Конструкции тепловой изоляции. Определение толщины тепловой изоляции (оптимальной и по нормативным теплопотерям).
Тепловая изоляция предназначена для снижения интенсивности процессов распространения и передачи тепла через стенки трубопроводов и оборудования в промышленности и через ограждающие конструкции зданий и сооружений в строительстве.
Объекты тепловой изоляции в нефтяной и химической промышленности - ректификационные колонны, регенераторы, скрубберы, реакторы, калориферы, теплообменники, и др.
Конструкции являются наиболее индустриальным видом изоляции - это теплоизоляционные конструкции заводского изготовления. Теплоизоляционные конструкции заводского изготовления разделяются на полносборные (КТП) и комплектные теплоизоляционные конструкции (КТК). Полносборные теплоизоляционные конструкции состоят из теплоизоляционных изделий (основной теплоизоляционный слой) и покровного слоя, соединенных между собой крепежными деталями, и деталей для крепления на трубопроводе (бандажи).
Комплектные теплоизоляционные конструкции состоят из тех же элементов, что и полносборные, но укомплектованы в единую конструкцию без соединения крепежными деталями.
Теплоизоляционные конструкции с металлическим покрытием крепят на трубопроводе с помощью самонарезающих винтов (оцинкованных или кадмированных) или бандажей; теплоизоляционные конструкции с неметаллическим покрытием - с помощью бандажей или пластмассовых кнопок. Для крепления конструкций применяют бандажи из алюминия и алюминиевых сплавов, стальной упаковочной ленты, оцинкованной или покрытой противокоррозионным составом.
Полносборные и комплектные конструкции в настоящее время заводами не производятся, но могут быть изготовлены на монтажных участках и производственных базах организаций, производящих теплоизоляционные работы. Применение этих конструкций выгодно. Так как они существенно сокращают сроки монтажа.
Особенно удобно изготавливать полносборные конструкции из цилиндров и полуцилиндров. Теплоизоляционные изделия крепят к покровному слою. Для крепления используют шплинты, выполняемые из тонколистового металла или из алюминиевой проволоки. Может быть применено клеевое соединение. К покровному слою снаружи шплинтами или заклепками крепят бандажи (рис. 1). Бандажи при установке на трубопровод стягивают ключом.
В комплектных конструкциях цилиндры и полуцилиндры вкладываются в элементы покрытия без крепления к нему.
При
необходимости отделки торцов
теплоизоляционной конструкции у
фланцевых соединений, арматуры, сварного
шва и т. д. у торца устанавливают диафрагму,
выполненную из того же металла, что и
покрытие. Наиболее предпочтительно
применение гофрированных диафрагм,
которые достаточно просты в изготовлении
и монтаже.
Рисунок
1. Конструкция теплоизоляционная
полносборная на основе цилиндров и
полуцилиндров с металлическим покрытием
и креплением бандажами.
В полносборных конструкциях с металлическим покрытием теплоизоляционный слой крепят к покровному шплинтами из материала покрытия (алюминиевого листа или оцинкованной стали). Для изоляции трубопроводов диаметром более 273 мм в качестве теплоизоляционного слоя применяют полуцилиндры и сегменты ISOROLL. Защитное покрытие предохраняет теплоизоляционный материал от высыпания и помогает сохранить целостность конструкции на более длительный срок.
Оптимальная толщина тепловой изоляции представляет собой рациональное соотношение между стоимостью теплоизоляционной конструкции и стоимостью тепловых потерь в течение расчетного срока эксплуатации [3].
С увеличением толщины теплоизоляционного слоя тепловые потери снижаются, а стоимость изоляции возрастает. При некоторой толщине тепловой изоляции сумма эксплуатационных затрат и годовых отчислений от стоимости изоляции оказывается наименьшей. Эта величина приведенных затрат является экономически оптимальной.
Математическая постановка задачи формулируется следующим образом:
З = q z + ( f + Е)K = min,
где q - удельные годовые потери теплоты трубопроводами, ГДж/(м год);
z - стоимость тепловой энергии, руб./ГДж;
K - стоимость теплоизоляционной конструкции, руб./ м;
f - доля отчислений от стоимости теплоизоляционной конструкции наремонт и другие расходы, 1/год [1];
Е=1/Т - коэффициент экономической эффективности, 1/год, зависящий от расчетного срока эксплуатации Т , лет [1].
Таким образом, задача сводится к оптимизации затрат по уравнению для ряда толщин тепловой изоляции и отысканию минимума искомой функции.
Расчеты толщины тепловой изоляции по нормам потерь представляют собой самый распространенный в практике проектирования случай.
При экономических расчетах тепловой изоляции стоимость теряемого тепла (холода) определяют по ценам источника, восполняющего потери. С достаточной для инженерной практики точностью в качестве такого источника тепла принят пар соответствующих параметров при назначении цены учитывается номер территориального района, где расположена площадка строительства. Часто цена тепла может быть уточнена для конкретной площадки строительства по данным предприятия.
Отопление: