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:

δ = dиз (В — 1) / 2

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.