5. Выбор оптимальной толщины изоляции тепловых сетей

З адача: Определить оптимальную толщину тепловой изоляции трубопровода диаметром 3258 мм при воздушной прокладке. Теплоноситель – вода, среднегодовая температура которой равна t_w=90⁰С. Расчет необходимо провести для 3-х типов изоляции. Рекомендуется в I-ом варианте принять изоляцию трубопровода матами минераловатными прошивными по ГОСТ 21880-86 марки 100, с защитным покрытием из стеклопластика рулонного для теплоизоляции РСТ ТУ 6-11-145-80 с коэффициентом теплопроводности _п = 0,08 Вт/м ⁰С толщиной _п = 25 мм. С увеличением толщины тепловой изоляции в двух других вариантах стоимость ее возрастает, но одновременно уменьшаются потери тепла в окружающую среду.

В соответствии с п. 11.6 [10] выбор конструкции теплопровода следует производить по экономическому оптимуму суммарных капиталовложений в тепловые сети и эксплуатационных затрат, в качестве которого с некоторыми допущениями можно использовать показатель среднегодового денежного потока (минимума суммарных затрат (П)):

(5.1)

где Е_н – коэффициент эффективности капитальных вложений, принимаемый на уровне социальной или коммерческой нормы дисконта (принять равным 0,12);

К_и – стоимость тепловой изоляции, р./м, определяется по формуле:

(5.2)

где –удельная стоимость соответственно изоляции, р./м³, и защитного покрытия, р./м², принимаются по [11], с учетом коэффициента изменения стоимости СМР К^t;

d_н – наружный диаметр изолируемого трубопровода, м;

– толщина изоляции, м.

С – эксплуатационные расходы, р./годм, определяются по формуле:

(5.3)

где р_и – годовые отчисления на амортизацию, текущий ремонт и обслуживание от стоимости изоляции в долях от единицы, равные 0,08 1/год.

S_тп – стоимость тепловых потерь теплопроводом, р./годм, определяется по формуле:

(5.4)

где с_Т – стоимость тепловой энергии, р./МВтч (исх.данные);

n – число часов работы тепловой сети, ч/год.;

q_тп – удельные тепловые потери трубопровода, Вт/м, определяются по формуле:

(5.5)

где t_w – расчетная температура теплоносителя, ⁰С, принимается равной средней за год температуре воды для водяных сетей;

t_е – температура окружающей среды, ⁰С, принимается равной среднегодовой для сетей, работающих в течение года, для надземной прокладки, принимается по [3, табл. 3];

r_tot – сопротивление теплопередачи на 1 м длины теплоизоляционной конструкции, м ⁰С /Вт, определяется по формуле (термическим сопротивлением теплоотдачи от теплоносителя к стенке трубопровода и термическим сопротивлением стенки трубопровода можно пренебречь):

(5.6)

где – коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности изоляции, Вт/м² ⁰С, принимается по [12, прил. 13];

– толщина соответственно изоляции и защитного покрытия, м;

– коэффициент теплопроводности соответственно изоляции и защитного покрытия, Вт/(м⁰С), принимается по [13, прил. 3*].

Т аблица 5.1

и	40	50	60	70	80
аи	2207,903	2226,74	2245,536	2019,906	1794,317

Задаваясь различной толщиной изоляции (40, 60, 80, 100, 120 мм), определяем величины К_и, r_tot, q_тп, S_тп, С, П.

Результаты сводятся в табл. 5.2.

Таблица 5.2

Изменение суммарных затрат в зависимости от

толщины изоляции

Величины	Толщина изоляции и, мм
	40	50	60	70	80
Ки , р./м	10191,92	13183,40	16364,69	17617,40	18338,50
rtot ,м∙0C/ Вт.	0,78	0,89	1,00	1,10	1,19
qmn ,Вт/м	126,35	110,85	99,19	90,10	82,81
Smn,р./ год∙м	710,68	623,49	557,93	506,80	465,78
С, р./ год∙м	815,35	1054,67	1309,18	1409,39	1467,08
П, р./ год∙м	2749,07	3260,17	3830,87	4030,28	4133,48

а_п=91,16 руб/м²

С_Т=757,11 руб./Гкал=651 руб./(МВт∙ч.)

а_е=20 Вт/(м²∙⁰С)

Вт/(м ⁰С)

t_e=8,9⁰С

п=8640 ч./год

Вывод: Наиболее экономичная толщина тепловой изоляции при данных условиях _{и опт}=40 мм.