5.3 Расчет толщины тепловой изоляции
Расчет толщины тепловой изоляции трубопроводов к по нормированной плотности теплового потока выполняют по формуле
(5.11)
где d - наружный диаметр трубопровода, м;
е - основание натурального логарифма;
к - теплопроводность теплоизоляционного слоя, Вт/(м ·°С), (определяемая по приложению №15 и №24);
Rк - термическое сопротивление слоя изоляции, м ·°С/Вт, величину которого определяют в зависимости от способа прокладки трубопровода по следующим выражениям:
При надземной прокладке (также прокладке в тоннелях и техподпольях):
(5.12)
При подземной прокладке
канальная прокладка
(5.13)
бесканальная прокладка
(5.14)
где
- нормированная линейная плотность
теплового потока, Вт/м (принимается по
приложению 16);
-
средняя за период эксплуатации температура
теплоносителя (при параметрах теплоносителя
150/90 принимается для подающего трубопровода
90
С,
для обратного 50
С);
-
среднегодовая температура окружающей
среды (определяется по приложению №18
в зависимости от вида прокладки
трубопровода);
-
коэффициент, принимаемый по приложению
№19.
-
термическое сопротивление поверхности
изоляционного слоя, м·°С/Вт, определяемое
по формуле
(5.15)
где
-
коэффициент теплоотдачи с поверхности
тепловой изоляции в окружающий воздух
(при прокладке в каналах
= 8; при прокладке в техподпольях и
тоннелях
=
11 , при надземной прокладке
=
29) ;
d – наружный диаметр трубопровода, м;
-
термическое сопротивление поверхности
канала, определяемое по формуле
(5.16)
где - коэффициент теплоотдачи от воздуха к внутренней поверхности канала ( = 8 Вт/(м² ·°С));
F - внутреннее сечение канала, м2;
P - периметр сторон по внутренним размерам, м;
- термическое сопротивление стенки канала, определяемое по формуле
,
(5.17)
где
- теплопроводность стенки канала (для
железобетона
=
2,04 Вт/(м·°С));
-
наружный эквивалентный диаметр канала,
определяемый по наружным размерам
канала, м;
-
термическое сопротивление грунта,
определяемое по формуле
,
(5.18)
где
- теплопроводность грунта, зависящая
от его структуры и влажности (при
отсутствии данных его значение можно
принимать для влажных грунтов
=
2-2,5 Вт/(м·°С), для сухих грунтов
=
1,0-1,5 Вт/(м·°С));
h - глубина заложения оси теплопровода от поверхности земли, м;
-
добавочное термическое сопротивление,
учитывающее взаимное влияние труб при
бесканальной прокладке, величину
которого определяют по формулам
- для подающего трубопровода
(5.19)
- для обратного трубопровода
(5.20)
где h - глубина заложения осей трубопроводов, м;
b - расстояние между осями трубопроводов, м, принимаемое в зависимости от их диаметров условного прохода по данной таблице:
Таблица 5.7 Расстояние между осями трубопроводов
dу, мм |
50-80 |
100 |
125-150 |
200 |
250 |
300 |
350 |
400 |
450 |
500 |
600 |
700 |
b, мм |
350 |
400 |
500 |
550 |
600 |
650 |
700 |
600 |
900 |
1000 |
1300 |
1400 |
,
- коэффициенты, учитывающие взаимное
влияние температурных полей соседних
теплопроводов, определяемые по формулам
(5.21)
(5.22)
где
,
- нормированные линейные плотности
тепловых потоков соответственно для
подающего и обратного трубопроводов,
Вт/м.
Таблица 5.8 Расчет тепловой изоляции при канальной прокладке тепловой сети
Участок |
ИТ-УТ1 |
УТ3-УТ4 |
УТ6-УТ7 |
УТ7-УТ8 |
УТ1-УТ10 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
Диаметр трубопровода, м |
0,207 |
0,184 |
0,150 |
0,125 |
0,079 |
Глубина заложения h, м |
0,70 |
0,70 |
0,70 |
0,70 |
0,70 |
Температура грунта, °С |
4,00 |
4,00 |
4,00 |
4,00 |
4,00 |
Теплопроводность грунта, Вт/м·°С |
2,00 |
2,00 |
2,00 |
2,00 |
2,00 |
Теплопроводность железобетона, Вт/м·°С |
2,04 |
2,04 |
2,04 |
2,04 |
2,04 |
Ширина канала по внутр., м |
0,90 |
0,90 |
0,60 |
0,60 |
0,60 |
Высота канала по внутр., м |
0,60 |
0,60 |
0,60 |
0,60 |
0,45 |
Ширина канала по нар., м |
1,15 |
1,15 |
0,85 |
0,85 |
0,85 |
Высота канала по нар., м |
0,78 |
0,78 |
0,75 |
0,75 |
0,60 |
Глубина заложения оси труб h, м |
0,80 |
0,79 |
0,78 |
0,76 |
0,74 |
Ср. температурв в подающем, °С |
100,00 |
100,00 |
100,00 |
100,00 |
100,00 |
Ср. температура в обратном,°С |
38,15 |
38,15 |
38,15 |
38,15 |
38,15 |
Температура пов изоляции, °С |
40,00 |
40,00 |
40,00 |
40,00 |
40,00 |
Плотность теплового потока q11, Вт/м |
54,00 |
54,00 |
44,00 |
42,00 |
36,00 |
Плотность теплового потока q22, Вт/м |
22,00 |
22,00 |
19,00 |
18,00 |
16,00 |
Продолжение таблицы 5.8
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
Внутр. экв. диаметр dвэ, м |
0,72 |
0,72 |
0,60 |
0,60 |
0,51 |
Нар. экв диаметр dнэ, м |
0,93 |
0,93 |
0,80 |
0,80 |
0,70 |
Терм сопр вн пов канала Rпк, м·°С/Вт |
0,0276 |
0,0276 |
0,0332 |
0,0332 |
0,0387 |
Терм сопр стенки канала Rк, м·°С/Вт |
0,0199 |
0,0199 |
0,0222 |
0,0222 |
0,0244 |
Терм сопр грунта Rгр, м·°С/Вт |
0,09 |
0,09 |
0,10 |
0,10 |
0,11 |
Температура изоляц слоев подающего, tтп |
70,00 |
70,00 |
70,00 |
70,00 |
70,00 |
Температура изоляц слоев обратного, tто |
39,08 |
39,08 |
39,08 |
39,08 |
39,08 |
Коэффициент теплопроводности изоляции λк1 |
0,06 |
0,06 |
0,06 |
0,06 |
0,06 |
Коэффициент теплопроводности изоляции λк2 |
0,05 |
0,05 |
0,05 |
0,05 |
0,05 |
Термическое сопр покровного слоя, Rпс м·°С/Вт |
0,13 |
0,14 |
0,16 |
0,18 |
0,22 |
Суммарное терм сопр подающего Rtot1, м·°С/Вт |
2,22 |
2,22 |
2,73 |
2,86 |
3,33 |
Суммарное терм сопробратного Rtot2, м·°С/Вт |
1,94 |
1,94 |
2,25 |
2,37 |
2,67 |
Влияние температурных полей подающего, φ1 |
0,41 |
0,41 |
0,43 |
0,43 |
0,44 |
Влияние температурных полей обратного, φ2 |
2,45 |
2,45 |
2,32 |
2,33 |
2,25 |
Требуемое терм сопр подающего Rкп, м·°С/Вт |
1,90 |
1,89 |
2,35 |
2,46 |
2,86 |
Требуемое терм сопр обратного Rко, м·°С/Вт |
1,34 |
1,33 |
1,57 |
1,68 |
1,89 |
Толщина изоляционного слоя δк1, м |
0,11 |
0,10 |
0,11 |
0,10 |
0,08 |
Толщина изоляционного слоя δк2, м |
0,06 |
0,05 |
0,05 |
0,05 |
0,03 |
Таблица 5.9 Расчет тепловой изоляции при бесканальной прокладке тепловой сети
Участок |
ИТ-УТ1 |
УТ3-УТ4 |
УТ6-УТ7 |
УТ7-УТ8 |
УТ1-УТ10 |
Диаметр трубопровода, м |
0,207 |
0,184 |
0,150 |
0,125 |
0,079 |
Глубина заложения h, м |
0,70 |
0,70 |
0,70 |
0,70 |
0,70 |
Температура грунта, °С |
4,00 |
4,00 |
4,00 |
4,00 |
4,00 |
Теплопроводность грунта, Вт/м·°С |
2,00 |
2,00 |
2,00 |
2,00 |
2,00 |
Теплопроводность железобетона, Вт/м·°С |
2,04 |
2,04 |
2,04 |
2,04 |
2,04 |
Глубина заложения оси труб h, м |
0,80 |
0,79 |
0,78 |
0,76 |
0,74 |
Ср. температурв в подающем, °С |
100,00 |
100,00 |
100,00 |
100,00 |
100,00 |
Ср. температура в обратном,°С |
38,15 |
38,15 |
38,15 |
38,15 |
38,15 |
Температура пов изоляции, °С |
40,00 |
40,00 |
40,00 |
40,00 |
40,00 |
Плотность теплового потока q11, Вт/м |
89,00 |
89,00 |
80,00 |
72,00 |
61,00 |
Плотность теплового потока q22, Вт/м |
48,00 |
48,00 |
43,00 |
39,00 |
34,00 |
Расстояние между осями труб, b |
0,55 |
1,55 |
2,55 |
3,55 |
4,55 |
Терм сопр грунта Rгр, м·°С/Вт |
0,19 |
0,19 |
0,20 |
0,21 |
0,22 |
Температура изоляц слоев подающего, tтп |
70,00 |
70,00 |
70,00 |
70,00 |
70,00 |
Температура изоляц слоев обратного, tто |
39,08 |
39,08 |
39,08 |
39,08 |
39,08 |
Коэффициент теплопроводности изоляции λк1 |
0,06 |
0,06 |
0,06 |
0,06 |
0,06 |
Коэффициент теплопроводности изоляции λк2 |
0,05 |
0,05 |
0,05 |
0,05 |
0,05 |
Суммарное терм сопр подающего Rtot1, м·°С/Вт |
1,35 |
1,35 |
1,50 |
1,67 |
1,97 |
Суммарное терм сопробратного Rtot2, м·°С/Вт |
0,89 |
0,89 |
0,99 |
1,09 |
1,26 |
Влияние температурных полей подающего, φ1 |
0,54 |
0,54 |
0,54 |
0,54 |
0,56 |
Влияние температурных полей обратного, φ2 |
1,85 |
1,85 |
1,86 |
1,85 |
1,79 |
Добавочное термическое сопр. подающего, R01 |
0,03 |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
Добавочное термическое сопр. обратного, R02 |
0,09 |
0,05 |
0,03 |
0,02 |
0,02 |
Требуемое терм сопр подающего Rкп, м·°С/Вт |
1,15 |
1,15 |
1,29 |
1,46 |
1,74 |
Требуемое терм сопр обратного Rко, м·°С/Вт |
0,53 |
0,61 |
0,73 |
0,84 |
1,00 |
Толщина изоляционного слоя δк1, м |
0,06 |
0,05 |
0,05 |
0,05 |
0,04 |
Толщина изоляционного слоя δк2, м |
0,02 |
0,02 |
0,02 |
0,02 |
0,02 |