4.1. Лабораторная работа № 4

Исследование влияния диаметров труб, расчетных температур сетевой

Воды, способа прокладки, нормативных теплопотерь трубопроводами на толщину изоляционного слоя подающего и обратного трубопроводов

Тепловой сети

При эксплуатации систем теплоснабжения для уменьшения тепловых потерь на наружную поверхность трубопроводов тепловой сети укладывают тепловую изоляцию. При этом теплоизоляционная конструкция должна обеспечивать минимальный уровень тепловых потерь трубопроводами.

Существует ряд нормативных документов с нормами и правилами, которые следует соблюдать при проектировании тепловой изоляции наружной поверхности трубопроводов.

В данной лабораторной работе расчет толщины тепловой изоляции трубопровода водяной тепловой сети выполняется по методике, приведенной в СНиП 2.04.14-88 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов» по нормированной плотности теплового потока через изолированную поверхность, которую следует принимать для трубопроводов двухтрубных водяных тепловых сетей при совместной прокладке в непроходных каналах по обязательному прилож. 4:

при числе часов работы трубопроводов в год ;

при Т_тр > 5000;

при нормированной плотности теплового потока подающего трубопровода больше обратного > ;

для температурных графиков:

1. 95/70, расчетные среднегодовые температуры подающего и обратного трубопроводов = 65⁰С и = 50⁰С;

2. 150/70, = 90⁰С и = 50⁰С;

3. 180/70, = 110⁰С и = 50⁰С;

; .

Для диаметров трубопроводов тепловых сетей менее 2м. толщина тепловой изоляции определяется по формуле [5]

, (4.1)

где – наружный диаметр трубопровода, м.; В – это отношение наружного диаметра изоляционного слоя к наружному диаметру изолируемого трубопровода

,

Величина В определяется как

, (4.2)

где – коэффициент теплопроводности теплоизоляционного слоя, Вт/(м· ^оС); – термическое сопротивление стенки неметаллических трубопроводов, (м · ^оС)/Вт ; – коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности изоляции, Вт/(м²· ^оС).

Термическое сопротивление теплопередачи на 1м длины теплоизоляционной конструкции трубопровода, (м · ^оС)/Вт

(4.3)

где - расчетная температура сетевой воды в подающем трубопроводе, ; - средняя температура воздушного канала, ; k₁ – коэффициент, учитывающий изменение стоимости теплоты и теплоизоляционной конструкции в зависимости от района строительства и способа прокладки трубопровода.

Для трубопроводов с двухслойной изоляцией

, (4.4)

,

где – параметр первого слоя изоляции; – коэффициент теплопроводности первого слоя тепловой изоляции; k – коэффициент дополнительных потерь, учитывающий теплопотери через теплопроводные включения теплоизоляционных конструкций, обусловленных наличием в них крепежных деталей и опор; – наружная температура слоя изоляции.

Толщина первого слоя

Толщина второго слоя определяется по формуле

, (4.5)

где – коэффициент теплопроводности второго слоя тепловой изоляции; – диаметр первого слоя изоляции.

Увеличение толщины слоя изоляции увеличивает термическое сопротивление стенки трубопровода, но одновременно уменьшает термическое сопротивление с наружной стороны трубы, так как площадь поверхности трубы увеличивается. В результате получается, что при некоторых условиях утолщение теплоизоляции приводит к уменьшению суммарного термического сопротивления и соответственно к увеличению теплопотерь.

Значение наружного диаметра трубопровода соответствующее минимальному термическому сопротивлению относится к критическому диаметру , который определяется по формуле [10]

. (4.6)

Теплоизоляция на трубе эффективно работает в том случае, если наружный диаметр трубопровода больше некоторого критического значения, поэтому проверка пригодности материала изоляции производится по критическому диаметру

Предельная толщина теплоизоляционного слоя

. (4.7)