Расчет тепловой изоляции

 

Расчет тепловой изоляции производим для среднего диаметра трубопровода D_ср мм, по трассе тепловой сети.

Определяем средний наружный диаметр трубопровода d_ср, м,

 

(29)

 

где d₁, d₂, … d_n – диаметр каждого участка, м;

ℓ₁, ℓ₂, … ℓ_n – длина каждого участка, м

 

 

По источнику [2] принимаем к расчету ближайший стандартный средний диаметр трубопровода Д_н× S = 108х4мм.

По выбранному диаметру выбираем тип канала КЛ 90-45.

Определяют среднегодовые температуры воды в подающем и обратном теплопроводе по формуле

 

, (30)

 

где τ₁, τ₂,…, τ_n - средние температуры сетевой воды по месяцам года, определяемые по графику центрального качественного регулирования в зависимости от среднемесячных температур наружного воздуха, [7];

n₁, n₂,…,n₁₂ - продолжительность в часах каждого месяца.

 

Таблица 11− Среднемесячные температуры теплоносителя

 

Месяц	Температура наружного воздуха,°С	Температура теплоносителя, °С	Продолжительность в часах каждого месяца
τ1	τ2
Январь	-10,8
Февраль	-10,2		55,5
Март	-5,1
Апрель	4,9
Май	13,6
Июнь	17,8
Продолжение таблицы 11
Июль	17,8
Август	17,8
Сентябрь	12,1
Октябрь	5,2
Ноябрь	-2,0		46,5
Декабрь	-7,6

 

Среднегодовые температуры теплоносителя в подающей и обратной магистрали равны

 

,

 

.

 

Расчет толщины тепловой изоляции выполняют по нормированной плотности теплового потока.

Требуемое полное термическое сопротивление подающего ΣR₁ и обратного ΣR₂ теплопроводов, (м∙ºС)/Вт,

 

,(31)

 

, (32)

 

где t_о – среднегодовая температура грунта на глубине заложения оси трубопровода, принимается по [2];

q_{норм 1}, q_норм.2 – нормированные плотности тепловых потоков для подающего и обратного трубопроводов диаметром d_ср при среднегодовых температурах теплоносителя, Вт/м, [2]; q_{норм 1}=34,656, q_норм.2= 18,976.

 

 

 

При нормированной линейной плотности теплового потока через поверхность изоляции 1 м теплопровода q_н, Вт/м, толщина основного слоя теплоизоляционной конструкции δ_ИЗ, м, определяется по выражениям

 

для подающего теплопровода

(33)

, (34)

для обратного теплопровода

(35)

, (36)

где λ_ИЗ.1, λ _ИЗ.2 – коэффициенты теплопроводности изоляционного слоя, соответственно, для подающего и обратного трубопровода, Вт/(м^о∙С), принимаемый в зависимости от вида и средней температуры изоляционного слоя. Для основного слоя тепловой изоляции из минераловатных плит марки 125;

λ_из=0,049+0,0002∙t_m, (37)

 

где t_m– средняя температура основного слоя изоляционной конструкции, ^оС, при прокладке в непроходном канале и среднегодовой температуре теплоносителя τср, ºС.

(38)

 

α_н – коэффициент теплоотдачи на поверхности теплоизоляционной конструкции, Вт/м²ºС, α_н = 8;

d_н– наружный диаметр принятого трубопровода, м.

 

λ_из1=0,049+0,0002∙t_m,

λ_из2=0,049+0,0002∙t_m,

λ_из1=0,049+0,0002×58,9=0,061,

λ_из2=0,049+0,0002×43,4=0,052,

Принимаем большую толщину изоляции, округляя до стандартного60 мм.

Термическое сопротивление наружной поверхности изоляции R^Н, (м∙ºС)/Вт, определяют по формуле

(39)

где d_ИЗ – наружный диаметр изолированного трубопровода, м, при наружном диаметре неизолированного трубопровода d_н, м и толщине изоляции δ_из, м, определяется как:

 

, (40)

гдеα_В – коэффициент теплоотдачи на поверхности изоляции, α_В=8 Вт/м²⁰С [2].

Термическое сопротивление на поверхности канала R^П.К., (м∙ºС)/Вт, определяется по выражению

, (41)

где d_Э.К. – эквивалентный диаметр внутреннего контура канала, м²; при площади внутреннего сечения канала F, м² и периметре Р, м, равный

, (42)

где α_П.К. – коэффициент теплоотдачи на внутренней поверхности канала, для непроходных каналов α_П.К =8,0 Вт/(м^2оС).

 

 

 

Термическое сопротивление изоляционного слоя R^ИЗ, (м^оС)/Вт, равно

 

(43)

 

 

Термическое сопротивление грунтаR^ГР, (м∙ºС)/Вт, с учетом стенок канала при соотношении h/d_Э.К.>2 определяется по выражению

 

(44)

 

где λ_гр – коэффициент теплопроводности грунта, для сухих грунтов,λ_гр=1,74 Вт/(м^оС).

 

 

Температура воздуха в канале, ºС,

 

, (45)

где R₁ и R₂ - термическое сопротивление потоку от теплоносителя к воздуху канала соответственно для подающего и обратного теплопровода, (м^оС)/Вт,

 

, (46)

, (47)

 

 

 

R₀ – термическое сопротивление потоку тепла от воздуха в канале в окружающий грунт, (м^оС)/Вт

 

,(48)

 

t_о– среднегодовая температура окружающей среды, ºС

τ_ср.1, τ_ср.2 – среднегодовые температуры теплоносителя в подающей и обратной магистрали,ºС.

 

 

Удельные потери теплоты изолированными теплопроводами

(49)

(50)

 

 

 

Суммарные удельные потери тепла, Вт/м

 

, (51)

 

 

 

При отсутствии изоляции термическое сопротивление на поверхности трубопровода равно

, (52)

 

где d_Н – наружный диаметр неизолированного трубопровода, м.

 

 

Температура воздуха в канале

 

, (53)

 

 

 

Удельные потери тепла неизолированными теплопроводами, Вт/м

 

, (54)

 

, (55)

 

 

 

Суммарные удельные потери, Вт/м

 

, (56)

 

 

Эффективность тепловой изоляции, %

 

(57)