Как найти толщину тепловой изоляции

  1. Расчет толщины тепловой изоляции трубопроводов

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/м3

и
коэффициентом теплопроводности в сухом
состоянии не более 0,06

Для теплоизоляционного
слоя трубопроводов при бесканальной

прокладке
следует применять материалы с плотностью
не более 400 кг/м3
и коэффициентом
теплопроводности не более 0,07 Вт/(м · К).

Расчет
толщины
тепловой изоляции трубопроводов
δk
, м
по нормированной плотности теплового
потока выполняют по формуле:

где

– наружный
диаметр трубопровода, м;


отношение наружного диаметра изоляционного
слоя
к диаметру трубопровода .

Величину

определяют по формуле:


основание натурального логарифма;


теплопроводность теплоизоляционного
слоя Вт/(м·oС)
определяемый по приложению 14.

Rк
термическое сопротивление слоя изоляции,
м·°С/Вт, величину которого определяют
при подземной канальной прокладке
трубопровода по формуле:

где
суммарное термическое
сопротивление слоя изоляции и других
дополнительных термических сопротивлений
на пути теплового

потока,
м·°С/Вт
определяемое по формуле:

где

средняя за
период эксплуатации температура
теплоносителя, оС.
В соответствии с [6] её следует принимать
при различных температурных режимах
по таблице 6:

Таблица
6 – Температура
теплоносителя при различных режимах

Температурные
режимы водяных тепловых сетей, oC

95-70

150-70

180-70

Трубопровод

Расчетная
температура теплоносителя, oC

Подающий

65

90

110

Обратный

50

50

50


среднегодовая температура грунта, для
различных городов указана в [ 9, c
360 ]

нормированная линейная плотность
теплового потока, Вт/м (принимается по
приложению15);


коэффициент, принимаемый по приложению
16;


коэффициент взаимного влияния
температурных полей соседних трубопроводов;

термическое сопротивление поверхности
теплоизоляционного слоя, м·oС
/Вт, определяемое по формуле:

где

коэффициент теплоотдачи с поверхности
тепловой изоляции в

окружающий
воздух, Вт/(м. · °С) который, согласно
[6], принимается при прокладке в каналах
,
Вт/(м · °С);

d
– наружный
диаметр трубопровода, м;

термическое
сопротивление внутренней поверхности
канала, м·oС/Вт,определяемое по
формуле:

где

коэффициент теплоотдачи от воздуха к
внутренней поверхности канала, αe
= 8 Вт/(м. · °С);


внутренний эквивалентный диаметр
канала, м, определяемый

по
формуле:

периметр сторон по внутренним размерам
канала, м; (размеры каналов приведены в
приложении 17)


внутреннее сечение канала, м2;

термическое сопротивление стенки
канала, м·oС/Вт
определяемое по формуле:

где

теплопроводность стенки канала, для
железобетона


наружный эквивалентный диаметр канала,
определяемый по наружным размерам
канала, м;


термическое
сопротивление грунта,м·oС/Вт
определяемое по формуле:

где

коэффициент теплопроводности грунта,
зависящий от его

структуры
и влажности. При отсутствии данных
значение
можно принимать для влажных грунтов
2,0–2,5 Вт/(м · °С), для сухих грунтов 1,0–1,5
Вт/(м · °С);


глубина заложения оси теплопровода от
поверхности земли, м.

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.

ПРИМЕР
8.
Определить
толщину тепловой изоляции по нормируемой
плотности теплового потока для
двухтрубной тепловой сети с dн
= 325 мм, проложенной в канале типа КЛ
120×60.
Глубина заложения канала hк=0,8
м,

Среднегодовая
температура грунта на глубине заложения
оси трубопроводов tгр=
5,5 oC,
теплопроводность грунта λгр=2,0
Вт/(м·oC),
тепловая изоляция – маты теплоизоляционные
из минеральной ваты на синтетическом
связующем.
Температурный режим тепловой сети
150-70oC.

Решение:

  1. По
    формуле (51) определим внутренний и
    наружный эквивалентный диаметр канала
    по внутренним и наружным размерам его
    поперечного сечения:

  1. Определим
    по формуле (50) термическое
    сопротивление внутренней поверхности
    канала

  1. По
    формуле (52) рассчитаем термическое
    сопротивление стенки канала:

  1. По
    формуле (49) определим термическое
    сопротивление грунта:

  1. Приняв
    температуру поверхности теплоизоляции
    ,
    (приложение) определим средние температуры
    теплоизоляционных слоев подающего
    и обратного
    трубопроводов:

  1. Используя
    приложение, определим также коэффициенты
    теплопроводности тепловой изоляции
    (матов теплоизоляционных из минеральной
    ваты на синтетическом связующем):

  1. По
    формуле (49) определим термическое
    сопротивление поверхности теплоизоляционного
    слоя

  1. По
    формуле (48) определим суммарные
    термические сопротивления для подающего
    и обратного трубопроводов:

  1. Определим
    коэффициенты взаимного влияния
    температурных полей подающего и
    обратного трубопроводов:

  1. Определим
    требуемые термические сопротивления
    слоёв для подающего
    и обратного трубопроводов
    по формуле (47):

x

x=
1,192

x

x=
1,368

  1. Величину
    B
    для подающего и обратного трубопроводов
    определим по формуле (46):

  1. Определим
    толщину тепловой изоляции для подающего
    и обратного трубопроводов по формуле
    (45):

  1. Принимаем толщину
    основного слоя изоляции для подающего
    и обратного трубопроводов одинаковой
    и равной 100 мм.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Министерство
образования и науки РФ
высшего профессионального
образования
Российский государственный
профессионально-педагогический
университет Институт электроэнергетики
и информатики
Кафедра автоматизированных систем
электроснабжения

Курсовой проект
по дисциплине

«Теплоснабжение
промышленных предприятий и городов»

Выполнил:

Проверил:

Екатеринбург

2012

ПРИЛОЖЕНИЕ
2

Расчетная температура
для проектирования систем отопления и
вентиляции некоторых городов Российской
Федерации (на основании СНиП 23-01-99*
«Строительная климатология»).

Город

Температура
tнро,
oC

Город

Температура

tнро,
oC

Архангельск

-31

Пенза

-29

Астрахань

-23

Петропавловск-Камчатский

-20

Барнаул

-39

Псков

-26

Белгород

-23

Пятигорск

-20

Братск

-43

Ржев

-28

Брянск

-26

Ростов-на-Дону

-22

Владивосток

-24

Рязань

-27

Воронеж

-26

Самара

-30

Волгоград

-25

Санкт-Петербург

-26

Грозный

-18

Смоленск

-26

Екатеринбург

-35

Ставрополь

-19

Елабуга

-34

Таганрог

-22

Иваново

-30

Тамбов

-28

Иркутск

-36

Тверь

-29

Казань

-32

Тихорецк

-22

Караганда

-32

Тобольск

-39

Кострома

-31

Томск

-40

Курск

-26

Тула

-27

Махачкала

-14

Тюмень

-38

Москва

-28

Улан-Удэ

-37

Мурманск

-27

Ульяновск

-31

Нижний Новгород

-31

Ханты-Мансийск

-41

Новосибирск

-39

Чебоксары

-32

Омск

-37

Челябинск

-34

Оренбург

-31

Чита

-38

ПРИЛОЖЕНИЕ
3

Число часов за
отопительный период со среднесуточной
температурой наружного воздуха, равной
и ниже данной (для ориентировочных
расчетов).

Город

Температура
наружного воздуха, oC

-45

-40

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

+8

Архангельск

1

10

48

150

380

820

1580

2670

4300

6024

Астрахань

3

32

114

291

601

1238

2460

4128

Барнаул

1

12

52

170

415

792

1430

2260

3120

4130

5250

Белгород

1

10

58

254

680

1462

2684

4704

Братск

21

96

236

478

861

1343

2021

2752

3439

4214

5904

Брянск

2

17

89

356

870

1730

3210

4950

Владивосток

2

91

518

1350

2210

3320

4820

Воронеж

7

34

144

470

1020

1850

3380

4780

Волгоград

1

13

126

420

930

1650

3100

4368

Грозный

8

48

148

325

692

1772

3936

Екатеринбург

1

11

54

198

494

1070

1980

3020

4000

5472

Елабуга

1

20

104

319

767

1483

2406

3458

5065

Иваново

5

42

102

275

635

1300

2070

3800

5210

Иркутск

7

58

172

458

864

1730

2600

3300

4320

5780

Казань

1

20

117

328

790

1520

2480

3800

5230

Караганда

3

35

109

276

584

1070

1870

2820

4020

5080

Кострома

3

22

79

244

618

1268

2235

3459

5376

Курск

3

15

97

343

872

1740

3260

4750

Махачкала

3

18

72

260

1030

3620

Москва

3

15

47

172

418

905

1734

3033

4910

Мурманск

6

38

135

452

1117

2276

4002

6740

Нижний Новгород

2

25

99

281

685

1350

2320

3820

5230

Новосибирск

15

89

205

488

910

1550

2430

3290

4270

5450

Омск

1

6

64

195

485

950

1660

2480

3310

4250

5280

Оренбург

5

35

166

500

1060

1810

2640

3770

4820

Пенза

2

11

55

232

670

1420

2390

3670

4950

Петропавловск-Камчатский

1

47

175

925

2219

4188

6316

Псков

1

25

109

285

690

1465

2784

5088

Пятигорск

4

57

222

806

2138

4200

Ржев

14

53

165

519

1084

2025

3353

5232

Ростов-на-Дону

5

41

178

494

1130

2720

4200

Рязань

1

13

58

187

540

1170

2080

3620

5100

Самара

1

10

114

400

890

1490

2360

3780

4950

Санкт-Петербург

21

83

273

708

1533

2878

5240

Смоленск

2

23

112

381

964

1852

3241

5050

Ставрополь

5

17

79

307

959

2181

4056

Таганрог

5

41

176

486

1116

2272

4152

Тамбов

1

19

139

464

1159

2497

5304

Тверь

14

48

160

516

1080

2020

3620

5250

Тихорецк

5

38

165

456

1046

2128

3888

Тобольск

6

43

158

386

820

1500

2360

3290

4070

5500

Томск

3

17

82

228

500

932

1600

2500

3360

4400

5600

Тула

2

10

24

70

206

456

2440

3500

4960

Тюмень

5

25

118

294

670

1270

2120

3050

4050

5280

Улан-Удэ

1

15

86

344

859

1592

2348

3000

3549

4220

5640

Ульяновск

12

94

330

800

1560

2420

3660

5110

Ханты-Мансийск

7

63

181

425

806

1345

1998

2698

3438

4303

5952

Чебоксары

1

20

94

284

701

1399

2348

3490

5208

Челябинск

7

39

166

520

1110

1950

2980

3920

5180

Чита

22

146

478

1050

1800

2540

3160

3340

4400

5760

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Среднемесячные
температуры наружного воздуха для ряда
городов Российской Федерации (по данным
СНиП 23-01-99* «Строительная климатология»).

Город

Средняя месячная
температура воздуха,oC

Янв.

Фев.

Март

Апр.

Май

Июнь

Июль

Авг.

Сен.

Окт

Нояб

Дек

Архангельск

-12,9

-12,5

-8,0

-0,9

6,0

12,4

15,6

13,6

7,9

1,5

-4,1

-9,5

Астрахань

-6,7

-5,6

0,4

9,9

18,0

22,8

25,3

23,6

17,3

9,6

2,4

-3,2

Барнаул

-17,5

-16,1

-9,1

2,1

11,4

17,7

19,8

16,9

10,8

2,5

-7,9

-15,0

Белгород

-8,5

-6,4

-2,5

7,5

14,6

17,9

19,9

18,7

12,9

6,4

0,3

-4,5

Братск

-20,7

-19,4

-10,2

-1,2

6,2

14,0

17,8

14,8

8,1

-0,5

-9,8

-18,4

Брянск

-9,1

-8,4

-3,2

5,9

12,8

16,7

18,1

16,9

11,5

5,0

-0,4

-5,2

Владивосток

-13,1

-9,8

-2,4

4,8

9,9

13,8

18,5

21,0

16,8

9,7

-0,3

-9,2

Воронеж

-9,8

-9,6

-3,7

6,6

14,6

17,9

19,9

18,6

13,0

5,9

-0,6

-6,2

Волгоград

-7,6

-7,0

-1,0

10,0

16,7

21,3

23,6

22,1

16,0

8,0

-0,6

-4,2

Грозный

-3,8

-2,0

2,8

10,3

16,9

21,2

23,9

23,2

17,8

10,4

4,5

-0,7

Екатеринбург

-15,5

-13,6

-6,9

2,7

10,0

15,1

17,2

14,9

9,2

1,2

-6,8

-13,1

Елабуга

-13,9

-13,2

-6,6

3,8

12,4

17,4

19,5

17,5

11,2

3,2

-4,4

-11,1

Иваново

-11,9

-10,9

-5,1

4,1

11,4

15,8

17,6

15,8

10,1

3,5

-3,1

-8,1

Иркутск

-20,6

-18,1

-9,4

1,0

8,5

14,8

17,6

15,0

8,2

0,5

-10,4

-18,4

Казань

-13,5

-13,1

-6,5

3,7

12,4

17,0

19,1

17,5

11,2

3,4

-3,8

-10,4

Караганда

-14,5

-14,2

-7,7

4,6

12,8

18,4

20,4

17,8

12,0

3,2

-6,3

-12,3

Кострома

-11,8

-11,1

-5,3

3,2

10,9

15,5

17,8

16,1

10,0

3,2

-2,9

-8,7

Курск

-9,3

-7,8

-3,0

6,6

13,9

17,2

18,7

17,6

12,2

5,6

-0,4

-5,2

Махачкала

-0,5

0,2

3,5

9,4

16,3

21,5

24,6

24,1

19,4

13,4

7,2

2,6

Москва

-10,2

-9,2

-4,3

4,4

11,9

16,0

18,1

16,3

10,7

4,3

-1,9

-7,3

Мурманск

-10,5

-10,8

-6,9

-1,6

3,4

9,3

12,6

11,3

6,6

0,7

-4,2

-7,8

Н. Новгород

-11,8

-11,1

-5,0

4,2

12,0

16,4

18,4

16,9

11,0

3,6

-2,8

-8,9

Новосибирск

-18,8

-17,3

-10,1

1,5

10,3

16,7

19,0

15,8

10,1

1,9

-9,2

-16,5

Омск

-19,0

-17,6

-10,1

2,8

11,4

17,1

18,9

15,8

10,6

1,9

-8,5

-16,0

Оренбург

-14,8

-14,2

-7,3

5,2

15,0

19,7

21,9

20,0

13,4

4,5

-4,0

-11,2

Пенза

-12,2

-11,3

-5,6

4,9

13,5

17,6

19,6

18,0

11,9

4,4

-2,9

-9,1

Петропавловск-Камчатский

-7,5

-7,5

-4,8

-0,5

3,8

8,3

12,2

13,2

10,1

4,8

-1,7

-5,5

Псков

-7,5

-7,5

-3,4

4,2

11,3

15,5

17,4

15,7

10,9

5,3

0,0

-4,5

Пятигорск

-4,2

-3,0

1,1

8,9

14,6

18,3

21,1

20,5

15,5

8,9

3,2

-1,4

Ржев

-10,0

-8,9

-4,2

4,1

11,2

15,6

17,1

15,8

10,3

4,1

-1,4

-6,3

Ростов-на-Дону

-5,7

-4,8

0,6

9,4

16,2

20,2

23,0

22,1

16,3

9,2

2,5

-2,6

Рязань

-11,0

-10,0

-4,7

5,2

12,9

17,3

18,5

17,2

11,6

4,4

-2,2

-7,0

Самара

-13,5

-12,6

-5,8

5,8

14,3

18,6

20,4

19,0

12,8

4,2

-3,4

-9,6

С-Петербург

-7,8

-7,8

-3,9

3,1

9,8

15,0

17,8

16,0

10,9

4,9

-0,3

-5,0

Смоленск

-9,4

-8,4

-4,0

4,4

11,6

15,7

17,1

15,9

10,4

4,5

-1,0

-5,8

Ставрополь

-3,2

-2,3

1,3

9,3

15,3

19,3

21,9

21,2

16,1

9,6

4,1

-0,5

Таганрог

-5,2

-4,5

0,5

9,4

16,8

21,0

23,7

22,6

17,1

9,8

3,0

-2,1

Тамбов

-10,9

-10,3

-4,6

6,0

14,1

18,1

19,8

18,6

12,5

5,2

-1,4

-7,3

Тверь

-10,5

-9,4

-4,6

4,1

11,2

15,7

17,3

15,8

10,2

4,0

-1,8

-6,6

Тихорецк

-3,5

-2,1

2,8

11,1

16,6

20,8

23,2

22,6

17,3

10,1

4,8

-0,1

Тобольск

-19,7

-17,5

-9,1

1,6

9,6

15,2

18,3

14,6

9,3

0,0

-8,4

-15,6

Томск

-19,1

-16,9

-9,9

0,0

8,7

15,4

18,3

15,1

9,3

0,8

-10,1

-17,3

Тула

-19,9

-9,5

-4,1

5,0

12,9

16,7

18,6

17,2

11,6

5,0

-1,1

-6,7

Тюмень

-17,4

-16,1

-7,7

3,2

11,0

15,7

18,2

14,8

9,7

1,0

-7,9

-13,7

Улан-Удэ

-24,8

-21,0

-10,2

1,1

8,7

16,0

19,3

16,4

8,7

-0,2

-12,4

-21,4

Ульяновск

-13,8

-13,2

-6,8

4,1

12,6

17,6

19,6

17,6

11,4

3,8

-4,1

-10,4

Ханты-Мансийск

-21,7

-19,4

-9,8

-1,3

6,4

13,1

17,8

13,3

8,0

-1,9

-10,7

-17,1

Чебоксары

-13,0

-12,4

-6,0

3,6

12,0

16,5

18,6

16,9

10,8

3,3

-3,7

-10,0

Челябинск

-15,8

-14,3

-7,4

3,9

11,9

16,8

18,4

16,2

10,7

2,4

-6,2

-12,9

Чита

-26,2

-22,2

-11,1

-0,4

8,4

15,7

17,8

15,2

7,7

-1,8

-14,3

-23,5

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

Укрупненные
показатели максимального теплового
потока на отопление жилых зданий

на
1 м2
общей площади q o,
Вт

Этажность жилой
застройки

Характеристика
зданий

расчетная
температура наружного воздуха для
проектирования отопления t
o
, oC

-5

-10

-15

-20

-25

-30

-35

-40

-45

-50

-55

Для постройки
до 1985 г.

1 — 2

Без
учета внедрения энергосберегающих
мероприятий

148

154

160

205

213

230

234

237

242

255

271

3 — 4

95

102

109

117

126

134

144

150

160

169

179

5
и более

65

70

77

79

86

88

98

102

109

115

122

1 — 2

С
учетом внедрения энергосберегающих
мероприятий

147

153

160

194

201

218

222

225

230

242

257

3 — 4

90

97

103

111

119

128

137

140

152

160

171

5 и более

65

69

73

75

82

88

92

96

103

109

116

Для постройки
после 1985 г.

1 — 2

По
новым типовым проектам

145

152

159

166

173

177

180

187

194

200

208

3 — 4

74

80

86

91

97

101

103

109

116

123

130

5 и более

65

67

70

73

81

87

87

95

100

102

108

Примечания:

1. Энергосберегающие
мероприятия обеспечиваются проведением
работ по утеплению зданий при

капитальных и
текущих ремонтах, направленных на
снижение тепловых потерь.

2. Укрупненные
показатели зданий по новым типовым
проектам приведены с учетом внедрения

прогрессивных
архитектурно-планировочных решений и
применения строительных конструкций
с

улучшенными
теплофизическими свойствами,
обеспечивающими снижение тепловых
потерь.

ПРИЛОЖЕНИЕ 6

Удельные тепловые
характеристики жилых и общественных
зданий

Наименование
зданий

Объем зданий,

V,
тыс.м

Удельные
тепловые хар-ки, Вт/м

Расчетная
температура ,
oC

жилые
кирпичные здания

до
5

до
10

до
15

до
20

до
30

0.44

0.38

0.34

0.32

0.32

18 — 20

жилые
5-ти этажные крупно-блочные здания,
жилые 9-ти этажные крупно-панельные
здания

до
6

до
12

до
16

до
25

до 40

0.49

0.43

0.42

0.43

0.42

18 — 20

административные
здания

до
5

до
10

до
15

Более
15

0.50

0.44

0.41

0.37

0.10

0.09

0.08

0.21

18

клубы,
дома культуры

до
5

до
10

Более
10

0.43

0.38

0.35

0.29

0.27

0.23

16

кинотеатры

до
5

до
10

более
10

0.42

0.37

0.35

0.50

0.45

0.44

14

театры
, цирки, концертные и зрелищно-спортивные
залы

до
10

до
15

до
20

до
30

0.34

0.31

0.25

0.23

0.47

0.46

0.44

0.42

15

универмаги,
магазины промтоварные

до
5

до
10

Более
10

0.44

0.38

0.36

0.50

0.40

0.32

15

магазины
продовольственные

до
1500

до
8000

0.60

0.45

0.70

0.50

12

детские
сады и ясли

до
5

Более
5

0.44

0.39

0.13

0.12

20

школы
и высшие учебные заведения

до
5

до
10

Более
10

0.45

0.41

0.38

0.10

0.09

0.08

16

больницы
и диспансеры

до
5

до10

до
15

Более
15

0.46

0.42

0.37

0.35

0.34

0.32

0.30

0.29

20

бани,
душевые павильоны

До
5

До
10

Более
10

0.32

0.36

0.27

1.16

1.10

1.04

25

прачечные

до
5

до
10

Более
10

0.44

0.38

0.36

0.93

0.90

0.87

15

предприятия
общественного питания, столовые,
фабрики-кухни

до
5

до
10

Более
10

0.41

0.38

0.35

0.81

0.75

0.70

16

комбинаты
бытового обслуживания, дома быта

до
0.5

До
7

0.70

0.50

0.80

0.55

18

ПРИЛОЖЕНИЕ
7

Поправочный
коэффициент 𝜶
к величине

Расчетная
температура наружного воздуха, С

Расчетная
температура наружного воздуха ,С

0

2.02

-30

1.00

-5

1.67

-35

0.95

-10

1.45

-40

0.90

-15

1.29

-45

0.85

-20

1.17

-50

0.82

-25

1.08

-55

0.80

ПРИЛОЖЕНИЕ
8

Нормы
расхода горячей воды (по СНиП 02.04.01-85
“Внутренний водопровод и канализация
зданий”)

Потребитель

Единица измерения

Расход

Средне-недельный,
л/сут

в сутки наибольшего
водопотребления, л/сут

максимально
часовой, л/ч

Жилые дома
квартирного типа, оборудованные:

умывальниками,
мойками и душами

сидячими ваннами
и душами

ваннами длиной
от 1,5м до 1,7м и душами

1 житель

85

90

105

100

110

120

7,9

9,2

10

Жилые дома
квартирного типа при высоте зданий
более 12 этажей и повышенном благоустройстве

115

130

10,9

Общежития:

с общими душевыми

с душевыми во
всех комнатах

с общими кухнями
и блоками душевых на этажах

1 житель

50

60

80

60

70

90

6,3

8,2

7,5

Гостиницы,
пансионаты и мотели с общими ваннами
и душами

1 житель

70

70

8,2

Гостиницы с
ваннами в отдельных номерах:

в 25% от общего
числа номеров

то же в 75%

во всех номерах

1 житель

100

150

180

100

150

180

10,4

15

16

Больницы:

с общими ваннами
и душевыми

с санитарными
узлами, приближенными к палатам

инфекционные

1 койка

75

90

110

75

90

110

5,4

7,7

9,5

Санатории и дома
отдыха:

с ваннами при
всех жилых комнатах

с душевыми при
всех жилых комнатах

1 койка

120

75

120

75

4,9

8,2

Поликлиники и
амбулатории

1 больной в смену

5,2

6

1,2

Прачечные:

механизированные

немеханизированные

1кг сухого белья

25

15

25

15

25

15

Административные
здания

1 работник

5

7

2

Учебные заведения
с душевыми при гимнастических залах
и буфетами

1 учащийся и 1
препода-ватель

6

8

1,2

Профессионально-технические
училища

то же

8

9

1,4

Предприятия
общественного питания:

для приготовления
пищи, реализуемой в обеденном зале

то же продаваемой
на дом

1 блюдо

12,7

11,2

12,7

11,2

12,7

11,2

Магазины:

продовольственные

промтовары

1 работа-ющий в
смену

65

5

65

7

9,6

2

Стадионы и
спортзалы:

для зрителей

для физкультурников

для спортсменов

1 место

1 физкуль-турник

1 спортсмен

1

30

60

1

30

60

0,1

2,5

5

Бани:

для мытья в
мыльной с ополаскиванием в душе

то же с приемом
оздоровительных процедур

душевая кабина

ванная кабина

120

190

240

360

120

190

240

360

Душевые в бытовых
помещениях промышленных предприятий

1 душевая сетка
в смену

270

270

ПРИЛОЖЕНИЕ
9

Укрупненные
показатели среднего теплового потока
на горячее водоснабжение q г

Средняя
за отопительный период норма расхода
воды при температуре 55
о
С на
горячее водоснабжение в сутки на 1
чел., проживающего в здании с горячим
водоснабжением, л

на одного человека,
Вт, проживающего в здании

с горячим
водоснабжением

с горячим
водоснабжением с учетом потребления
в общественных зданиях

без горячего
водоснабжения с учетом потребления
в общественных зданиях

85

247

320

73

90

259

332

73

105

305

376

73

115

334

407

73

ПРИЛОЖЕНИЕ
10

Номограмма для
расчета трубопроводов водяных тепловых
сетей

ПРИЛОЖЕНИЕ
11

Значения коэффициентов
местных сопротивлений.

Местное
сопротивление

Местное
сопротивление

Задвижка нормальная

0.5

Отводы
сварные двухшовные под углом 90°

0.6

Вентиль с косым
шпинделем

0.5

Вентиль с
вертикальным шпинделем

6

Обратный клапан
нормальный

7

Отводы
сварные трехшовные под углом 90°

0.5

Обратный клапан
“захлопка”

3

Отводы
гнутые под углом 90°
гладкие при R/d:

1

3

4

1

0.5

0.3

Кран проходной

2

Компенсатор
сальниковый

0.3

Компенсатор
П-образный:

с гладкими
отводами

с крутоизогнутыми
отводами

со сварными
отводами

1.7

2.4

2.8

Тройник при
слиянии потоков:

проход*

ответвление

1.5

2

Отводы
гнутые под углом 90°
со складками при R/d:

3

4

0.8

0.5

Тройник при
разделении потока:

проход*

ответвление

1

1.5

Тройник при
потоке:

расходящемся

встречном

2

3

Отводы сварные
одношовные под углом, град:

60

45

30

0.7

0.3

0.2

Грязевик

10

ПРИЛОЖЕНИЕ
12

Расстояние между
неподвижными опорами трубопроводов.

Условный проход
труб, мм

Компенсаторы
П-образные

Компенсаторы
сальниковые

Самокомпенсация

Расстояния
между неподвижными опорами в м при
параметрах теплоносителя: Рраб
=8-16 кгс/см2,
t=100-150 oC

32

50

30

40

60

36

50

60

36

70

70

42

80

80

48

100

80

70

48

125

90

70

54

150

100

80

60

175

100

80

60

200

120

80

72

250

120

100

72

300

120

100

72

350

140

120

84

400

160

140

96

450

160

140

96

500

180

140

108

600

200

160

120

700

200

160

120

800

200

160

120

900

200

160

120

ПРИЛОЖЕНИЕ 13

Значения l эдля труб при= 1

Размеры труб, мм

l
э,
м, при k э,
м

Размеры труб, мм

l
э,
м, при k э,
м

,
мм

,
мм

0,0002

0,0005

0,001

,
мм

,
мм

0,0002

0,0005

0,001

25

33,53,2

0,84

0,67

0,56

350

3779

21,2

16,9

14,2

32

382,5

1,08

0,85

0,72

400

4269

24,9

19,8

16,7

40

452,5

1,37

1,09

0,91

400

4266

25,4

20,2

17

50

573

1,85

1,47

1,24

450

4807

29,4

23,4

19,7

70

763

2,75

2,19

1,84

500

5308

33,3

26,5

22,2

80

894

3,3

2,63

2,21

600

6309

41,4

32,9

27,7

100

1084

4,3

3,42

2,87

700

72010

48,9

38,9

32,7

125

1334

5,68

4,52

3,8

800

82010

57,8

46

38,7

150

1594,5

7,1

5,7

4,8

900

92011

66,8

53,1

44,7

175

1945

9,2

7,3

6,2

1000

102012

76,1

60,5

50,9

200

2196

10,7

8,5

7,1

1100

112012

85,7

68,2

57,3

250

2737

14,1

11,2

9,4

1200

122014

95,2

95,2

63,7

300

3258

17,6

14,0

11,8

1400

142014

115,6

91,9

77,3

ПРИЛОЖЕНИЕ 14

Расчетные
теплотехнические характеристики
теплоизоляционных материалов и изделий

Материал,
изделие

Средняя
плотность в конструкции, кг/м3

Теплопроводность
теплоизоляционного материала в
конструкции λk,

Вт/(м-°С)
для поверхностей с температурой, °С

Температура
применений, °С

20
и выше

19
и ниже

Маты
минераловатные прошивные

120
150

0,045
+ 0,00021 tm
0,049
+ 0,0002 tm

0,044-0,035
0,048-0,037

От
минус 180 до 450 для матов

Маты
теплоизоляционные из минеральной
ваты на синтетическом связующем

65
95 120 180

0,04
+ 0,00029 tm
0,043
+ 0,00022 tm
0,044
+ 0,00021 tm
0,052
+ 0,0002 tm

0,039-0,03
0,042-0,031 0,043-0,032 0,051-0,038

От
минус 60 до 400

От
минус 180 до 400

Теплоизоляционные
изделия из вспененного
этиленполипропиленового каучука
«Аэрофлекс»

60

0,034
+ 0,0002 tm

0,033

От
минус 57 до 125

Полуцилиндры
и цилиндры минераловатные

50
80 100 150 200

0,04
+ 0,00003 tm
0,044
+ 0,00022 tm
0,049
+ 0,00021 tm

0,05
+ 0,0002 tm
0,053
+ 0,00019 tm

0,039-0,029
0,043-0,032 0,048-0,036 0,049-0,035 0,052-0,038

От
минус 180 до 400

Шнур
теплоизоляционный из минеральной
ваты

200

0,056
+ 0,000 tm

0,055-0,04

От
минус 180 до 600

Маты
из стеклянного штапельного волокна
на синтетическом связующем

50
70

0,04
+ 0,0003 tm
0,042
+ 0,00028 tm

0,039-0,029
0,041-0,03

От
минус 60 до 180

Маты
и вата из супертонкого стеклянного
волокна без связующего

70

0,033
+ 0,00014 tm

0,032-0,024

От
минус 180 до 400

Маты
и вата из супертонкого базальтового
волокна без связующего

80

0,032
+ 0,00019 tm

0,031-0,24

От
минус 180 до 600

Песок
перлитовый, вспученный, мелкий

110
150 225

0,052
+ 0,00012 tm
0,055
+ 0,00012 tm
0,058
+ 0,00012 tm

0,051-0,038
0,054-0,04 0,057-0,042

От
минус 180 до 875

Теплоизоляционные
изделия из пенополистирола

30
50 100

0,033
+ 0,00018 tm
0,036
+ 0,00018 tm
0,041
+ 0,00018 tm

0,032-0,024
0,035-0,026 0,04-0,03

От
минус 180 до 70

Теплоизоляционные
изделия из пенополиуретана

40
50 70

0,030
+ 0,00015 tm
0,032
+ 0,00015 tm
0,037
+ 0,00015 tm

0,029-0,024
0,031-0,025 0,036-0,027

От
минус 180 до 130

Теплоизоляционные
изделия «Кайманфлекс (K-flex)»
марок: ЕС

ST
ЕСО

60-80

60-80
60-95

0,036

0,036
0,040

0,034

0,034
0,036

От
минус 40 до 105

От
минус 70 до 130

Примечание.
Средняя
температура теплоизоляционного слоя;
°С:

tm
= (tW+40)/2
— на открытом воздухе в летнее время, в
помещении, в каналах, тоннелях, технических
подпольях, на чердаках и в подвалах
зданий;

tm
= tW/2
— на
открытом воздухе, воздухе в зимнее
время, где tW
— температура среды внутри

изолируемого
оборудования (трубопровода).

ПРИЛОЖЕНИЕ
15

Нормы
плотности теплового потока qe,
Вт/м, через изолированную поверхность
трубопроводов двухтрубных водяных
тепловых сетей при числе часов работы
в год более 5000.

Условный
проход труб

тип
прокладки

открытый
воздух

тоннель,
помещение

непроходной
канал

бесканальная

средняя
температура теплоносителя, оС

d,
мм

50

100

50

100

50

90

50

90

1

2

3

4

5

6

7

8

9

25

13

25

10

22

10

23

24

44

32

14

27

11

24

11

24

26

47

40

15

29

12

26

12

25

27

50

50

17

31

13

28

13

28

29

54

65

19

36

15

32

15

34

33

60

80

21

39

16

35

16

36

34

61

100

24

43

18

39

17

41

35

65

125

27

49

21

44

18

42

39

72

150

30

54

24

49

19

44

43

80

200

37

65

29

59

22

54

48

89

250

43

75

34

68

25

64

51

96

300

49

84

39

77

28

70

56

105

350

55

93

44

85

30

75

60

113

400

61

102

48

93

33

82

63

121

450

65

109

52

101

36

93

67

129

500

71

119

57

109

38

98

72

138

600

82

136

67

125

41

109

80

156

700

92

151

74

139

43

126

86

170

800

103

167

84

155

45

140

93

186

900

113

184

93

170

54

151

1000

124

201

102

186

57

158

ПРИЛОЖЕНИЕ
16

Значение
коэффициента k1.

Район
строительства

способ
прокладки трубопровода

открытый
воздух

тоннель,
помещение

непроходной
канал

бесканаль-ная

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

ПРИЛОЖЕНИЕ 17

Основные типы
сборных железобетонных каналов КЛ(КЛп)
и КЛс для тепловых сетей

Условный диаметр
трубопровода

Обозначение
(марка)

канала

Размеры канала,
мм

Внутренние
номинальные

Наружные

Ширина

А

Высота

H

Ширина

А

Высота

H

25-50

70-80

КЛ(КЛп)60-30

КЛ(КЛп)60-45

600

300

450

850

440

600

100-150

КЛ(КЛп)90-45

КЛ(КЛп)60-60

900

600

450

600

1150

850

630

750

175-200

250-300

КЛ(КЛп)90-60

КЛ(КЛп)120-60

900

1200

600

1150

1450

780

350-400

КЛ(КЛп)150-60

КЛ(КЛп)210-60

900

1200

600

1800

2400

850

890

450-500

КЛс90-90

КЛс120-90

КЛс150-90

900

1200

1500

900

900

1060

1400

1740

1070

1070

600-700

КЛс120-120

КЛс150-120

КЛс210-120

1200

1500

2100

12000

1400

1740

2380

1370

1470

1470

Расчет толщины изоляции трубопроводов: формулы

Методика инженерного расчета тепловой изоляции трубопровода

Ниже представлена краткая методика инженерного расчета тепловой изоляции трубопровода (трубы). Оптимальную толщину теплоизоляционного слоя находят путём технико-экономического расчета. Практически толщину слоя изоляции определяют исходя из его термического спротивления (не менее 0,86 [oС м2/Вт] для труб с Dу 25 мм).

Качество тепловой изоляции трубопровода оценивается её КПД. В современных конструкциях тепловой изоляции при использовании материалов с теплопроводностью до 0,1 [Вт/м K] оптимальная толщина слоя изоляции обеспечивает тепловую эффективность этой изоляции, близкой к 0,8 (т.е. эффективность 80%).

Приведенная на этой страничке информация может быть полезна для проведения инженерных расчетов при проектировании, например, тепловой изоляции различных трубопроводов. В качестве примера ниже приведен расчет тепловой изоляции для выпускного коллектора высокофорсированного дизеля.

Полное термическое сопротивление изоляционной конструкции для цилиндрической стенки трубопровода (трубы) определяется по формуле:

dиз – искомый наружный диаметр стенки изоляции трубопровода.

dн – наружный диаметр трубопровода.

λиз – коэффициент теплопроводности изоляционного материала.

αв – коэффициент теплоотдачи от изоляции к воздуху.

Линейная плотность теплового потока

tн – температура наружной стенки трубопровода.

tиз – температура поверхности изоляции.

Температура внутренней стенки изоляции трубопровода

dв – внутренний диаметр трубопровода.

αг – коэффициент теплоотдачи от газа к стенке.

λт – коэффициент теплопроводности материала трубопровода.

Уравнение теплового баланса

из которого определяется искомый наружный диаметр изоляции трубопровода dиз, и далее толщина изоляции этого трубопровода (трубы) вычисляется по формуле:

Пример: Необходимо рассчитать тепловую изоляцию трубопровода высокофорсированного дизеля, наружный диаметр выпускного трубопровода составляет 0,6 м, внутренний диаметр этого трубопровода составляет 0,594 м, температура наружной стенки трубопровода принимается равной 725 К, температура наружной поверхности изоляции принимается равной 333 К, теплопроводность изоляционного материала принимается равной 0,11 Вт/(м К), тогда проведенный расчет изоляции трубопровода по методике, описанной выше, покажет, что толщина необходимой изоляции трубопровода должна составлять не менее 0,1 м.

расчет изоляции трубопровода по СНиП 2.04.14-88

Выберите метод расчета нормированной плотности теплового потока через изолированную поверхность:

Оборудование и трубопроводы с положительными температурами, расположенными на открытом воздухе и общая продолжительность работы в год более 5000 ч. (П4, табл. 1)

Оборудование и трубопроводы с положительными температурами, расположенными на открытом воздухе и общая продолжительность работы в год 5000 ч. и менее (П4, табл. 2)

Оборудование и трубопроводы с положительными температурами, расположенными в помещении и общая продолжительность работы в год более 5000 ч. (П4, табл. 3)

Оборудование и трубопроводы с положительными температурами, расположенными в помещении и тоннеле и общая продолжительность работы в год 5000 ч. и менее (П4, табл. 4)

Оборудование и трубопроводы с отрицательными температурами, расположенное на открытом воздухе (Прил. 5, табл. 1)

Оборудование и трубопроводы с отрицательными температурами, расположенное в помещении (Прил. 5, табл. 2)

Паропроводы с конденсатопроводами при их совместной прокладке в непроходных каналах(Прил. 6)

Трубопроводы двухтрубных водяных тепловых сетей при прокладке в непроходных каналах и подземной бесканальной прокладке, общая продолжительность работы в год 5000 ч. и менее (Прил. 7, табл. 1)

Трубопроводы двухтрубных водяных тепловых сетей при прокладке в непроходных каналах и подземной бесканальной прокладке, общая продолжительность работы в год более 5000 ч. (Прил. 7, табл. 2)

Диаметр условного прохода трубопровода d:

Температура вещества в трубопроводе tw:

Температура окружающей среды te, принимается согласно п. 3.6:

Введите теплопроводность теплоизоляционного материала:

Выберите расположение изолируемой поверхности, тип изолируемой поверхности, и коэффициент излучения для определения коэффициента теплоотдачи alfae:

Введите глубину заложения труб (расстояние от оси трубы до поверхности земли) H:

Введите расстояние между осями труб по горизонтали L12:

Выберите грунт для определения его теплопроводности:

Введите теплопроводность грунта:

Выберите тип грунта по ГОСТ 25100-82 для определения коэффициента увлажнения изоляции К:

Выберите тип опор трубопроводов для определения коэффициента Кred, учитывающего дополнительный поток теплоты через опоры (принимается по табл.4):

Выберите район строительства для определения коэффициента К1, учитывающего изменение стоимости теплоты и теплоизоляционной конструкции:

Тепловой поток через теплоизоляционную конструкцию Q:

Теплоотдающая поверхность изолируемого объекта А:

Длина теплоотдающего объекта (трубопровода) l:

Заданное время хранения вещества Z:

Плотность материала стенки Pm:

Удельная теплоемкость материала стенки cm:

Объем вещества в емкости Vw:

Удельная теплоемкость вещества cw:

Начальная температура вещества tw1:

Конечная температура вещества tw2:

Коэффициент, определяющий допустимое количество конденсации в паре, m:

Удельное количество теплоты конденсации пара, rp:

Температура замерзания/твердения вещества twz:

Приведенный объем вещества трубопровода к метру длины Vw1:

Приведенный объем материала трубопровода к метру длины Vm1:

Удельное количество теплоты замерзания/твердения жидкого вещества rw:

Заданное время приостановки движения вещества Z:

Температура на поверхности изоляции tp:

Относительная влажность воздуха W:

Температура внутренней поверхности изолируемого объекта t_int:

Коэффициент теплоотдачи от транспортируемого вещества к внутренней поверхности изолируемого объекта alfa_int:

Как рассчитать толщину теплоизоляции трубопроводов

Иметь представление о расчете толщины теплоизоляционного слоя для системы трубопроводов важно каждому, кто понимает важность поддержания функционала технологических трубопроводов независимо от параметров транспортируемой среды. Речь идет о температуре, плотности среды и прочих важных показателях, влияющих на выбор толщины утеплителя. Итоговые показатели определяет расчет, основанный на требованиях нормативной документации.

Нормативная методика вычисления: характеристики

Процесс расчета теплоизоляции поверхностей цилиндрического типа непростой, поэтому по возможности его доверяют специалистам. Если работы приходится выполнять самостоятельно, то оптимальным методом для расчета теплоизоляции разного типа трубопроводов считается вычисление с учетом нормируемых показателей потери тепла.

Данные о величинах теплопотерь установлены и прописаны в специальной нормативной документации и зависят от типа прокладки и диаметра труб. Обычно возможны следующие варианты размещения трубопроводов:

  • под открытым небом;
  • в закрытом помещении;
  • в непроходных каналах;
  • бесканальным методом.

Суть расчета сводится к выбору теплоизоляции с такой толщиной, чтобы тепловые потери на практике не преувеличивали данных, прописанных в СНиПе. Соответствующим Сводом Правил регулируется и метод проведения расчета с упрощенным алгоритмом, приспособленным для среднестатистического пользователя. По большей мере упрощения касаются следующих моментов:

  • не учитываются потери тепла при повышении температуры стенок труб в трубопроводах;
  • не принимается во внимание сопротивление теплопередаче стальной стенки трубы из-за низкой способности к этому металла .

Практически для расчета толщины теплоизоляции используют формулы, рассчитанные как для стационарной, так и для нестационарной передачи тепла через стенки из разного типа материалов. Важно помнить о том, что принцип расчета толщины утеплителя для трубопроводов должен учитывать условия работы:

  • материалы в основе теплоизоляции;
  • перепады температур в зависимости от сезона;
  • уровень влажности и пр.

Удобнее всего для расчета толщины утеплителя трубопроводов использовать специальные таблицы, в которых прописаны диаметр труб с температурой носителя. Что касается типа теплоизоляции, то оптимальный вариант — использование специальных цилиндров, не требующих сложного монтажа и сохраняющих эксплуатационные характеристики на протяжении всего срока использования.

Рассмотрим два основных метода расчета толщины теплоизоляции: на основании онлайн калькулятора и инженерных формул, позволяющих получить результат, максимально правильный с учетом всех параметров.

Как пользоваться онлайн приложениями правильно

Процесс расчета толщины утеплителя с использованием онлайн калькулятора простой и доступный. Сегодня таким способом пользуются все, кто считают услуги инженеров дорогими, а инженерные формулы для собственного расчета — слишком сложными.

Частные пользователи без проблем могут подобрать калькуляторы для быстрого и достаточно точного расчета параметров теплоизоляции для трубопровода.

Большинство источников предоставляют возможность пользоваться калькулятором без оплаты и даже регистрации на сайте. Более того, приложения не нужно скачивать и устанавливать. Онлайн калькуляторы позволяют проводить расчеты изоляции по нескольким целям:

  • теплоизоляции трубопроводов для образования нужной температуры на поверхности;
  • изоляции труб для защиты среды от промерзания при минусовых температурах;
  • утеплению трубопроводов для гарантии защиты поверхностей от образования конденсата и коррозии;
  • изоляции для двухтрубной тепловой магистрали, монтированной под землей.

Как только нужная задача будет установлена, в поля калькулятора вводят данные для проведения нужного расчета. Обычно речь идет о диметре трубы, температуре среды, продолжительности замерзания жидкости без прокачки, материале в основе труб, температуре на их поверхности, коэффициенте теплопроводности теплоизолятора.

Готовый результат поможет определиться с выбором толщины теплоизолятора. Выбирать материал нужно в соответствии с данными калькулятора, не пытаясь покупать утеплитель с «запасом» толщины, так как это не даст нужного эффекта, но значительно повлияет на увеличение итоговой стоимости утепления.

Как рассчитать толщину по формуле самостоятельно

Когда данные, полученные с помощью онлайн калькулятора кажутся сомнительными, стоит попробовать аналоговый метод с использованием инженерной формулы для расчета толщины теплоизоляционного материала. Для расчета работают по следующему алгоритму:

  1. По формуле вычисляют температурное сопротивление утеплителя.
  2. Высчитывают линейную плотность потока тепла.
  3. Рассчитывают показатели температуры на внутренней поверхности теплоизоляции.
  4. Переходят к расчету теплового баланса и толщины теплоизоляции по формуле.

Эти же формулы используются для составления алгоритма работы онлайн-калькулятора.

Расчет толщины теплоизоляции трубопроводов

С целью обеспечения оптимальной транспортировки по трубопроводам различных сред цилиндрические конструкции принято изолировать. Нормативными документами установлены определенные требования к толщине теплоизоляции.

Процесс вычисления толщины теплоизоляционного слоя трубопроводов является сложным и трудоемким. Наиболее распространенной методикой является определение данного параметра по нормируемым показателям теплопотерь. Величины потерь установлены СНиПом и зависят от способов прокладки трубопроводов разного диаметра:

  • открыто на улице;
  • открыто в помещении;
  • бесканальным путем;
  • в непроходных каналах.

Суть расчета сводится к подбору такой толщины теплоизоляционного материала, чтобы значение фактических теплопотерь не превышало установленных в СНиПе показателей.

Вычисление толщины однослойной изоляции конструкции

Главная формула для расчета изоляции трубопровода представлена в следующем виде:

ln B = 2πλ [К*(tT — to)/qL — RH], где

  • λ — коэффициент теплопроводности изоляции (справочный);
  • К — коэффициент дополнительных теплопотерь через крепления или опоры;
  • tT — температура транспортируемой среды (среднегодовая);
  • to — температура наружного воздуха (среднегодовая);
  • qL — величина теплового потока;
  • RH — сопротивление теплопередаче на наружной поверхности утеплителя (табличное значение).

Значение показателя В определяется отдельно:

В = (dиз + 2δ) / dтр, где

  • δ — толщина изоляционной конструкции;
  • dиз — наружный диаметр трубопровода;
  • dтр — наружный диаметр изолируемой трубы.

Параметр ln находят по таблице логарифмов. В итоге толщина изоляции должна быть такой, при которой будет соблюдено условие тождественности левой и правой частей уравнения.

Вычисление толщины многослойной теплоизоляции

В случае перемещения по трубопроводу теплоносителя с высокой температурой (500-600 ℃) поверхность объекта изолируется двумя слоями из разных материалов.

Один из слоев выступает в качестве ограждения горячей поверхности от второго, который, в свою очередь, служит для защиты трубопровода от низкой температуры воздуха снаружи.

При этом важно, чтобы температура на границе слоев t1,2 была допустимой для материала наружного слоя изоляции.

Чтобы рассчитать толщину теплоизоляции первого слоя, используется уже знакомая нам формула:

δ = К*(tT — to)/[qF — RH]

Для определения толщины второго слоя вместо значения температуры поверхности трубопровода tT принимают температуру на границе двух изоляционных слоев t1,2.

Если диаметр трубопровода меньше 2 м, формула имеет следующий вид:

ln B1 = 2πλ [К*(tT — to)/qL — RH]

Довольно громоздкие расчеты толщины теплоизоляции трудно вести вручную. Поэтому с целью упрощения процесса и быстрого получения результата алгоритм рекомендуется внести в программу Microsoft Excel.

Расчет изоляции трубопроводов по заданной величине снижения температуры теплоносителя

В отдельных случаях требуется, чтобы теплоноситель был доставлен по трубопроводу в конечный пункт назначения с определенной температурой. Согласно этому условию и должен быть выполнен расчет толщины теплоизоляции.

Сначала находится полное тепловое сопротивление изоляции RП :

RП = 3,6 К l / GC ln [(tт.нач — tо )/(tт.кон — tо )], где

  • К — коэффициент дополнительных теплопотерь через крепления или опоры;
  • tт.нач — начальная температура теплоносителя;
  • tо — температура окружающей среды;
  • tт.нач — конечная температура теплоносителя;
  • l — длина трубопровода;
  • G — расход теплоносителя;
  • C — удельная теплоемкость транспортируемой среды.

Далее значение толщины теплоизоляции рассчитывается по знакомой формуле:

Расчет изоляции трубопроводов по заданной температуре поверхности утепляющего слоя

На многих промышленных предприятиях трубопроводы проложены внутри рабочих помещений, в которых находятся люди. В этой связи правила охраны труда диктуют повышенные требования к температуре труб. Вычисление толщины теплоизоляционного слоя для труб диаметром более 2 м по заданной температуре поверхности утеплителя выполняется по формуле:

δ = λ (tT — tП) / α (tT — tО), где

  • α — коэффициент теплоотдачи (справочный);
  • tП — нормируемая температура поверхности утеплителя;
  • остальные параметры — из предыдущих формул.

Несмотря на то, что данная методика имеют незначительную погрешность, она применяется в настоящее время для вычисления показателей изолирующего слоя. Для получения более точных расчетов лучше воспользоваться специализированным программным обеспечением.

Расчет толщины тепловой изоляции

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 6Следующая ⇒

В конструкциях теплоизоляции оборудования и трубопроводов с температурой содержащихся в них веществ в диапазоне от 20°С до 300°С для всех способов прокладки, кроме бесканальной, следует применять теплоизоляционные материалы и изделия с плотностью не более 200 кг/м3 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/м3 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.

Расчет толщины тепловой изоляции трубопроводов dк по нормированной плотности теплового потока выполняют по формуле

где d – наружный диаметр трубопровода, м;

В – отношение наружного диаметра изоляционного слояк диаметру трубопровода d. ();

Величину В определяют по формуле:

где е – основание натурального логарифма;

lк – коэффициент теплопроводности теплоизоляционного слоя, Вт/(м ·°С), определяемый по приложениям 9,10 учебного пособия;

Rк – термическое сопротивление слоя изоляции, м ·°С/Вт, величину которого определяют из следующего выражения

где- суммарное термическое сопротивление слоя изоляции и других дополнительных термических сопротивлений на пути теплового потока определяемое по формуле

где- нормированная линейная плотность теплового потока, Вт/м, принимаемая по [4], а также по приложению 8 учебного пособия;

– средняя за период эксплуатации температура теплоносителя,

– коэффициент, принимаемый по приложению 11 учебн. посо-

– среднегодовая температура окружающей среды;

При подземной прокладке- среднегодовая температура грунта, которая для большинства городов находится в пределах от +1до +5.

При прокладке в тоннелях, в помещениях, в неотапливаемых техподопольях,

при надземной прокладке на открытом воздухе- средняя за период эксплуатации температура окружающего воздуха, которая принимается:

при прокладке в тоннелях= 40; при прокладке в помещениях= 20;

в неотапливаемых техподопольях= 5; при надземной прокладке на открытом воздухе – средняя за период эксплуатации температура окружающего воздуха;

Виды дополнительных термических сопротивленийзависят от способа прокладки тепловых сетей.

При надземной прокладке, а также прокладке в тоннелях и техподпольях

При подземной канальной прокладке

При подземной бесканальной прокладке

где- термическое сопротивление поверхности изоляционного слоя, м·°С /Вт, определяемое по формуле

где- коэффициент теплоотдачи с поверхности тепловой изоляции в окружающий воздух, Вт/(м² ·°С) который, согласно [4], принимается:

при прокладке в каналах= 8 Вт/(м² ·°С);

при прокладке в техподпольях, закрытых помещениях и на открытом воздухе по табл. 2.1;

d – наружный диаметр трубопровода, м;

Таблица 2.1 Значения коэффициента теплоотдачи a, Вт/(м2×°С)

Изолированный объект В закрытом помещении На открытом воздухе при скорости ветра3, м/с
Покрытия с малым коэффициентом излучения1 Покрытия с высоким коэффициентом излучения2
Горизонтальные трубопроводы
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.

– термическое сопротивление поверхности канала, определяемое по формуле

где- коэффициент теплоотдачи от воздуха к внутренней поверхности канала;= 8 Вт/(м² ·°С);

– внутренний эквивалентный диаметр канала, м, определяемый по формуле

где F – внутреннее сечение канала, м2;

P – периметр сторон по внутренним размерам, м;

– термическое сопротивление стенки канала определяемое по формуле

где- теплопроводность стенки канала; для железобетона

– наружный эквивалентный диаметр канала, определяемый по наружным размерам канала, м;

– термическое сопротивление грунта определяемое по формуле

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

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

· для обратного трубопровода

где h – глубина заложения осей трубопроводов, м;

b – расстояние между осями трубопроводов, м, принимаемое в зависимости от их диаметров условного прохода по табл. 2.2

Таблица 2.2 Расстояние между осями трубопроводов.

dу, мм 50-80 125-150
b, мм

,- коэффициенты, учитывающие взаимное влияние температурных полей соседних теплопроводов, определяемые по формулам:

где,- нормированные линейные плотности тепловых потоков соответственно для подающего и обратного трубопроводов, Вт/м (см. формулу (2.68)).

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 цилиндров, 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.

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 таблице 2.3.

Таблица 2.3 Предельные толщины теплоизоляционных конструкций для оборудовании и трубопроводов.

Наружный диаметр, мм Способ прокладки трубопровода
Надземный В тоннеле В непроходном канале
Предельная толщина теплоизоляционного слоя, мм, при температуре, °С
20 и более 20 и более до 150 вкл.
1020 и более
Примечания 2 В случае если расчетная толщина изоляции больше предельной, следует принимать более эффективный теплоизоляционный материал и ограничиться предельной толщиной тепловой изоляции, если это допустимо по условиям технологического процесса.

Примеры расчетов толщины слоя изоляции при различных способах прокладки тепловых сетей приведены на стр. 76-82 учебного пособия.

Расчет теплоизоляции трубопровода

Человек, который сталкивался с проблемой перемерзания труб знает, что это за беда. И на всю жизнь делает вывод о необходимости правильного утепления водопроводных систем. Учиться практичнее всего на чужих ошибках, и во всех деталях хорошо представлять, как правильно произвести расчет теплоизоляции трубопровода.

Важным фактором при укладке труб является глубина их залегания. Если точка промерзания грунта находится на 1,5-2 м. от поверхности земли, то работы по утеплению весьма затруднительны. В этом случае приходит на помощь выбор теплоизолирующего материала и грамотный расчет нужной толщины слоя покрытия.

Виды материалов для утепления труб

На основе этого материала производится много модификаций : Стекловата, Роквул, Изовер, и т.п.

При низкой теплопроводности требует дополнительного покрытия из водонепроницаеиого материала

Выпускаются в виде цилиндров и просты в монтаже. Имеют защитный покров в виде водотталкивающих материалов.

Производится в виде скорлуп, прост в использовании, не требует дополнительного покрытия. Обладает низкой теплопроводностью.

При монтаже теплоизоляции следует учитывать весовую нагрузку на трубопровод и соответственно рассчитать его крепление.

Расчет толщины слоя изолирующего покрытия определяется теплопроводностью выбранного материала а также конструктивные характеристики системы. Важный момент: теплопроводность повышается пропорционально нагреву трубы.

То есть, к утеплению системы горячего водоснабжения следует применить более жесткие требования. Если используется материал с покрытием из фольги или стеклохолста, то максимальная температура не должна превышать 100*С.

Учитывая знания по теплопроводности выбранного материала возможно самостоятельно произвести расчет теплоизоляции трубопровода.

Варианты утепления труб

  • теплозащита обогревающим кабелем.

Трубу обвивают специализированным кабелем.Это очень удобно, если учитывать, что утепление трубы требуется всего полгода. То есть, только в это время возможно ожидать перемерзание труб.

В случае такого обогрева происходит значительная экономия средств на земляные работы по прокладке трубопровода на необходимой глубине, на утеплителе и прочих моментах. Кабель может находиться как снаружи трубы, так и внутри ее. Известно.

, что наиболее промерзаемым местом является вход трубопроводы в дом. Эту проблему легко решить с помощью греющего кабеля.

  • Утепление трубопровода воздухом

Ошибкой современных систем теплоизоляции является один момент. Они не учитывают, что промерзание грунта происходит сверху вниз, а навстречу ему стремится тепло, поднимающееся из глубины земли.

Теплоизоляцию производят со всех сторон трубы, в том числе изолируя ее и от восходящего потока тепла. Поэтому практичнее устанавливать утеплитель в виде зонтика над трубой.

А воздушная прослойка в этом случае будет являться теплоаккумулятором.

  • Прокладка трубопровода по принципу “труба в трубе”

Прокладка водопроводных труб в трубах из полипропилена, предназначенных для канализации. У этого метода есть несколько преимуществ.

  1. – в аварийных ситуациях возможно быстрое протягивание аварийного шланга
  2. – водопроводную трубу можно прокладывать без раскопочных работ
  3. – трубу можно отогреть в любых случаях
  4. – возможен обогрев с помощью устройства по всасыванию теплого воздуха

Такой расчет производят не только с целью уменьшить теплопотери, но чтобы понизить саму температуру поверхности труб, с целью их безопасной эксплуатации. Следует учитывать и температурные колебания окружающей среды.

При произведении такого расчета принимаются во внимание следующие факторы:

  1. температура изолируемой поверхности и окружающей среды
  2. допустимые нагрузки
  3. наличие виьрации и других воздействий
  4. стойкость утеплителя к деформации
  5. теплопроводность утеплителя
  6. учет нагрузок от вышележащего грунта и транспортных средств

Рассчитываются тепловые потери по следующей формуле:

Q=2п*Л*L*(Tвн- Tнар)/ln(D/d), где

Q – теплопотери, Вт П – константа = 3,14

Л – коэффициент теплопроводности теплоизоляции, обычно = 0,04 Вт/м20С

L – длина трубы, м

Tвн – температура жидкости в трубопроводе,0С

Tнар – температура наружного воздуха или земли,0С D – наружный диаметр трубопровода с теплоизоляцией, м

d – внутренний диаметр трубопровода, м

Итоговую теряемую мощность необходимо увеличить на 30 – 40% (это запас 1,3-1,4 раза).

Чтобы каждый раз не считать теплопотери по формуле, существуют таблицы с типовыми параметрами толщины теплоизоляции.

Расчет теплоизоляции трубопроводов

Прежде чем выбрать утеплитель для трубопровода, необходимо с помощью расчетов определить оптимальный материал, его толщин и плотность для каждого отдельного случая. Производя расчет теплоизоляции трубопровода, нужно учитывать:

  • температуру поверхности, которая будет изолироваться,
  • температуру окружающей среды,
  • предел допустимых нагрузок,
  • вибрации и все возможные механические воздействия,
  • уровень теплопроводности и устойчивость материалов к деформации.

Нагрузки от вышележащего грунта и транспортных средств нужно учитывать с солидным запасом на будущее.

Также смотрите: 7 причин выбрать Утеплитель для стен – Роквул.

Для чего нужен расчет теплоизоляции трубопроводов

Теплоизоляцию трубопроводов производят не только для того, чтобы сократить тепловые потери. Таким образом можно снизить температуру поверхности труб, что обеспечит безопасную эксплуатацию. Наружная поверхность всех элементов трубопровода, расположенных в доступных местах, строго регламентирована – это не более 550.

По этой причине расчет толщины теплоизоляции могут производить по двум нормам: плотности теплового потока или температуры, заданной на поверхности теплоизоляции.

Во втором случае теплоизоляция берет на себя обе функции, но на практике толщина слоя, которая была рассчитана с ориентировкой на температуру поверхности, не может обеспечить необходимых энергосберегающих качеств.

Возможные ошибки при расчетах

Часто монтажные бригады ошибочно за ориентир берут безопасность температуры поверхности трубопровода. Привлекательность этого метода в том, что он позволяет обойтись тонким слоем теплоизоляции и тем самым снизить его стоимость. Да и большинство популярных видов современной продукции производятся с недостаточной толщиной.

К примеру, толщина изоляции, выполненной из вспененных полимеров – от 13 до 25 мм. Такая малая толщина обусловлена особенностями технологии производства. Обеспечивая превосходный уровень безопасности температуры поверхности, он не удовлетворяет принятым на сегодня понятиям об энергоэффективности.

Из соображений энергосбережения производить расчет теплоизоляции трубопровода следует исходя из норм теплового потока, которые регламентированы СНиП 41 – 03 – 2003! В нем дана необходимая формула, позволяющая безошибочно рассчитать необходимую толщину.

Обратите внимание: Как правильно сделать расчет системы горячего водоснабжения?

Пример расчета теплоизоляции трубопроводов

Для примера рассмотрим такую ситуацию:

  • диаметр отопления – 42 мм,
  • температура теплоносителя – 900,
  • температура воздуха в помещении, где проходит трубопровод – 100,
  • сам трубопровод в год работает более 5 тыс. часов.

Приблизительное значение теплопроводности современных полимерных или волокнистых теплоизоляционных материалов в условиях повышенной температуры 0,04 Вт/м*град.

По результатам такого приблизительного расчёта получается, что толщина теплоизоляции в этом случае должна быть минимум 38 мм.

Нужной толщиной обладают материалы из минеральной ваты. Наиболее удобной формой продукции, используемой в монтаже теплоизоляции на трубопроводах – это цилиндры. Выпускают их с довольно большим диаметром.

Информация по теме: Мои советы по расчету газового отопления.

Методика инженерного расчёта тепловой изоляции трубопровода

Технологические трубопроводы предприятий и систем жизнеобеспечения населенных пунктов транспортируют различные среды с разными параметрами. Эти параметры, в частности, температура, должны сохраняться независимо от воздействия условий окружающей среды, а для этого необходима теплоизоляция. Ее толщину определяет расчет, который базируется на требованиях нормативных документов.

Теплоизоляция трубопровода должна сохранять температуру в трубе независимо от воздействия на нее условий окружающей среды.

Характеристики прокладки сетей и нормативной методики вычислений

Выполнение вычислений по определению толщины теплоизоляционного слоя цилиндрических поверхностей — процесс достаточно трудоемкий и сложный. Если вы не готовы доверить его специалистам, следует запастись вниманием и терпением для получения верного результата. Самый распространенный способ расчета теплоизоляции труб — это вычисление по нормируемым показателям тепловых потерь. Дело в том, что СНиПом установлены величины потерь тепла трубопроводами разных диаметров и при различных способах их прокладки:


Схема утепления трубы.

  • открытым способом на улице;
  • открыто в помещении или тоннеле;
  • бесканальным способом;
  • в непроходных каналах.

Суть расчета заключается в подборе теплоизоляционного материала и его толщины таким образом, чтобы величина тепловых потерь не превышала значений, прописанных в СНиПе. Методика вычислений также регламентируется нормативными документами, а именно — соответствующим Сводом Правил. Последний предлагает несколько более упрощенную методику, нежели большинство существующих технических справочников. Упрощения заключены в таких моментах:

  1. Потери теплоты при нагреве стенок трубы транспортируемой в ней средой ничтожно малы по сравнению с потерями, которые теряются в слое наружного утеплителя. По этой причине их допускается не учитывать.
  2. Подавляющее большинство всех технологических и сетевых трубопроводов изготовлено из стали, ее сопротивление теплопередаче чрезвычайно низкое. В особенности если сравнивать с тем же показателем утеплителя. Поэтому сопротивление теплопередаче металлической стенки трубы рекомендуется во внимание не принимать.

Выбираем утеплитель

Главная причина замерзания трубопроводов – недостаточная скорость циркуляции энергоносителя. В таком случае, при минусовой температуре воздуха может начаться процесс кристаллизации жидкости. Так что качественная теплоизоляция труб – жизненно необходима.

Внимание! Особенно это касается тех трубопроводов, которые работают непостоянно (например, водяная система отопления на даче). Поэтому, дабы не пришлось размораживать и восстанавливать систему, нужно заранее позаботиться о ее тепловой изоляции.

Благо нашему поколению несказанно повезло. В недалеком прошлом утепление трубопроводов производилось по одной лишь технологии, так как утеплитель был один – стекловата. Современные производители теплоизоляционных материалов предлагаю просто широчайший выбор утеплителей для труб, отличающихся по составу, характеристикам и способу применения.

Сравнивать их между собой не совсем правильно, а уж тем более утверждать, что один из них является самым лучшим. Поэтому давайте просто рассмотрим виды изоляционных материалов для труб.

Методика просчета однослойной теплоизоляционной конструкции

Основная формула расчета тепловой изоляции трубопроводов показывает зависимость между величиной потока тепла от действующей трубы, покрытой слоем утеплителя, и его толщиной. Формула применяется в том случае, если диаметр трубы меньше чем 2 м:


Формула расчета теплоизоляции труб.

ln B = 2πλ [K(tт — tо) / qL — Rн]

  • λ — коэффициент теплопроводности утеплителя, Вт/(м ⁰C);
  • K — безразмерный коэффициент дополнительных потерь теплоты через крепежные элементы или опоры, некоторые значения K можно взять из Таблицы 1;
  • tт — температура в градусах транспортируемой среды или теплоносителя;
  • tо — температура наружного воздуха, ⁰C;
  • qL — величина теплового потока, Вт/м2;
  • Rн — сопротивление теплопередаче на наружной поверхности изоляции, (м2 ⁰C) /Вт.
Условия прокладки трубы Значение коэффициента К
Стальные трубопроводы открыто по улице, по каналам, тоннелям, открыто в помещениях на скользящих опорах при диаметре условного прохода до 150 мм. 1.2
Стальные трубопроводы открыто по улице, по каналам, тоннелям, открыто в помещениях на скользящих опорах при диаметре условного прохода 150 мм и более. 1.15
Стальные трубопроводы открыто по улице, по каналам, тоннелям, открыто в помещениях на подвесных опорах. 1.05
Неметаллические трубопроводы, проложенные на подвесных или скользящих опорах. 1.7
Бесканальный способ прокладки. 1.15

Значение теплопроводности утеплителя λ является справочным, в зависимости от выбранного теплоизоляционного материала. Температуру транспортируемой среды tт рекомендуется принимать как среднюю в течение года, а наружного воздуха tо как среднегодовую. Если изолируемый трубопровод проходит в помещении, то температура внешней среды задается техническим заданием на проектирование, а при его отсутствии принимается равной +20°С. Показатель сопротивления теплообмену на поверхности теплоизоляционной конструкции Rн для условий прокладки по улице можно брать из Таблицы 2.

Rн,(м2 ⁰C) /Вт DN32 DN40 DN50 DN100 DN125 DN150 DN200 DN250 DN300 DN350 DN400 DN500 DN600 DN700
tт = 100 ⁰C 0.12 0.10 0.09 0.07 0.05 0.05 0.04 0.03 0.03 0.03 0.02 0.02 0.017 0.015
tт = 300 ⁰C 0.09 0.07 0.06 0.05 0.04 0.04 0.03 0.03 0.02 0.02 0.02 0.02 0.015 0.013
tт = 500 ⁰C 0.07 0.05 0.04 0.04 0.03 0.03 0.03 0.02 0.02 0.02 0.02 0.016 0.014 0.012

Примечание: величину Rн при промежуточных значениях температуры теплоносителя вычисляют методом интерполяции. Если же показатель температуры ниже 100 ⁰C, величину Rн принимают как для 100 ⁰C.

Показатель В следует рассчитывать отдельно:


Таблица тепловых потерь при разной толщине труби и теплоизоляции.

B = (dиз + 2δ) / dтр, здесь:

  • dиз — наружный диаметр теплоизоляционной конструкции, м;
  • dтр — наружный диаметр защищаемой трубы, м;
  • δ — толщина теплоизоляционной конструкции, м.

Вычисление толщины изоляции трубопроводов начинают с определения показателя ln B, подставив в формулу значения наружных диаметров трубы и теплоизоляционной конструкции, а также толщины слоя, после чего по таблице натуральных логарифмов находят параметр ln B. Его подставляют в основную формулу вместе с показателем нормируемого теплового потока qL и производят расчет. То есть толщина теплоизоляции трубопровода должна быть такой, чтобы правая и левая часть уравнения стали тождественны. Это значение толщины и следует принимать для дальнейшей разработки.

Рассмотренный метод вычислений относился к трубопроводам, диаметр которых менее 2 м. Для труб большего диаметра расчет изоляции несколько проще и производится как для плоской поверхности и по другой формуле:

δ = [K(tт — tо) / qF — Rн]

  • δ — толщина теплоизоляционной конструкции, м;
  • qF — величина нормируемого теплового потока, Вт/м2;
  • остальные параметры — как в расчетной формуле для цилиндрической поверхности.

Способы расчета

Для того чтобы определиться с выбором подходящего утеплителя, необходимо рассчитать оптимальную толщину и плотность материала для конкретного случая. Такой расчет позволяет не только уменьшить потери тепла, но и снизить саму температуру труб, с целью их безопасного использования.

Какие факторы нужно учитывать при расчете?

  • Температуру утепляемой поверхности;
  • Температурные перепады окружающей среды;
  • Наличие механических воздействий (например, вибрации и т.д.);
  • Допустимые нагрузки на трубы;
  • Нагрузки от вышележащего грунта и транспортных средств;
  • Коэффициент теплопроводности, которой обладает выбранный утеплитель;
  • Стойкость изолирующего материала к деформации.

Изоляция трубопровода минеральной ватой

Важно! В СНиП 41-03-2003 четко прописано, какими должны быть характеристики утеплительных материалов для различных типов трубопроводов и условий эксплуатации. К примеру, для утепляемых труб температурой ниже 12º C , по требованиям СНиП, в теплоизоляции должно предусматриваться наличие пароизоляционного слоя.

Сейчас мы рассмотрим расчет теплоизоляции трубопровода – два проверенных способа, каждый из которых по-своему удобен и надежен.

Инженерный расчет при помощи формул

Оптимальную толщину слоя утеплителя находят путем технико-экономического расчета: толщина материала определяется исходя из его сопротивления температурам – не менее 0,86 (ºC м²/Вт) для труб с диаметром меньше или равным 25 мм, и 1,22 (ºC м²/Вт) для труб с диаметром больше 25 мм.

Приведенная ниже информация будет полезна при проведении инженерных расчетов теплоизоляции для различных трубопроводов. В качестве примера мы рассчитаем необходимую толщину утеплителя для выпускного коллектора высокофорсированного дизеля.

Полное температурное сопротивление утеплительной конструкции для цилиндрической трубы находится по следующей формуле:

Формула нахождения температурного сопротивления утеплителя

  • dиз – наружный диаметр утеплителя для трубы;
  • dн – наружный диаметр трубы;
  • из – коэффициент теплопроводности утеплительного материала;
  • в – коэффициент теплоотдачи от утеплителя к воздуху.

Линейная плотность потока тепла:

Нахождение линейной плотности теплового потока

  • tн – температура наружной стенки трубы;
  • tиз – температура поверхности утеплительного слоя.

Температура внутренней стенки утеплителя трубы:

Нахождение температуры внутренней стенки утеплителя трубопровода

  • dв – внутренний диаметр трубы;
  • г – коэффициент отдачи тепла от газа к стенке;
  • т – коэффициент теплопроводности материала, из которого сделана труба.

Формула нахождения теплового баланса:

Нахождение теплового баланса

С ее помощью определяется необходимый наружный диаметр утеплителя для трубы (dиз). Затем вычисляется расчет толщины теплоизоляции трубопроводов по формуле:

Нахождение толщины утеплителя

Пример расчета: поставлена задача – рассчитать теплоизоляцию для трубопровода высокофорсированного дизеля.

Имеются следующие значения:

  • наружный диаметр трубопровода – 0,6 м;
  • его внутренний диаметр – 0,594 м;
  • температура наружной стенки трубопровода – 725 K;
  • температура наружной поверхности утеплителя – 333 K;
  • коэффициент теплопроводности утеплителя – 0,11 Вт/(м K).

Подставив все значения в формулы, данные выше, мы получаем необходимую толщину утеплителя для трубопровода – не менее 0,1 м.

Совет! Если вы считаете, что у вас не получится правильно воспользоваться вышеприведенными формулами, то обратитесь за помощью к инженерам. Они произведут профессиональный расчет, что позволит вам быть уверенным – теплоизоляция получится действительно качественной. Цена на услуги специалиста вполне приемлема и доступна каждому.

Если вы все же решили самостоятельно проделать всю работу, то помните, расчет толщины утеплителя для трубопровода должен осуществляться под конкретные условия – от утеплительного материала, до сезонных температурных перепадов на улице и влажности воздуха. Кстати, влажность значительно ускоряет теплообмен и снижает эффективность некоторых утеплителей (например, минеральной ваты).

Онлайн калькулятор – незаменимый помощник в расчетах теплоизоляции

Помимо услуг квалифицированного инженера есть вариант воспользоваться онлайн помощником. Калькулятор расчета теплоизоляции трубопроводов абсолютно бесплатная программа, не требующая инсталляции и какой-либо оплаты. С ее помощью можно своими руками, да к тому же за считанные минуты произвести точное вычисление.

Вот, собственно, так выглядит онлайн помощник

Пользоваться калькулятором достаточно просто.

Сначала предлагается выбрать одну из четырех задач:

  • утепление трубопровода с целью обеспечить заданную температуру на поверхности изоляции;
  • утепление трубопровода с целью предотвратить замерзание содержащейся в нем жидкости;
  • утепление трубопровода с целью предотвратить конденсацию влаги на поверхности изоляции;
  • утепление трубопровода водяной тепловой сети двухтрубной подземной канальной прокладки.

Далее вам будет предложено ввести некоторые данные, необходимые для расчета:

  • утеплительный материал (в предложенном списке вы непременно найдете тот утеплитель, который предпочли);
  • наружный диаметр трубопровода (мм);
  • температура утепляемой поверхности (ºC);
  • сколько времени проходит до замерзания воды в состоянии инерции;
  • наличие защитного покрытия (металлическое или же неметаллическое);
  • средняя температура теплоносителя (воды и т.д.).

Вводим все необходимые параметры

Теперь останется лишь нажать кнопку «рассчитать» и получить максимально точный результат.

Примерно в такой форме будет выдан результат

Методика просчета многослойной теплоизоляционной конструкции


Таблица изоляции медных и стальных труб.

Некоторые перемещаемые среды имеют достаточно высокую температуру, которая передается наружной поверхности металлической трубы практически неизменной. При выборе материала для тепловой изоляции такого объекта сталкиваются с такой проблемой: не каждый материал способен выдержать высокую температуру, например, 500-600⁰C. Изделия, способные контактировать с такой горячей поверхностью, в свою очередь, не обладают достаточно высокими теплоизоляционными свойствами, и толщина конструкции получится неприемлемо большой. Решение — применить два слоя из различных материалов, каждый из которых выполняет свою функцию: первый слой ограждает горячую поверхность от второго, а тот защищает трубопровод от воздействия низкой температуры наружного воздуха. Главное условие такой термической защиты состоит в том, чтобы температура на границе слоев t1,2 была приемлемой для материала наружного изоляционного покрытия.

Для расчета толщины изоляции первого слоя используется формула, уже приводимая выше:

δ = [K(tт — tо) / qF — Rн]

Второй слой рассчитывают по этой же формуле, подставляя вместо значения температуры поверхности трубопровода tт температуру на границе двух теплоизоляционных слоев t1,2. Для вычисления толщины первого слоя утеплителя цилиндрических поверхностей труб диаметром менее 2 м применяется формула такого же вида, как и для однослойной конструкции:

ln B1 = 2πλ [K(tт — t1,2) / qL — Rн]

Подставив вместо температуры окружающей среды величину нагрева границы двух слоев t1,2 и нормируемое значение плотности потока тепла qL, находят величину ln B1. После определения числового значения параметра B1 через таблицу натуральных логарифмов рассчитывают толщину утеплителя первого слоя по формуле:


Данные для расчета теплоизоляции.

δ1 = dиз1 (B1 — 1) / 2

Расчет толщины второго слоя выполняют с помощью того же уравнения, только теперь температура границы двух слоев t1,2 выступает вместо температуры теплоносителя tт:

ln B2 = 2πλ [K(t1,2 — t0) / qL — Rн]

Вычисления делаются аналогичным образом, и толщина второго теплоизоляционного слоя считается по той же формуле:

δ2 = dиз2 (B2 — 1) / 2

Такие непростые расчеты вести вручную очень затруднительно, при этом теряется много времени, ведь на протяжении всей трассы трубопровода его диаметры могут меняться несколько раз. Поэтому, чтобы сэкономить трудозатраты и время на вычисление толщины изоляции технологических и сетевых трубопроводов, рекомендуется пользоваться персональным компьютером и специализированным программным обеспечением. Если же таковое отсутствует, алгоритм расчета можно внести в программу Microsoft Exel, при этом быстро и успешно получать результаты.

Варианты изоляции трубопровода

Напоследок рассмотрим три эффективных способа теплоизоляции трубопроводов.

Возможно, какой-то из них вам приглянется:

  1. Утепление с применением обогревающего кабеля. Помимо традиционных методов изоляции, есть и такой альтернативный способ. Использование кабеля весьма удобно и продуктивно, если учитывать, что защищать трубопровод от замерзания нужно всего лишь полгода. В случае обогрева труб кабелем происходит значительная экономия сил и денежных средств, которые пришлось бы потратить на земельные работы, утеплительный материал и прочие моменты. Инструкция по эксплуатации допускает нахождение кабеля как снаружи труб, так и внутри них.

Дополнительная теплоизоляция греющим кабелем

  1. Утепление воздухом. Ошибка современных систем теплоизоляции заключается вот в чем: зачастую не учитывается то, что промерзание грунта происходит по принципу «сверху вниз». Навстречу же процессу промерзания стремится поток тепла, исходящий из глубины земли. Но так как утепление производят со всех сторон трубопровода, получается, также изолирую его и от восходящего тепла. Поэтому рациональнее монтировать утеплитель в виде зонтика над трубами. В таком случае воздушная прослойка будет являться своеобразным теплоаккумулятором.
  2. «Труба в трубе». Здесь в трубах из полипропилена прокладываются еще одни трубы. Какие преимущества есть у этого способа? В первую очередь к плюсам относится то, что трубопровод можно будет отогреть в любом случае. Кроме того, возможен обогрев при помощи устройства по всасыванию теплого воздуха. А в аварийных ситуациях можно быстро протянуть аварийный шланг, тем самым предотвратив все отрицательные моменты.

Изоляция по принципу «труба в трубе»

Метод определения по заданной величине снижения температуры теплоносителя


Материалы для теплоизоляции труб по СНиП.

Задача такого рода часто ставится в том случае, если до конечного пункта назначения транспортируемая среда должна дойти по трубопроводам с определенной температурой. Поэтому определение толщины изоляции требуется произвести на заданную величину снижения температуры. Например, из пункта А теплоноситель выходит по трубе с температурой 150⁰C, а в пункт Б он должен быть доставлен с температурой не менее 100⁰C, перепад не должен превысить 50⁰C. Для такого расчета в формулы вводится длина l трубопровода в метрах.

Вначале следует найти полное сопротивление теплопередаче Rп всей теплоизоляции объекта. Параметр высчитывается двумя разными способами в зависимости от соблюдения следующего условия:

Если значение (tт.нач — tо) / (tт.кон — tо) больше или равно числу 2, то величину Rп рассчитывают по формуле:

Rп = 3.6Kl / GC ln [(tт.нач — tо) / (tт.кон — tо)]

В приведенных формулах:

  • K — безразмерный коэффициент дополнительных потерь теплоты через крепежные элементы или опоры (Таблица 1);
  • tт.нач — начальная температура в градусах транспортируемой среды или теплоносителя;
  • tо — температура окружающей среды, ⁰C;
  • tт.кон — конечная температура в градусах транспортируемой среды;
  • Rп — полное тепловое сопротивление изоляции, (м2 ⁰C) /Вт
  • l — протяженность трассы трубопровода, м;
  • G — расход транспортируемой среды, кг/ч;
  • С — удельная теплоемкость этой среды, кДж/(кг ⁰C).


Теплоизоляция стальной трубы из базальтового волокна.

В противном случае выражение (tт.нач — tо) / (tт.кон — tо) меньше числа 2, величина Rп высчитывается таким образом:

Rп = 3.6Kl [(tт.нач — tт.кон) / 2 — tо ] : GC (tт.нач — tт.кон)

Обозначения параметров такие же, как и в предыдущей формуле. Найденное значение термического сопротивления Rп подставляют в уравнение:

ln B = 2πλ (Rп — Rн), где:

  • λ — коэффициент теплопроводности утеплителя, Вт/(м ⁰C);
  • Rн — сопротивление теплопередаче на наружной поверхности изоляции, (м2 ⁰C) /Вт.

После чего находят числовое значение В и делают расчет изоляции по знакомой формуле:

В данной методике просчета изоляции трубопроводов температуру окружающей среды tо следует принимать по средней температуре самой холодной пятидневки. Параметры К и Rн — по приведенным выше таблицам 1,2. Более развернутые таблицы для этих величин имеются в нормативной документации (СНиП 41-03-2003, Свод Правил 41-103-2000).

Вывод

Вот мы и обговорили все самые важные моменты касательно утепления трубопроводов. Вне зависимости от того, какой материал и способ вы выберете для этой цели – перед тем как приступать к монтажу теплоизоляции, желательно рассчитать количество необходимого утеплителя и его стоимость.

Так в дальнейшем вы сэкономите силы и финансовые затраты. Удачи всем строителям своего теплого настоящего и будущего! В представленном видео в этой статье вы найдете дополнительную информацию по данной теме.

Толщина теплоизоляционного слоя рассчитывается по формуле:

где: d — наружный диаметр тепло-изолируемого трубопровода, мм;

В — отношение наружного диаметра теплоизоляционного слоя к наружному диаметру трубопровода, мм.

Величину В можно вычислить из следующего уравнения:

где: λк — теплопроводность теплоизоляционного слоя, Вт / (м × ºС) — принимается по данным завода-изготовителя; rtot — сопротивление теплопередачи 1 п.м. теплоизоляционной конструкции / Вт, определяемое исходя из нормируемой линейной плотности теплового потока по формуле:

tw — средняя температура холодоносителя, ºС; tв — температура окружающей среды, ºС; qе — нормируемая линейная плотность теплового потока, Вт/м , принимаем по Таблице 20; К1 — коэффициент, учитывающий изменение стоимости теплоты и теплоизоляционной конструкции в зависимости от района строительства и способа прокладки трубопровода, принимается по Таблице 18; rе — термическое сопротивление стенки трубопровода, Вт / (м × ºС) — не учитывается из-за малой величины для стальных трубопроводов; αе — коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности изоляции, Вт / (м 2 × ºС), принимается по таблице 19.

Метод определения по заданной температуре поверхности утепляющего слоя

Данное требование актуально на промышленных предприятиях, где различные трубопроводы проходят внутри помещений и цехов, в которых работают люди. В этом случае температура любой нагретой поверхности нормируется в соответствии с правилами охраны труда во избежание ожогов. Расчет толщины теплоизоляционной конструкции для труб диаметром свыше 2 м выполняется в соответствии с формулой:

Формула определения толщины теплоизоляции.

δ = λ (tт — tп) / ɑ (tп — t0), здесь:

  • ɑ — коэффициент теплоотдачи, принимается по справочным таблицам, Вт/(м2 ⁰C);
  • tп — нормируемая температура поверхности теплоизоляционного слоя, ⁰C;
  • остальные параметры — как в предыдущих формулах.

Расчет толщины утеплителя цилиндрической поверхности производится с помощью уравнения:

ln B =(dиз + 2δ) / dтр = 2πλ Rн (tт — tп) / (tп — t0)

Обозначения всех параметров как в предыдущих формулах. По алгоритму данный просчет схож с вычислением толщины утеплителя по заданному тепловому потоку. Поэтому дальше он выполняется точно так же, конечное значение толщины теплоизоляционного слоя δ находят так:

Предложенная методика имеет некоторую погрешность, хотя вполне допустима для предварительного определения параметров утепляющего слоя. Более точный расчет выполняется методом последовательных приближений с помощью персонального компьютера и специализированного программного обеспечения.

Расчет толщины тепловой изоляции трубопроводов

Технологические трубопроводы предприятий и систем жизнеобеспечения населенных пунктов транспортируют различные среды с разными параметрами. Эти параметры, в частности, температура, должны сохраняться независимо от воздействия условий окружающей среды, а для этого необходима теплоизоляция. Ее толщину определяет расчет, который базируется на требованиях нормативных документов.

Теплоизоляция трубопровода должна сохранять температуру в трубе независимо от воздействия на нее условий окружающей среды.

Характеристики прокладки сетей и нормативной методики вычислений

Выполнение вычислений по определению толщины теплоизоляционного слоя цилиндрических поверхностей — процесс достаточно трудоемкий и сложный. Если вы не готовы доверить его специалистам, следует запастись вниманием и терпением для получения верного результата. Самый распространенный способ расчета теплоизоляции труб — это вычисление по нормируемым показателям тепловых потерь. Дело в том, что СНиПом установлены величины потерь тепла трубопроводами разных диаметров и при различных способах их прокладки:

Схема утепления трубы.

  • открытым способом на улице;
  • открыто в помещении или тоннеле;
  • бесканальным способом;
  • в непроходных каналах.

Суть расчета заключается в подборе теплоизоляционного материала и его толщины таким образом, чтобы величина тепловых потерь не превышала значений, прописанных в СНиПе. Методика вычислений также регламентируется нормативными документами, а именно — соответствующим Сводом Правил. Последний предлагает несколько более упрощенную методику, нежели большинство существующих технических справочников. Упрощения заключены в таких моментах:

  1. Потери теплоты при нагреве стенок трубы транспортируемой в ней средой ничтожно малы по сравнению с потерями, которые теряются в слое наружного утеплителя. По этой причине их допускается не учитывать.
  2. Подавляющее большинство всех технологических и сетевых трубопроводов изготовлено из стали, ее сопротивление теплопередаче чрезвычайно низкое. В особенности если сравнивать с тем же показателем утеплителя. Поэтому сопротивление теплопередаче металлической стенки трубы рекомендуется во внимание не принимать.

Методика просчета однослойной теплоизоляционной конструкции

Основная формула расчета тепловой изоляции трубопроводов показывает зависимость между величиной потока тепла от действующей трубы, покрытой слоем утеплителя, и его толщиной. Формула применяется в том случае, если диаметр трубы меньше чем 2 м:

Формула расчета теплоизоляции труб.

  • λ — коэффициент теплопроводности утеплителя, Вт/(м ⁰C);
  • K — безразмерный коэффициент дополнительных потерь теплоты через крепежные элементы или опоры, некоторые значения K можно взять из Таблицы 1;
  • tт — температура в градусах транспортируемой среды или теплоносителя;
  • tо — температура наружного воздуха, ⁰C;
  • qL — величина теплового потока, Вт/м 2 ;
  • Rн — сопротивление теплопередаче на наружной поверхности изоляции, (м 2 ⁰C) /Вт.
Условия прокладки трубы Значение коэффициента К
Стальные трубопроводы открыто по улице, по каналам, тоннелям, открыто в помещениях на скользящих опорах при диаметре условного прохода до 150 мм. 1.2
Стальные трубопроводы открыто по улице, по каналам, тоннелям, открыто в помещениях на скользящих опорах при диаметре условного прохода 150 мм и более. 1.15
Стальные трубопроводы открыто по улице, по каналам, тоннелям, открыто в помещениях на подвесных опорах. 1.05
Неметаллические трубопроводы, проложенные на подвесных или скользящих опорах. 1.7
Бесканальный способ прокладки. 1.15

Значение теплопроводности утеплителя λ является справочным, в зависимости от выбранного теплоизоляционного материала. Температуру транспортируемой среды tт рекомендуется принимать как среднюю в течение года, а наружного воздуха tо как среднегодовую. Если изолируемый трубопровод проходит в помещении, то температура внешней среды задается техническим заданием на проектирование, а при его отсутствии принимается равной +20°С. Показатель сопротивления теплообмену на поверхности теплоизоляционной конструкции Rн для условий прокладки по улице можно брать из Таблицы 2.

Rн,(м 2 ⁰C) /Вт DN32 DN40 DN50 DN100 DN125 DN150 DN200 DN250 DN300 DN350 DN400 DN500 DN600 DN700
tт = 100 ⁰C 0.12 0.10 0.09 0.07 0.05 0.05 0.04 0.03 0.03 0.03 0.02 0.02 0.017 0.015
tт = 300 ⁰C 0.09 0.07 0.06 0.05 0.04 0.04 0.03 0.03 0.02 0.02 0.02 0.02 0.015 0.013
tт = 500 ⁰C 0.07 0.05 0.04 0.04 0.03 0.03 0.03 0.02 0.02 0.02 0.02 0.016 0.014 0.012

Примечание: величину Rн при промежуточных значениях температуры теплоносителя вычисляют методом интерполяции. Если же показатель температуры ниже 100 ⁰C, величину Rн принимают как для 100 ⁰C.

Показатель В следует рассчитывать отдельно:

Таблица тепловых потерь при разной толщине труби и теплоизоляции.

  • dиз — наружный диаметр теплоизоляционной конструкции, м;
  • dтр — наружный диаметр защищаемой трубы, м;
  • δ — толщина теплоизоляционной конструкции, м.

Вычисление толщины изоляции трубопроводов начинают с определения показателя ln B, подставив в формулу значения наружных диаметров трубы и теплоизоляционной конструкции, а также толщины слоя, после чего по таблице натуральных логарифмов находят параметр ln B. Его подставляют в основную формулу вместе с показателем нормируемого теплового потока qL и производят расчет. То есть толщина теплоизоляции трубопровода должна быть такой, чтобы правая и левая часть уравнения стали тождественны. Это значение толщины и следует принимать для дальнейшей разработки.

Рассмотренный метод вычислений относился к трубопроводам, диаметр которых менее 2 м. Для труб большего диаметра расчет изоляции несколько проще и производится как для плоской поверхности и по другой формуле:

  • δ — толщина теплоизоляционной конструкции, м;
  • qF — величина нормируемого теплового потока, Вт/м 2 ;
  • остальные параметры — как в расчетной формуле для цилиндрической поверхности.

Методика просчета многослойной теплоизоляционной конструкции

Таблица изоляции медных и стальных труб.

Некоторые перемещаемые среды имеют достаточно высокую температуру, которая передается наружной поверхности металлической трубы практически неизменной. При выборе материала для тепловой изоляции такого объекта сталкиваются с такой проблемой: не каждый материал способен выдержать высокую температуру, например, 500-600⁰C. Изделия, способные контактировать с такой горячей поверхностью, в свою очередь, не обладают достаточно высокими теплоизоляционными свойствами, и толщина конструкции получится неприемлемо большой. Решение — применить два слоя из различных материалов, каждый из которых выполняет свою функцию: первый слой ограждает горячую поверхность от второго, а тот защищает трубопровод от воздействия низкой температуры наружного воздуха. Главное условие такой термической защиты состоит в том, чтобы температура на границе слоев t1,2 была приемлемой для материала наружного изоляционного покрытия.

Для расчета толщины изоляции первого слоя используется формула, уже приводимая выше:

Второй слой рассчитывают по этой же формуле, подставляя вместо значения температуры поверхности трубопровода tт температуру на границе двух теплоизоляционных слоев t1,2. Для вычисления толщины первого слоя утеплителя цилиндрических поверхностей труб диаметром менее 2 м применяется формула такого же вида, как и для однослойной конструкции:

Подставив вместо температуры окружающей среды величину нагрева границы двух слоев t1,2 и нормируемое значение плотности потока тепла qL, находят величину ln B1. После определения числового значения параметра B1 через таблицу натуральных логарифмов рассчитывают толщину утеплителя первого слоя по формуле:

Данные для расчета теплоизоляции.

Расчет толщины второго слоя выполняют с помощью того же уравнения, только теперь температура границы двух слоев t1,2 выступает вместо температуры теплоносителя tт:

Вычисления делаются аналогичным образом, и толщина второго теплоизоляционного слоя считается по той же формуле:

Такие непростые расчеты вести вручную очень затруднительно, при этом теряется много времени, ведь на протяжении всей трассы трубопровода его диаметры могут меняться несколько раз. Поэтому, чтобы сэкономить трудозатраты и время на вычисление толщины изоляции технологических и сетевых трубопроводов, рекомендуется пользоваться персональным компьютером и специализированным программным обеспечением. Если же таковое отсутствует, алгоритм расчета можно внести в программу Microsoft Exel, при этом быстро и успешно получать результаты.

Метод определения по заданной величине снижения температуры теплоносителя

Материалы для теплоизоляции труб по СНиП.

Задача такого рода часто ставится в том случае, если до конечного пункта назначения транспортируемая среда должна дойти по трубопроводам с определенной температурой. Поэтому определение толщины изоляции требуется произвести на заданную величину снижения температуры. Например, из пункта А теплоноситель выходит по трубе с температурой 150⁰C, а в пункт Б он должен быть доставлен с температурой не менее 100⁰C, перепад не должен превысить 50⁰C. Для такого расчета в формулы вводится длина l трубопровода в метрах.

Вначале следует найти полное сопротивление теплопередаче Rп всей теплоизоляции объекта. Параметр высчитывается двумя разными способами в зависимости от соблюдения следующего условия:

Если значение (tт.нач — tо) / (tт.кон — tо) больше или равно числу 2, то величину Rп рассчитывают по формуле:

В приведенных формулах:

  • K — безразмерный коэффициент дополнительных потерь теплоты через крепежные элементы или опоры (Таблица 1);
  • tт.нач — начальная температура в градусах транспортируемой среды или теплоносителя;
  • tо — температура окружающей среды, ⁰C;
  • tт.кон — конечная температура в градусах транспортируемой среды;
  • Rп — полное тепловое сопротивление изоляции, (м 2 ⁰C) /Вт
  • l — протяженность трассы трубопровода, м;
  • G — расход транспортируемой среды, кг/ч;
  • С — удельная теплоемкость этой среды, кДж/(кг ⁰C).

Теплоизоляция стальной трубы из базальтового волокна.

В противном случае выражение (tт.нач — tо) / (tт.кон — tо) меньше числа 2, величина Rп высчитывается таким образом:

Обозначения параметров такие же, как и в предыдущей формуле. Найденное значение термического сопротивления Rп подставляют в уравнение:

  • λ — коэффициент теплопроводности утеплителя, Вт/(м ⁰C);
  • Rн — сопротивление теплопередаче на наружной поверхности изоляции, (м 2 ⁰C) /Вт.

После чего находят числовое значение В и делают расчет изоляции по знакомой формуле:

В данной методике просчета изоляции трубопроводов температуру окружающей среды tо следует принимать по средней температуре самой холодной пятидневки. Параметры К и Rн — по приведенным выше таблицам 1,2. Более развернутые таблицы для этих величин имеются в нормативной документации (СНиП 41-03-2003, Свод Правил 41-103-2000).

Метод определения по заданной температуре поверхности утепляющего слоя

Данное требование актуально на промышленных предприятиях, где различные трубопроводы проходят внутри помещений и цехов, в которых работают люди. В этом случае температура любой нагретой поверхности нормируется в соответствии с правилами охраны труда во избежание ожогов. Расчет толщины теплоизоляционной конструкции для труб диаметром свыше 2 м выполняется в соответствии с формулой:

Формула определения толщины теплоизоляции.

  • ɑ — коэффициент теплоотдачи, принимается по справочным таблицам, Вт/(м 2 ⁰C);
  • tп — нормируемая температура поверхности теплоизоляционного слоя, ⁰C;
  • остальные параметры — как в предыдущих формулах.

Расчет толщины утеплителя цилиндрической поверхности производится с помощью уравнения:

Обозначения всех параметров как в предыдущих формулах. По алгоритму данный просчет схож с вычислением толщины утеплителя по заданному тепловому потоку. Поэтому дальше он выполняется точно так же, конечное значение толщины теплоизоляционного слоя δ находят так:

Предложенная методика имеет некоторую погрешность, хотя вполне допустима для предварительного определения параметров утепляющего слоя. Более точный расчет выполняется методом последовательных приближений с помощью персонального компьютера и специализированного программного обеспечения.

Соответствие параметров и материала утеплителя требованиям СНиП

Схема изоляции трубы скорлупой ППУ.

Расчет изоляции для технологических или сетевых трубопроводов по методу нормируемой плотности теплового потока предполагает, что его значение qL известно. В таблицах и приложениях к СНиП 41-03-2003 приведены эти значения, как и величины коэффициента К дополнительных потерь. Следует правильно пользоваться этими таблицами, так как они составлены для объектов, находящихся в европейском регионе Российской Федерации. Для определения нормируемого теплового потока трубопроводов, строящихся в других регионах, его значение необходимо умножать на специально введенный для этого коэффициент. В приложении СНиП указаны величины этих коэффициентов для каждого региона с учетом способа прокладки трубопровода.

При выборе изоляции трубопроводов различного назначения нужно обращать внимание на материал, из которого она изготовлена. Нормативная документация регламентирует применение горючих материалов разных групп горючести. Например, теплоизоляционные изделия группы горючести Г3 и Г4 не допускается применять на объектах:

  1. В наружном технологическом оборудовании, исключая те установки, которые стоят отдельно.
  2. При совместной прокладке с другими трубопроводами, которые перемещают горючие газы или жидкости.
  3. При общей прокладке в одном тоннеле или эстакаде с электрическими кабелями.
  4. Запрещено применять такие утеплители на трубопроводах внутри зданий. Исключение — здания IV степени огнестойкости.

Прежде чем приступать к выполнению такого серьезного и непростого расчета, следует убедиться, что выбранный теплоизоляционный материал для труб соответствует всем требованиям нормативной документации применительно к данному объекту.

В противном случае вычисления придется производить несколько раз.

источники:

http://termodynamika.ru/pro-truby/tolshchina-izolyacii.html

http://1poremontu.ru/strojmaterialy/izolyatsiya/raschet-tolshhiny-izolyacii-truboprovodov/

В.1 Толщину теплоизоляционного изделия из уплотняющихся материалов до установки на изолируемую поверхность следует определять с учетом коэффициента уплотнения Kc по формулам:

для цилиндрической поверхности

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОЛЩИНЫ И ОБЪЕМА ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ УПЛОТНЯЮЩИХСЯ МАТЕРИАЛОВ;                                                        (В.1)

для плоской поверхности

δ2 = δKc,                                                                 (B.2)

где δ1, δ2 —  толщина теплоизоляционного изделия до установки на изолируемую поверхность (без уплотнения), м;

δ —         расчетная толщина теплоизоляционного слоя с уплотнением в конструкции, м;

d —         наружный диаметр изолируемого оборудования, трубопровода, м;

Kc —       коэффициент уплотнения теплоизоляционных изделий, принимаемый по таблице В.1 настоящего приложения.

Примечание — В случае если в формуле (В.1) произведение ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОЛЩИНЫ И ОБЪЕМА ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ УПЛОТНЯЮЩИХСЯ МАТЕРИАЛОВ меньше единицы, оно должно приниматься равным единице.

В.2 При многослойной изоляции толщину изделия до его уплотнения следует определять отдельно для каждого слоя. При определении толщины последующего теплоизоляционного слоя за наружный диаметр (d) принимают диаметр изоляции предыдущего слоя.

В.3 Объем теплоизоляционных изделий из уплотняющихся материалов для теплоизоляционного слоя до уплотнения следует определять по формуле

V = Vi Kc,                                                                (В.3)

где V —  объем теплоизоляционного материала или изделия до уплотнения, м3;

Vi — объем теплоизоляционного материала или изделия в конструкции с учетом уплотнения, м3.

Таблица В.1

Теплоизоляционные материалы и изделия

Коэффициент уплотнения Kc.

Маты минераловатные прошивные

1,2

Маты теплоизоляционные «ТЕХМАТ»

1,35-1,2

Маты и холсты из супертонкого базальтового волокна при укладке на трубопроводы и оборудование условным проходом, мм:

Ду < 800 при средней плотности 23 кг/м3

3,0

то же, при средней плотности 50-60 кг/м3

1,5*

Ду ≥ 800 при средней плотности 23 кг/м3

2,0

то же, при средней плотности 50-60 кг/м3

1,5*

Маты из стеклянного штапельного волокна на синтетическом связующем марки:

М-45, 35, 25

1,6

М-15

2,6

Маты из стеклянного шпательного волокна «URSA» марки:

М-11

3,6-4,0*

М-15, М-17

2,6

М-25 при укладке:

на трубы

1,5-1,8**

на оборудование

1,4

Плиты минераловатные на синтетическом связующем марки:

35, 50

1,5

75

1,2

100

1,1

125

1,05

Плиты из стеклянного штапельного волокна марки:

П-30

1,1

П-15, П-17 и П-20

1,2

Песок перлитовый вспученный мелкий марок 75, 100, 150

1,5

* Коэффициент уплотнения матов «URSA» марки М-11 при укладке на трубы условным проходом до 40 мм вкл. — 4,0, при укладке 50 мм и более — 3,6.

** Коэффициент уплотнения матов «URSA» марки М-25 при укладке на трубы условным проходом до 100 мм вкл. — 1,8, св. 100 до 250 мм вкл. — 1,6, св. 250 мм- 1,5.

ROCKWOOL

URSA

ISOVER

Тех Мат

Wired Mat 80

Lamella Mat

М-15

М-25

KIM-AL

KVM-50

KOVM-80

наружный диаметр трубопровода, мм

Коэффициенты уплотнения при укладке на трубопроводы

18-45

57-108

1,35

1

2,6

1,8

1

133-273

1,2

1

1

2,6

1,6

1

1

1

325-479

1,2

1

1

1,5

1

1

1

530 и более

1,2

1

1

1,5

1

1

1

Пример расчета толщины теплоизоляции

Как рассчитать толщину теплоизоляции?

Необходимая толщина теплоизоляции – это теплосопротивление (R).
Теплосопротивление является величиной постоянной, которая
рассчитывается для каждого региона в отдельности. За средний норматив возьмем следующие величины:

Теплосопротивление стен — 3,5 (м2*К/Вт)

Теплосопротивление потолка — 6 (м2*К/Вт)

Теплосопротивление стен — 4,6 (м2*К/Вт)

       При расчете теплоизоляции стен
(пола, потолка), состоящих из нескольких слоев – общее
теплосопротивление равно сумме показателей теплосопротивления каждого
слоя:

R= R1+R2+R3

       Итак, толщина теплоизоляционного слоя (или теплосопротивление) расчитывается по формуле:

R = p/k

где р – толщина слоя (м),

     к – коэффициент теплопроводности материала (Вт/м*к)

       В таблице 1 приведены коэффициенты теплопроводности некоторых строительных и теплоизоляционных материалов.

Таблица 1. Коэффициент теплопроводности строительных материалов

Материал

Коэффициент

теплопроводности (Вт/м*к)

Минеральная вата

0,045 – 0,07

Пенополистирол (пенопласт)

0,031 – 0,041

Стекловата

0,033 – 0,05

Эковата (целлюлозный утеплитель)

0,038 – 0,045

Опилки

0,07 – 0,93

ДСП, ОСП

0,15

Дуб

0,20

Сосна

0,16

Кирпич пустотелый

0,35 – 0,41

Кирпич красный глиняный

0,56

Керамзит

0,16

Железобетон

2,00

 Пример расчета толщины теплоизоляции

Рисунок 1. Расчет толщины теплоизоляции

       В счет примера возьмем кирпичную
стену в полтора кирпича и сделаем расчет необходимого слоя теплоизоляции
из минеральной ваты (рис. 1).

     1.  Нам необходимо теплосопротивление стены не менее 3,5 (м2*К/Вт).
Следовательно, мы изначально должны узнать теплосопротивление данной
стены. Толщина стены в полтора кирпича = 0,38 м. Коэффициент
теплопроводности кирпича = 0,56 (Вт/м*к), итак по формуле:

R= p/k

R(к)= 0,38/0,56

R(к)= 0,68 (м2*К/Вт)

     2.  Что бы достичь необходимого показателя теплосопротивления в 3,5 (м2*К/Вт):

R(м) = R — R(к)

R(м)= 3,5 – 0,68

R(м)= 2,85 (м2*К/Вт)

     3.  Исходя из основной формулы, мы делаем расчет толщины теплоизоляции, в нашем случае минеральной ваты:

p(м)= Rk

p(м)= 2,85 * 0,045

p(м)= 0,128 (м)

       По данному расчету толщины теплоизоляции на кирпичную стену в полтора кирпича, необходимо минеральная вата
толщиной 130 мм. Если учесть толщину отделочных внутренних и наружных
работ, минвата, для удобства монтажа может укладываться, толщиной в 100
мм.

Методика инженерного расчёта тепловой изоляции трубопровода

Ниже представлена краткая методика инженерного расчёта тепловой изоляции трубопровода (трубы). Оптимальную толщину теплоизоляционного слоя находят путём технико-экономического расчёта. Практически толщину слоя изоляции определяют исходя из его термического спротивления (не менее 0,86 [oС • м2/Вт] для труб с Dу <= 25 мм, и 1,22 [oС м2/Вт] для труб с Dу > 25 мм).

Качество тепловой изоляции трубопровода оценивается её КПД. В современных конструкциях тепловой изоляции при использовании материалов с теплопроводностью до 0,1 [Вт/м • K] оптимальная толщина слоя изоляции обеспечивает тепловую эффективность этой изоляции, близкой к 0,8 (т.е. эффективность 80%).

Приведенная информация может быть полезна для проведения инженерных расчётов при проектировании различных машин и узлов, содержащих трубопроводы с тепловой изоляцией. В качестве примера ниже приведены результаты расчёта тепловой изоляции для выпускного коллектора [трубопровода] высокофорсированного дизеля.

Полное термическое сопротивление изоляционной конструкции для цилиндрической стенки трубопровода (трубы) определяется по формуле:

Формула термического сопротивления изоляционной конструкции цилиндрической стенки

где

dиз — искомый наружный диаметр стенки изоляции трубопровода.

dн — наружный диаметр трубопровода.

λиз — коэффициент теплопроводности изоляционного материала.

αв — коэффициент теплоотдачи от изоляции к воздуху.



Линейная плотность теплового потока

Формула линейной плотности теплового потока

где

tн — температура наружной стенки трубопровода.

tиз — температура поверхности изоляции.

Температура внутренней стенки изоляции трубопровода

Формула температуры внутренней стенки изоляции

где

dв — внутренний диаметр трубопровода.

αг — коэффициент теплоотдачи от газа к стенке.

λт — коэффициент теплопроводности материала трубопровода.

Уравнение теплового баланса

Формула теплового баланса изоляции трубопровода

из которого определяется искомый наружный диаметр изоляции трубопровода dиз, и далее толщина изоляции этого трубопровода (трубы) вычисляется по формуле:

Формула определения толщины тепловой изоляции

Пример: Необходимо рассчитать тепловую изоляцию трубопровода высокофорсированного дизеля, наружный диаметр выпускного трубопровода составляет 0,6 м, внутренний диаметр этого трубопровода составляет 0,594 м, температура наружной стенки трубопровода принимается равной 725 К, температура наружной поверхности изоляции принимается равной 333 К, теплопроводность изоляционного материала принимается равной 0,11 Вт/(м•К), тогда проведенный расчет изоляции трубопровода по методике, описанной выше, покажет, что толщина необходимой изоляции трубопровода должна составлять не менее 0,1 м.

Понравилась статья? Поделить с друзьями:
  • Как составить свою родословную примеры
  • Словесный портрет стихотворения как составить
  • Как найти скин с именем
  • Как найти слова колыбельной песни
  • Как найти быстрое выделение в фотошопе