Тихомиров А.К. Методические рекомендации к выполнению выпускных (дипломных) работ по теплоснабжению
Подождите немного. Документ загружается.
61
- эксплуатационной надежности и долговечности - выдерживать без
снижения теплозащитных свойств и разрушения эксплуатационные,
температурные, механические, химические и другие воздействия в течение
расчетного срока эксплуатации;
- безопасности для окружающей среды и обслуживающего персонала при
эксплуатации.
В состав конструкции тепловой изоляции в качестве обязательных
элементов должны входить:
- теплоизоляционный слой;
- покровный слой;
- элементы
крепления.
В конструкциях теплоизоляции оборудования и трубопроводов с
температурой содержащихся в них веществ в диапазоне от 20 до 300 °С для
всех способов прокладки, кроме бесканальной, следует применять
теплоизоляционные материалы и изделия с плотностью не более 200 кг/м
3
и
коэффициентом теплопроводности в сухом состоянии не более
0,06 Вт/(м · К). Для теплоизоляционного слоя трубопроводов при
бесканальной прокладке следует применять материалы с плотностью не
более 400 кг/м
3
и коэффициентом теплопроводности не более 0,07 Вт/(м · К).
При бесканальной прокладке тепловых сетей следует преимущественно
применять предварительно изолированные в заводских условиях трубы с
изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке или
армопенобетона с учетом допустимой температуры применения материалов
и температурного графика работы тепловых сетей. Трубопроводы с
изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой
оболочке должны быть
снабжены системой дистанционного контроля влажности изоляции.
5.2. РАСЧЕТ ТОЛЩИНЫ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ
ПО НОРМИРОВАННОЙ ПЛОТНОСТИ ТЕПЛОВОГО ПОТОКА
При расчете толщины тепловой изоляции могут рассматриватся
различные задачи, среди которых наиболее часто выполняют
расчет
толщины тепловой изоляции трубопроводов по нормированной плотности
теплового потока
Расчет толщины тепловой изоляции трубопроводов
δ
к
по
нормированной плотности теплового потока выполняют по формуле
(
)
к
1
2
dB
δ
−
=
, (5.1)
62
где d – наружный диаметр трубопровода, м;
В – отношение наружного диаметра изоляционного слоя
i
d
к диамет-
ру трубопровода d (
i
/Bdd=
).
Величину В определяют по формуле
2
к
к
R
Be
π
λ
=
,
(5.2)
где е – основание натурального логарифма;
λ
к
– коэффициент теплопроводности теплоизоляционного слоя,
Вт/(м · °С), определяемый по прил. 9, 10;
R
к
– термическое сопротивление слоя изоляции, м · °С/Вт, величину
которого определяют по формуле
к tot i
R
RR=−
∑
,
(5.3)
где
tot
R
– суммарное термическое сопротивление слоя изоляции и других
дополнительных термических сопротивлений на пути теплового
потока, определяемое по формуле
(
)
we
tot
el
.
tt
R
qk
−
=
⋅
(5.4)
Здесь
e
q
– нормированная линейная плотность теплового потока, Вт/м,
принимаемая по [2], а также по прил. 8;
w
t
– средняя за период эксплуатации температура теплоносителя -----
--------------(может быть принята по табл. 5.1.);
e
t
– среднегодовая температура окружающей среды.
l
k
– коэффициент, учитывающий изменение стоимости теплоты и
--------------- теплоизоляционной конструкции в зависимости от района -------
-- строительства и способа прокладки трубопровода (места установки
---------------оборудования), следует принимать по таблице 5.2.
63
Таблица 5.1
Среднегодовые температуры теплоносителя в водяных тепловых сетях, °С
Расчетные температурные режимы, °С
Трубопровод
95 - 70 150 - 70 180 - 70
Подающий 65 90 110
Обратный 50 50 50
Таблица 5.2
Коэффициент
l
k
,
учитывающий изменение стоимости теплоты в
зависимости от района строительства и способа прокладки
трубопровода (места установки оборудования)
Способ прокладки оборудования и месторасположение
оборудования
Район строительства
на открытом
воздухе
в
помещении,
тоннеле
в
непроходном
канале
бесканальный
Европейские районы 1,0 1,0 1,0 1,0
Урал 0,98 0,98 0,95 0,94
Западная Сибирь 0,98 0,98 0,95 0,94
Восточная Сибирь 0,98 0,98 0,95 0,94
Дальний Восток 0,96 0,96 0,92 0,9
Районы Крайнего
Севера и
приравненные к ним
0,96 0,96 0,92 0,9
64
Таблица 5.3
Нормы плотности теплового потока q
e
, Вт/м, через изолированную
поверхность трубопроводов двухтрубных водяных тепловых сетей при числе
часов работы в год более 5 000
Тип прокладки
Открытый
воздух
Тоннель,
помещение
Непроходной
канал
Бесканальная
прокладка
Средняя температура теплоносителя,
о
С
Услов
ный
проход
труб d,
мм
50 100 50 100 50 90 50 90
1 2 3 4 5 6 7 8 9
25 11 20 8 18 8 18 9 20
32 12 22 8 20 9 20 10 20
40
12 23 9 21 10
21 11 22
50
14 26 10 23 11
23 12 24
65
16 29 12 26 12
27 13 29
80
17 31 13 28 13
29 14 31
100
19 34 14 31 14
33 15 35
125
21 38 16 35 15 39
16 38
150
23 42 18 38 17 42
17 42
200
28 50 22 46
19 49 19 49
250
33 57 26 53
21 54 21 54
300
39 67 29 60
24 60 24 60
350
45 77 33 66
26 64 26 64
65
Окончание табл. 5.3
Примечания:
1. При расположении изолируемых поверхностей в тоннеле к нормам плотности
следует вводить коэффициент 0,85.
2. При применении в качестве теплоизоляционного слоя пенополиуретана,
фенольного поропласта ФЛ, полимербетона величину q
e
определяют с учетом
коэффициента k
2
(см. прил. 12 ).
Среднегодовая температура окружающей среды
e
t
при подземной
прокладке это средняя за год температура грунта на глубине заложения оси
трубопровода
, которая для большинства городов (кроме Северной зоны)
находится в пределах от +1 до +5 ºС.
При величине заглубления верхней части перекрытия канала (при
прокладке в каналах) или верха теплоизоляционной конструкции
трубопровода (при бесканальной прокладке) 0,7 м и менее за расчетную
температуру окружающей среды должна приниматься та же температура
наружного воздуха, что и при надземной прокладке.
-------При прокладке в тоннелях, в помещениях, в неотапливаемых
техподпольях, при надземной прокладке на открытом воздухе
e
t
– средняя
за период эксплуатации температура окружающего воздуха, которая
Тип прокладки
Открытый
воздух
Тоннель,
помещение
Непроходной
канал
Бесканальная
прокладка
Средняя температура теплоносителя,
о
С
Услов
ный
проход
труб d,
мм
50 100 50 100 50 90 50 90
1 2 3 4 5 6 7 8 9
400
49 84 36 72
28 70 28 70
450
54 91 39 78
31 79 31 79
500
58 98 43 84
32 84 32 84
600
67 112 49 96
35 93 35 93
700
75 124 55 107
37 107 37 107
800
83 137 61 118
38 119 38 119
66
принимается:
при прокладке в тоннелях
e
t
= 40 ºС;
при прокладке в служебных помещениях, технических подпольях и
подвалах жилых зданий
e
t
= 20 ºС;
в неотапливаемых техподпольях
e
t
= 5 ºС;
при надземной прокладке на открытом воздухе – средняя за период
эксплуатации температура окружающего воздуха.
При расчете толщины изоляции и определении годовых потерь теплоты
теплопроводами, проложенными бесканально на глубине заложения оси
теплопровода более 0,7 м, за расчетную температуру окружающей среды
принимается средняя за год температура грунта на этой глубине.
При глубине заложения теплопровода от верха теплоизоляционной
конструкции менее 0,7 м за расчетную температуру окружающей среды
принимается та же температура наружного воздуха, что и при надземной
прокладке.
Виды дополнительных термических сопротивлений
i
R
∑
в формуле
(5.3) зависят от способа прокладки тепловых сетей.
При надземной прокладке, а также прокладке в тоннелях и
техподпольях
п.сi
R
R=
∑
. (5.5)
При подземной канальной прокладке
(
)
(
)
i пс п.ккгр
1
R
RRRR
ψ
=++ ++
∑
. (5.6)
При подземной бесканальной прокладке
i гр о
R
RR
ψ
=+
∑
, (5.7)
В формулах (5.5), (5.6)
п.с
R
– термическое сопротивление поверхности
изоляционного слоя, м · °С /Вт, определяемое по формуле
67
()
п.с
е
1
0,1
R
d
απ
=
+
, (5.8)
где
е
α
– коэффициент теплоотдачи с поверхности тепловой изоляции в
окружающий воздух, Вт/(м² · °С) который, согласно [2], прини-
мается:
при прокладке в каналах
е
α
= 8 – 11 Вт/(м² · °С);
при прокладке в техподпольях, закрытых помещениях и на
открытом воздухе по табл. 5.4;
d – наружный диаметр трубопровода, м.
Таблица 5.4
Значения коэффициента теплоотдачи
α
, Вт/( м² · °С)
В закрытом помещении
На открытом
воздухе при
скорости ветра
3
,
м/с
Изолированный объект
Покрытия с
малым
коэффициентом
излучения
1
Покрытия с
высоким
коэффициентом
излучения
2
5 10 15
Горизонтальные
трубопроводы
7 10 20 26 35
Примечания:
1
К ним относятся кожухи из оцинкованной стали, листов алюминиевых сплавов и
алюминия с оксидной пленкой.
2
К ним относятся штукатурки, асбестоцементные покрытия, стеклопластики,
различные окраски (кроме краски с алюминиевой пудрой).
3
При отсутствии сведений о скорости ветра принимают значения, соответствующие
скорости 10 м/с.
п.к
R
– термическое сопротивление поверхности канала, определяемое
по формуле
п.к
ев.э
1
R
d
απ
= , (5.9)
где
е
α
– коэффициент теплоотдачи от воздуха к внутренней поверхности
канала,
е
α
= 8 – 11 Вт/(м² · °С);
в.э
d
– внутренний эквивалентный диаметр канала, м, определяемый
по формуле
68
в.э
4F
d
P
=
, (5.10)
где F – внутреннее сечение канала, м
2
;
P – периметр сторон сечения канала по внутренним размерам, м.
к
R
– термическое сопротивление стенки канала, определяемое по
формуле
н.э
к
ст в.э
1
ln
2
d
R
d
πλ
=
, (5.11)
где
ст
λ
– теплопроводность стенки канала, для железобетона можно -------
------- принять
ст
λ
= 2,04 Вт/(м · °С);
н.э
d
– наружный эквивалентный диаметр канала, определяемый по
наружным размерам канала, м.
гр
R
– термическое сопротивление грунта, определяемое по формуле
2
гр
2
гр н.эн.э
124
ln 1
2
hh
R
dd
πλ
⎛⎞
=+−
⎜⎟
⎜⎟
⎝⎠
, (5.12)
где
гр
λ
– коэффициент теплопроводности грунта (см. 1 табл.), зависящий от
-----------его структуры и влажности. При отсутствии данных значение
гр
λ
-----------
можно принимать для влажных грунтов 2,0–2,5 Вт/(м · °С), для
-----------сухих грунтов 1,0–1,5 Вт/(м · °С) (см. также табл. 5.8);
h – глубина заложения оси теплопровода от поверхности земли, м.
o
R
– добавочное термическое сопротивление, учитывающее взаимное
влияние труб при бесканальной прокладке, величину которого
определяют по формулам:
•
для подающего трубопровода
2
01 1
2
гр
14
ln 1
2
h
R
b
ψ
πλ
=
+
; (5.13)
•
для обратного трубопровода
2
02 2
2
гр
14
ln 1
2
h
R
b
ψ
πλ
=
+
, (5.14)
69
где h – глубина заложения осей трубопроводов, м;
b – расстояние между осями трубопроводов, м, принимаемое в зави-
симости от их диаметров условного прохода по табл. 5.5;
1
ψ
,
2
ψ
– коэффициенты, учитывающие взаимное влияние -
-----------температурных полей соседних теплопроводов, и определяемые
-----------по формулам
e1
1
e2
q
q
ψ
= ; (5.15)
e2
2
e1
q
q
ψ
= , (5.16)
где
e1
q
,
e2
q
– нормированные линейные плотности тепловых потоков со-
ответственно для подающего и обратного трубопроводов,
Вт/м (см. формулу (5.4)).
Т а б л и ц а 5.5
Расстояние между осями трубопроводов
Диаметр условного прохода труб, мм
Рас-
стоя-
ние
50–
80
100
125–
150
200 250 300 350 400 450 500 600
В, мм 350 400 500 550 600 650 700 800 900 1 000 1 300
5.3. ТОЛЩИНА ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ
Расчетную толщину теплоизоляционного слоя в конструкциях тепловой
изоляции на основе волокнистых материалов и изделий (матов, плит,
холстов) следует округлять до значений, кратных 10 мм.
-------В конструкциях на основе минераловатных полуцилиндров, жестких
ячеистых материалов, материалов из вспененного синтетического каучука,
пенополиэтилена и пенопластов следует принимать ближайшую к расчетной
толщину изделий по нормативным
документам на соответствующие
материалы. ------- --
-----Если расчетная толщина теплоизоляционного слоя не совпадает с
номенклатурной толщиной выбранного материала, следует принимать по
действующей номенклатуре ближайшую более высокую толщину
теплоизоляционного материала. Допускается принимать ближайшую более
низкую толщину теплоизоляционного слоя в случаях расчета по температуре
на поверхности изоляции и нормам плотности теплового потока, если
разница
между расчетной и номенклатурной толщиной не превышает 3 мм.
70
Минимальную толщину теплоизоляционного слоя следует принимать:
-------при изоляции цилиндрами из волокнистых материалов – равной
минимальной толщине, предусматриваемой государственными стандартами
или техническими условиями;
при изоляции тканями, полотном стекловолокнистым, шнурами – 20 мм; ---
----при изоляции изделиями из волокнистых уплотняющихся материалов –
20 мм;
------при изоляции жесткими материалами, изделиями из вспененных
полимеров – равной
минимальной толщине, предусматриваемой
государственными стандартами или техническими условиями.
Предельная толщина теплоизоляционного слоя в конструкциях
тепловой изоляции оборудования и трубопроводов приведена в табл. 5.6.
Т а б л и ц а 5.6
Предельные толщины теплоизоляционных конструкций для оборудования и
трубопроводов
Способ прокладки трубопровода
Надземный В тоннеле
В непроходном
канале
Предельная толщина теплоизоляционного слоя, мм,
при температуре, °С
Наружный диаметр, мм
20 и более 20 и более до 150 вкл.
32 140 100 80
45 140 100 80
57 150 120 90
76 160 140 90
89 170 160 100
108 180 160 100
133 200 160 100