Визначення товщини ізоляційного шару трубопровода у разі нормування лінійних питомих втрат – qL.

В практиці визначення товщини ізоляційного шару трубопровода у разі нор­му­вання q_L існують два підходи:

1-й підхід – полягає у тому, що використовується методологія, яка базуєть­ся на закономірностях тепловіддачі від плоских поверхонь. Ця методологія суттєво спро­­щує розрахунок товщини ізоляції, але надає орієнтовний результат, дещо ме­н­ший за істи­ний, і використовується для труб великого (D > 2 м) діаметру.

2-й підхід – полягає у тому, що використовується методологія, яка базується на закономірностях тепловіддачі від криволінійних поверхонь. Ця методологія уск­ладнює розрахунок товщини ізоляції, але надає точний результат і викорис­то­вується для труб малого (D < 2 м) діаметру.

Структура вихідних даних для розрахунку товщини ізоляційного шару «га­ря­чого» трубопроводу містить 13 параметрів, а саме:

- зовнішній діаметр трубопровода (наприклад, 219 мм);

- товщина стінки трубопровода (наприклад, 6 мм);

- теплопровідність матеріалу трубопровода (наприклад, 17 Вт/(м.К);

- теплопровідність ізоляційного матеріалу (наприклад, 0,07 Вт/(м.К);

- питома густина ізоляції (наприклад, 200 кг/м³);

- нормована температура зовнішньої поверхні ізоляційного шару(наприклад для трубопроводу в приміщенні з людьми – 45 ^оС);

- нормована питома лінійна втрата теплоти від ізоляційного шару(наприклад, для трубопровода в приміщенні – 70 Вт/п.м);

- температура потоку, що транспорується по трубопроводу (наприклад, 100 ^оС);

- температура навколишнього повітря (наприклад, 15 ^оС);

- розрахунковий коефіцієнт тепловіддачі від ізоляційного шару до навколиш­нього повітря (наприклад, 9,4 Вт/м².К)

- питома витрата умовного палива у джерела теплопостачання, що транспор­тує енергоносій (наприклад, 168,8 кг у.п/Гкал);

- ціна палива – природного газу (наприклад, 3000 грн/тис. м³);

- ціна ізоляції (наприклад, 600 грн/т).

10.5.1.1. Товщина ізоляційного шару для трубопроводів великого діаметру (D > 2 м) визначається за формулою:

δ_ізол = λ_ізол ( R_о – R_ст – 1/α_ізол.2)(10.10)

де:

λ_ізол – коефіцієнт теплопровідності ізоляційного матеріалу, Вт/(м.К)

R_о – термічний опір теплопередачі всієї теплоізоляційної конструкції, м².К/Вт.

Визначається за формулою:

R_о = (t_трансп – t_н.с)/ q_F^норм(11.10)

де:

t_трансп– температура потоку, що транспортується по трубопроводу, ^оС.

t_н.с – температура навколишнього середовища, ^оС.

q_F ^норм– нормовані питомі поверхневі втрати теплоти в навколишнє середо­ви­ще, Вт/м²). Визначаються за формулою (8.4) .

R_ст – термічний опір стінки трубопроводу, м².К/Вт. Визначається за формулою:

R_ст = δ_ст/ λ_ст (10.12)

де:

δ_ст– товщина стінки трубопроводу, м;

λ_ст – теплопровідністьматеріалу трубопроводу, Вт/м.К.

α_ізол.2 – коефіцієнт тепловіддачі від зовнішньої поверхні ізоляційного шару до навколишнього середовища, Вт/ (м².К). Визначається:

- для трубопроводів, розташованих у приміщеннях, за формулою:

α_ізол.2 = 9,4 + 0,052 ( t _ізол.2 – t_н.с )(10.13)

де:

t_ізол.2– температура зовнішньої поверхні ізоляційного шару, ^оС.

t_н.с – температура навколишнього середовища, ^оС.

Для орієнтовних розрахунків приймається – α₂= 9,4 Вт/м².К.

- для трубопроводів, розташованих на відкритому повітрі, за формулою:

α₂ = 4,1 · V_повіт ^0,8 · D_ізол.2^{– 0,2} (10.14)

де:

V– швидкість вітру, м/с;

D_ізол.2 – діаметр зовнішньої поверхні ізоляційного шару, м.

В результаті опрацювання вихідних даних і розрахунку за формулою 10.10 товщина ізо­ля­ційного шару – δізол для трубопроводу, зазначеного у вихідних даних, стано­вить 0,051 м (51 мм).

10.5.1.2. Товщина ізоляційного шару для трубопроводів середнього та мало­го діамет­ру (D < 2 м) визначається за формулою:

δ_ізол = D_зовн · (В – 1)/2 (10.15)

де:

D_зовн- зовнішній діаметр трубопроводу, м

B– допоміжний параметр. Визначається із рівняння:

Ln(B) = 2·π· λ_ізол· [ R_L.о – R _L.ст – 1/(α_ізол.2 ·π · (D_зовн+0,1) )](10.16)

де:

R_L – загальний лінійний термічний опір ізольованого трубопроводу. Визнача­ється за формулою:

R_L.о = (t_трансп – t_н.с)/q_L ^норм(10.17)

R _L.ст– лінійний термічний опір стінки трубопровода Визначється за формулою:

R_L.ст= 1/(2·π· λ_ізол) · Ln (D_зовн/D_внутр) (10.18)