа 680°С, температура окружающего воздуха 25оС.
Теплопотеря с 1 м длины газопровода задана — 1200 ккал/(ч-м).
Принимается следующая изоляционная конструкция: первый слой — диатомовый кирпич марки 600; второй слой — минераловатные маты марки 200.
Междуслойная температура должна быть не выше 600°С (предел применения минеральной ваты); покровный слой — асбестоцементная штукатурка толщиной 15 мм. Для запаса при расчете сопротивлением теплоотдаче RlВ можно пренебречь.
Решение.
Определяем толщину первого слоя. Для этого в соответствии с табл. А14 предварительно вычисляем значение lиз’
|
Материал изоляционного слоя конструкции |
Объемная масса теплоизоляционного слоя |
Максимальная температура применения изоляционной конструкции в oС |
Формула для определения коэффициента теплопроводности в ккал/(ч м2 OС) |
|
Диатомитовые обжи-говые изделия (кирпичи, сегменты, скорлупы): марки 500 марки 600 |
500 |
900 |
l=0,09+0,0002 tСР |
|
600 |
900 |
l=0,12+0,0002 tСР |
|
|
Минераловатные прошивные маты: марки 150 |
180— 200 |
На металлической сетке 600 |
l=0,046+0,00016 tСР |
|
марки 200 |
240- 260 |
На стеклоткани 300 |
l=0,05+0,00016 tСР |
при
tср=(680+600)/2 =640оС
l=0,12+0,0002 tСР
lиз’ = 0,12 + 0,0002 640 = 0,248 ккал/(ч м оС).
По формуле (161), пренебрегая величиной RlВ, определяем
ln d’из/dн = 2 3,14 0,248 (680 -600)/1200=0,1035
Находим (d’из/dн)=1,109
По формуле определяем толщину первого слоя:
, м
d’из = 1,02/2 (1,109— 1) =0,51 0,109 = 0,056 м = 56 мм.
Поскольку стандартная толщина диатомового кирпича составляет 65 мм, температура между первым и вторым слоями будет несколько ниже заданной. Определяем эту температуру по формуле (исключив из нее величину RlВ);
По формуле (152) вычисляем толщину второго слоя. Вместо tподставляемt1-2, а вместо dн берем d’из.
Коэффициент теплопроводности слоя минераловатных матов определяем по табл. А14. Ориентировочно принимая tK— 60° С, получаем
tср=(588+60)/2 =324оС
l=0,05+0,00016 tСР
lиз’’ = 0,05 + 0,00016 324 = 0,102 ккал/(ч м оС).
По табл. 14 определяем коэффициент теплоотдачи от поверхности изоляции в окружающий воздух
Таблица 14-Приближенные значения коэффициентов теплоотдачи от поверхности изоляции в окружающий воздух aН
|
Изолированный объект |
Коэффициент теплоотдачи а и в ккал/(ч-м2°С) |
||||
|
в закрытом помещении |
на открытом воздухе при скорости ветра в м/сек |
||||
|
для покрытий с малым коэффициентом излучения |
для покрытий с высоким коэффициентом излучения |
5 |
10 |
15 |
|
|
Цилиндрический с диаметром до 2 м |
6 |
9 |
18 |
25 |
35 |
|
Цилиндрический с диаметром более 2 м и плоская стенка |
6 |
10 |
20 |
30 |
40 |
[aн-=9 ккал/(ч мг°С)],
а по табл. 25 — сопротивление теплопередаче
|
Изолируемый объект |
Сопротивления теплоотдачи |
|||||||
|
от объектов в закрытых помещениях при температуре теплоносителя в °С |
от объектов на открытом воздухе при температуре теплоносителя в °С |
|||||||
|
100 и менее |
300 |
500 |
100 и менее |
300 |
500 |
|||
|
Трубопровод условным диаметром: |
Rlн, (ч м°С)/ккал |
|||||||
|
25 |
0,35 |
0,25 |
0,22 |
0,12 |
0,1 |
0,09 |
||
|
32 |
0,32 |
0,23 |
0,16 |
0,11 |
0,0Э |
0,07 |
||
|
40 |
0,3 |
0,21 |
0,15 |
0,1 |
0,08 |
0,06I |
||
|
50 |
0,23 |
0,16 |
0,12 |
0,08 |
0,06 |
0,05 |
||
|
100 |
0,18 |
0,13 |
0,03 |
0,06 |
0,05 |
0,04 |
||
|
125 |
0,15 |
0,11 |
0,08 |
0,05 |
0,04 |
0,03 |
||
|
150 |
0,12 |
0,09 |
0,07 |
0,04 |
0,03 |
0,02 |
||
|
200 |
0,1 |
0,08 |
0,06 |
0,04 |
0,03 |
0,02 |
||
|
250 |
0,09 |
0,07 |
0,05 |
0,03 |
0,02 |
0,02 |
||
|
300 |
0,08 |
0,06 |
0,05 |
0,03 |
0,02 |
0,02 |
||
|
350 |
0,07 |
0,05 |
0,05 |
0,02 |
0,02 |
0,02 |
||
|
400 |
0,06 |
0,05 |
0,04 |
0,02 |
0,02 |
0,02 |
||
|
500 |
0,05 |
0,04 |
0,04 |
0,02 |
0,02 |
0,02 |
||
|
600 |
0,042 |
0,037 |
0,033 |
0,016 |
0,015 |
0,013 |
||
|
700 |
0,038 |
0,034 |
0,03 |
0,015 |
0,013 |
0,012 |
||
|
800 |
0,034 |
0,03 |
0,028 |
0,013 |
0,012 |
0,011 |
||
|
900 |
0,03 |
0,028 |
0,026 |
0,012 |
0,011 |
0,01 |
||
|
1000 |
0,027 |
0,024 |
0,024 |
0,011 |
0,01 |
0,009 |
||
|
2000 |
0,016 |
0,014 |
0,012 |
0,006 |
0,006 |
0,005 |
||
|
Rн, (ч м2 °С)/ккал |
||||||||
|
Плоская поверхность |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
0,04 |
0,04 |
0,04 |
||
[RlН =0,024 (ч-м-°С)/ккал].
Таким образом по формуле
Находим (dк/d’из)=1,32.
По формуле (157) вычисляем толщину второго слоя dиз", подставляя вместо dН значение d’из.
dиз"=1,150/2 (1,32-1)=0,184»180 мм
При этом термическим сопротивлением штукатурного слоя пренебрегаем.
Второй слой изоляции будет состоять из двух слоев минераловатных матов по 90 мм. Необходимо учитывать, что расчет dн ведется по формуле
dн=d+2d’из+2dиз"+..+2dизn.
По табл. 11 находим коэффициент уплотнения матов
Таблица 11-Коэффициент, учитывающий уплотнение материалов.
|
Теплоизоляционные изделия |
Коэффициент уплотнения |
|
Плиты: |
|
|
мягкие минераловатные на синтетической связке |
1,5 |
|
полужесткие минераловатные на синтетической и крахмальной связке |
1,2 |
|
то же, стекловатные на синтетических |
1,15 |
|
Маты: |
|
|
минераловатные прошивные |
1,2-1,3 |
|
стекловатные на синтетических связках |
1,6 |
|
из стекловолокна прошивные при использовании на трубопроводах диаметром до 273 мм |
1.3 |
|
то же, на трубопроводах диаметром 273 мм и более и аппаратах |
1,15 |
|
Полосы из стекловолокна прошивные |
1.3 |
|
стекловолокна в рулонах (рулонирование стекловолокна) |
2 |
(Ку=1,3)
и по формуле (111) определяем их толщину d’0 и d0" до уплотнения при установке на газопровод:
(111)
где dиз—толщина изоляционного слоя в м;
dH— наружный диаметр изолируемого объекта в м.
В этой формуле произведение 
не
должно быть меньше единицы;
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.