Расчет толщины тепловой изоляции трубопроводов

При проектировании различных трубопроводов обязательно рассчитывается толщина тепловой изоляции. Выполняются такие процедуры:

• Полный анализ характеристик объекта, подлежащего изоляции, предназначение процедуры, проверка условий, в которых будет эксплуатироваться трубопровод.
• Подбор материалов для слоев тепловой изоляции.
• Расчет толщины слоя изоляции трубопроводов.
• Разработка чертежей конструкций теплоизоляционных.
• Составление техмонтажной ведомости.
• Разработка спецификации теплопровода.

При расчетах применяются такие показатели:

• теплофизические свойства изоляционных материалов;
• термическое сопротивление стенки, которая будет изолирована;
• температура теплоносителя и окружающей его среды;
• условия теплообмена на внутренней поверхности изоляции и внешней ее стороны;
• зависимость свойств материала для изоляции от влажности и температуры;
• коэффициент излучения материала изоляционной поверхности;
• устойчивость к деформациям;
• степень уплотнения подобранного материала и т. п.

Материалы, используемые для тепловой изоляции различных трубопроводов

Для того, чтобы создать надежный крепкий слой теплоизоляции нужной толщины, необходимо знать, какие материалы подходят, как выглядят и их свойства.

• Битум. Используют чаще всего для тепловой изоляции размещаемых под землей конструкций. Благодаря использованию битумной изоляции можно предотвратить появление коррозии на поверхности труб. Снаружи битум покрывают полиэтиленовым слоем. В некоторых случаях трубопровод дополнительно утепляют стеклохолстом, за счет чего толщина теплоизоляции увеличивается. Основное применение битумного теплоизоляционного слоя – защита нефтепроводов, газопроводов, водопроводов, труб б/у из стали и тепловых металлических труб б/у.
• Скорлупы полиуретановые. Их применяют как изоляцию труб, расположенных под землей, и наземных трубопроводов. Среди основных преимуществ материала – быстрая сборка и возможность многократного применения.
• Пенополиуретановая оболочка. Трубы б/у сначала тщательно очищают и реставрируют, затем между самой трубой и полиэтиленовой изоляцией впрыскивают специальный состав. Это пенополиуретан. Чтобы тепловая изоляция не разрушалась, ее дополнительно покрывают акриловыми красками. Толщину слоя не определяют, т. к. это теплоизоляция «труба в трубе».
• Полиэтилен. Эта теплозащита труб считается антикоррозийной. Представляет собой комбинированное покрытие из нескольких слоев, используемое для тепловой изоляции различных труб. Основное применение – изоляция трубопроводов, расположенных и используемых в промышленных цехах. Полиэтилен не используют в трубопроводах бытового назначения, коммуникациях в многоквартирных домах, и водопроводах.
• Стекловата. Для утепления труб тепловых сетей часто применяют стекловату. Отличная защита от потерь тепла, предотвращение конденсата в пароводах, в теплоцентралях, других коммуникациях – преимущества стекловаты. Для расчета толщины слоя стекловаты учитывают параметры трубопровода, подготовленного для изоляции.
• Минвата. Минеральную вату в качестве изоляции применяют для труб теплоснабжения. Она может быть использована для конструкций самого разного объема и труб б/у разного диаметра. Подготовленная и уложенная базальтовая вата накрывается лентами специальной антикоррозийной изоляции из цинка, и асбоцементными листами. Такая конструкция успешно препятствует негативному изменению и ухудшению свойств минваты под воздействием солнечных лучей. В данном случае количество слоев тепловой изоляции и их комбинирование оказывает прямое влияние на толщину слоя защитного покрытия трубопроводов.

Расчет толщины теплоизоляции различных трубопроводов – сложный технический процесс, он требует учета немалого количества различных факторов, а также полного соответствия всем строительным правилам и нормам. Главным документом, который регламентирует точную величину толщины теплоизоляционных слоев, считается СНиП 2.04.14-88. Называется он «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов». В данном СниПе перечислены требования к конструкциям, теплоизоляционным материалам, расчетные технические характеристики материалов. Такие данные нужны для анализа необходимой толщины теплоизоляционного слоя трубопроводов.

Характеристики прокладки трубопроводов и нормативного метода вычислений

Эти данные устанавливаются СНиПом с учетом диаметра труб б/у в трубопроводе и способов их прокладки:

• на улицах, открытым способом;
• в тоннеле, помещении открытым способом;
• бесканальный способ;
• расположение труб в специальных непроходных каналах.

Суть вычислений состоит в подборе материала для теплоизоляции и толщины его слоя таким образом, чтобы величина предполагаемых потерь тепла не была выше, чем значения, указанные в СНиПе. Метод расчетом регламентируется соответствующими нормативными документами. Главный из них – Свод Правил, в котором можно найти упрощенный метод расчета, чем те, которые указаны во многих технических справочниках.

Упрощения расчета величина теплоизоляционного слоя трубопроводов представлены такими факторами:

• Потери тепла при нагревании стен трубопровода продуктами, транспортируемыми в трубах, слишком малы по сравнению в теми потерями, которые наблюдаются в наружной слое утеплителя. Поэтому их можно не брать во внимание при расчетах.
• Практически все трубы, используемые для сетевых и технологических трубопроводов, выполнены из стали. Как известно, сопротивление стали теплопередачи очень низкое, в особенности со сравнением с показателем утепляющего материала. Соответственно, сопротивление труб теплопередаче во внимание не принимают.

Метод расчета толщины слоя тепловой изоляции

Чтобы разобраться, каким образом рассчитать толщину теплоизоляционного слоя, необходимо иметь в виду условия, в которых используются трубопроводы, а также их назначение. К ним относятся:

• плотность теплового потока в трубах, нормированная СНиП 41-03-2003;
• заданная плотность, которая обусловлена факторами технологическими;
• необходимость предупреждения появления конденсата на внешней поверхности трубопровода;
• необходимость предотвращения появления коррозии и конденсата на внутренней поверхности труб, в которых транспортируются газы, в них присутствуют водяные пары;
• обеспечение необходимой температуры на поверхности трубопровода, покрытого тепловой изоляцией, регламентированной для обеспечения безопасности работников;
• необходимость снижения или повышения температуры продуктов, которые транспортируются по трубам;
• заданная скорость нагревания либо охлаждения веществ, находящихся в емкостях;
• обнаруженный конденсат в трубах и пароводах;
• предупреждение замерзания жидких продуктов, находящихся в трубах при остановке их транспортировки.

Как выполняются расчеты толщины слоя изоляции трубопроводов при разных типах прокладки:

• При подземной прокладке труб в канале. Во время осуществления нужных расчетов учитывают термическое сопротивление утепляющего слоя; сопротивление теплоотдаче стенок канала и почвы, сопротивление теплоотдаче на границе теплоизоляционного слоя и стенок канала при наличии воздуха в канале.
• Прокладка трубопроводов бесканальная. Для расчета применяется метод, который учитывает термическое сопротивление почвы и слоя тепловой изоляции.

Предыдущая статья:

Следующая статья: