Расчет толщины тепловой изоляции трубопроводов

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 [ o С • м 2 /Вт] для труб с Dу o С м 2 /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:

d_из — искомый наружный диаметр стенки изоляции трубопровода.

d_н — наружный диаметр трубопровода.

λ_из — коэффициент теплопроводности изоляционного материала.

α_в — коэффициент теплоотдачи от изоляции к воздуху.

Линейная плотность теплового потока

t_н — температура наружной стенки трубопровода.

t_из — температура поверхности изоляции.

Температура внутренней стенки изоляции трубопровода

d_в — внутренний диаметр трубопровода.

α_г — коэффициент теплоотдачи от газа к стенке.

λ_т — коэффициент теплопроводности материала трубопровода.

Уравнение теплового баланса

из которого определяется искомый наружный диаметр изоляции трубопровода d_из, 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 толщины тепловой изоляции трубопроводов

LIT Thermo Engineer / Инженерные коммуникации

Версия: 1.2.4

Последнее обновление: 02.03.2016

Платформа: Windows 2000/XP/Vista/7/8/8.1/10

Тип лицензии: Freeware

Размер: 14 МБайт

Программное обеспечение для выполнения теплотехнических расчетов инженерных сетей, технологического оборудования, систем вентиляции, отопления, водоснабжения в соответствии с СП 61.13330.2012 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов. Актуализированная редакция СНиП 41-03-2003».

Основные возможности программы

• Расчет теплового потока через теплоизоляционную конструкцию (трубопроводы, емкости);
• Расчет толщины теплоизоляционного слоя по заданной или нормированной плотности теплового потока (трубопроводы, емкости);
• Расчет толщины изоляционного слоя по заданной температуре на поверхности изоляции (трубопроводы, емкости);
• Расчет толщины теплоизоляционного слоя с целью предотвращения конденсации влаги на поверхности изоляции (трубопроводы, емкости);
• Расчет толщины теплоизоляционного слоя с целью предотвращения конденсации влаги внутри газохода;
• Расчет времени до начала замерзания холодной воды в трубопроводах при остановке её движения или требуемой толщины теплоизоляционного слоя;
• Расчет толщины теплоизоляционного слоя по заданному снижению (повышению) температуры вещества, транспортируемого трубопроводами;
• Расчет толщины теплоизоляционного слоя по заданной величине охлаждения вещества, хранимого в емкости;

Новости обновлений

• Добавлен расчет толщины изоляции с целью предотвращения конденсации влаги на внутренних поверхностях газоходов круглого и прямоугольного сечений.

• В задачах по расчету толщины изоляции добавлено определение предельного значения толщины по заданному наружному диаметру трубопровода в соответствии с СП 61.13330-2012 таблицей Г1 Приложения Г, с расчетом промежуточных значений методом интерполяции.
• Добавлена возможность выгрузки в Word заданных параметров и расчетных значений.
• Появился скроллинг окна программы для мониторов с низкими разрешениями.

• В задачах «Тепловой поток по заданной толщине изоляции» и «Толщина изоляции по заданной плотности теплового потока» добавлено определение нормированного значения плотности теплового потока по заданным параметрам с расчетом промежуточных значений методом интерполяции.
• Откорректирован ассортимент теплоизоляции ТИЛИТ согласно с условиями эксплуатации
• Доработан интерфейс с учетом рекомендаций в СП 61.13330-2012 удобства ввода данных и пожеланий пользователей

Сертификат соответствия требованиям СП 61.13330.2012 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов. Актуализированная редакция СНиП 41-03-2003».

ООО Завод теплоизоляционных материалов

тел

e-mail

• Завод Теплоизоляционных Материалов
• Новости
• Обратная связь
• Карта сайта
• Контакты

Теплоизоляция трубопроводов

Нормативы изоляции трубопроводов: СНиП.

Какой должна быть изоляция трубопроводов, СНиП 41-03-2003 определяет достаточно четко, прописывая требуемую плотность и коэффициенты теплопроводности для различных типов трубопроводов и условий эксплуатации. Так, например, для изолируемой поверхности температурой ниже 12 градусов по Цельсию, как требует СНиП, тепловая изоляция трубопроводов должна предусматривать создание пароизоляционного слоя. Для поверхностей с переменным температурным режимом предусмотрена специальная процедура расчета, ориентированная на исключение накопления влаги в слое теплоизоляции.

Расчет теплоизоляции трубопровода

Для выбора подходящих утеплителей необходимо сначала произвести расчет для определения толщины, плотности и оптимального материала в каждом конкретном случае. Расчет изоляции трубопроводов должен принимать во внимание следующие факторы: температуры изолируемой поверхности и окружающей среды, допустимые нагрузки, наличие вибрации и других механических воздействий, теплопроводность и стойкость материалов к деформации и многое другое. Кроме того, расчет изоляции труб должен включать и учет нагрузок от вышележащего грунта и транспортных средств с запасом на будущее.

На практике расчет теплоизоляции труб производится в соответствие с формулами для стационарной и нестационарной передачи тепла через различные виды стенок. При этом расчет толщины теплоизоляции трубопроводов должен быть адаптирован к конкретным условиям работы: от материалов, используемых для теплоизоляции до сезонных перепадов температур внешней среды и влажность, которая существенно ускоряет теплообмен и снижает эффективность некоторых видов изоляционных материалов (например, минеральной ваты). Инженерные данные, предоставляемые профессиональными компаниями и специалистами, в дальнейшем могут использоваться для улучшения теплоизоляции трубопроводов.

Стоимость работ по теплоизоляции трубопроводов

Длительность и стоимость работы по теплоизоляции трубопроводов зависит от нескольких факторов: местоположения изолируемого объекта, метода прокладки изоляции, материалы и так далее. Раньше в качестве утеплителя часто использовали минераловатные маты, которые наматывали на трубы и закрепляли различными бандажами. Стоимость изоляции труб таким способом очень высока за счет сложности и длительности самой работы, ее низкой эффективности и неизбежного «человеческого фактора». Появление специальных цилиндров позволило ускорить процесс в несколько раз и существенно снизить затраты.

Обычно толщина теплоизоляции трубопроводов на основе цилиндров подбирается по просто таблице, соотносящей диаметр трубопровода и температуру носителя, в соответствии с ней легко выбрать подходящий утеплитель для трубопровода. Стоит добавить, что теплоизолирующие цилиндры на данный момент — это самый простой и высокотехнологичный метод теплоизоляции, который прост в установке и сохраняет свои характеристики надолго.

Расчет и проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов

Б. М. Шойхет, канд. техн. наук, заместитель генерального директора,

Л. В. Ставрицкая, главный специалист, ОАО «Теплопроект»;

Л. Б. Корельштейн, заместитель директора НТП «Трубопровод»

Расчет и проектирование тепловой изоляции выполняется по СНиП 41-03-2003 (введен взамен СНиП 2.04.14-88* «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов») и СП 41-103-2000 (методики расчета) с учетом требований пожарной безопасности, санитарно-гигиенических норм и норм проектирования, принятых в отдельных отраслях промышленности.

Процесс проектирования тепловой изоляции включает следующие этапы:

— анализ технических характеристик изолируемого объекта, назначения изоляции, условий эксплуатации теплоизоляционных конструкций;

— выбор материалов теплоизоляционного и покровного слоев;

— расчет толщины теплоизоляционного слоя;

— разработку конструктивных решений и рабочих чертежей теплоизоляционных конструкций;

— разработку спецификации оборудования и техномонтажной ведомости.

Практические расчеты тепловой изоляции выполняются по формулам стационарной и нестационарной теплопередачи через плоскую, цилиндрическую и сферическую стенки, адаптированным для конкретных условий применения. В расчетах используются инженерные методики, учитывающие теплофизические свойства материалов, термическое сопротивление изолированной стенки, температуру теплоносителя и окружающей среды, условия теплообмена на внутренней и внешней поверхностях изоляции.

В расчетах учитывается зависимость теплофизических свойств теплоизоляционного материала от температуры и влажности, степень черноты или коэффициент излучения материала наружной поверхности изоляции, деформативные свойства и степень уплотнения материала в конструкции и др.

Методика расчета толщины теплоизоляционного слоя определяется в зависимости от назначения и условий применения тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, а именно:

— по нормированной плотности теплового потока, регламентируемой СНиП 41-03-2003;

— по заданной плотности теплового потока, обусловленной технологическими факторами;

— с целью предотвращения конденсации влаги на наружной поверхности изолируемого объекта;

— с целью предотвращения конденсации влаги и коррозии на внутренних поверхностях объектов, транспортирующих агрессивные газы, содержащие водяные пары;

— для обеспечения заданной температуры на поверхности изолированного объекта по условиям обеспечения безопасности персонала;

— по заданному снижению (повышению) температуры вещества, транспортируемого по трубопроводу;

— по заданной скорости охлаждения или нагревания веществ в емкостях;

— по заданному количеству конденсата в паропроводах;

— для предотвращения замерзания жидкости в трубопроводах при ее остановке.

Расчеты тепловой изоляции трубопроводов при подземной прокладке в канале с удовлетворительной для практики точностью выполняются по инженерной методике, учитывающей термическое сопротивление теплоизоляционного слоя, сопротивление теплоотдаче на границе теплоизоляции и стенок канала с воздухом в канале и термическое сопротивление стенок канала и грунта. Термическое сопротивление грунта рассчитывается по формуле Форхгеймера, учитывающей теплопроводность грунта в условиях эксплуатации, диаметр теплопровода и глубину его заложения. При двухтрубной прокладке учитывается взаимное тепловое влияние подающего и обратного теплопровода.

Расчеты тепловой изоляции при бесканальной прокладке трубопроводов выполняются по методике, учитывающей термическое сопротивление теплоизоляционного слоя и термическое сопротивление грунта.

В практике при двухтрубной прокладке трубопроводов тепловых сетей в канале толщина теплоизоляционного слоя обратного трубопровода с учетом монтажных требований принимается равной толщине теплоизоляции подающего трубопровода.

При расчете тепловой изоляции трубопроводов тепловых сетей двухтрубной бесканальной и канальной прокладки нормируются суммарные тепловые потери подающего и обратного трубопроводов. При этом толщина теплоизоляционного слоя принимается одинаковой для подающего и обратного трубопроводов.

Институтом Теплопроект для проведения указанных расчетов разработаны компьютерные программы на базе программного пакета Excel c использованием элементов языка программирования Visual Basic, облегчающие проведение трудоемких расчетов и анализ их результатов.

В 2003 году НТП «Трубопровод» (программное обеспечение) и ОАО «Теплопроект» (расчетные методики и информационная база) разработали компьютерную программу автоматизированного проектирования тепловой изоляции оборудования и трубопроводов «Изоляция».

Программа в автоматическом режиме полностью формирует теплоизоляционную конструкцию, рассчитывает и генерирует техномонтажную ведомость для строительного подразделения, ведомость объемов работ для сметного отдела и спецификацию в отдел материального обеспечения по ГОСТ 21.405-93, ГОСТ 21.110-95 и ГОСТ 21.101-97.

Программа «Изоляция» включает решение следующих задач:

— оптимальный выбор теплоизоляционных конструкций и материалов;

— расчет минимально необходимой толщины теплоизоляционного слоя;

— подбор типоразмеров изделий;

— расчет объемов работ и общего количества материалов;

— выпуск проектной документации (техномонтажная ведомость и СО).

Предусмотрена возможность использования типоразмеров материалов изоляции конкретного производителя, указанного проектировщиком.

Исходными данными являются тип и размер изолируемого объекта, его температура и расположение; прочие данные задаются по умолчанию и могут быть изменены пользователем. Геометрические размеры теплоизоляции рассчитываются в зависимости от назначения изоляции, типа изолируемого объекта, его размеров, температуры продукта, параметров окружающей среды, характеристик материала изоляции с учетом его уплотнения.

Программа «Изоляция» может производить расчеты в соответствии со следующими нормативными документами:

— НР 34-70-118-87 (для атомных и тепловых станций).

Программа рассчитывает изоляцию трубопроводов наземной прокладки и проложенных в грунте (канально и бесканально), включая прямые участки, отводы, переходы, арматуру и фланце-вые соединения; трубопроводов двухтрубной прокладки (канальной и бесканальной), в том числе теплосетей; различных видов оборудования – как стандартых (насосов, емкостей, теплообменников и др.), так и сложных составных аппаратов, включающих различного вида обечайки, днища, штуцера, люки и фланцевые соединения.

В программу включен модуль строительной климатологии и библиотека «Старс».

Модуль строительной климатологии содержит всю климатологическую информацию по СНиП 23-01-99. Пользователь вводит название или географические координаты населенного пункта либо указывает его на карте и получает из базы данных модуля все необходимые значения температур, которые автоматически используются при расчете.

Библиотека «Старс» позволяет по составу продукта рассчитывать его теплофизические свойства (плотность, теплоемкость, энтальпию и др.), а также определять точку росы, что бывает необходимо при расчете изоляции.

Структура выходной информации имеет открытый формат и возможность подключения ее к имеющейся на предприятии системе документооборота. Оформление документации соответствует ЕСКД.

Благодаря продуманной организации интерфейса пользователя и встроенной документа-ции с методическим описанием освоение программы не требует специального обучения и не занимает много времени. Программа работает в среде Windows 9x/2000/XP.

Программа рекомендуется для использования в проектно-конструкторских бюро и отделах при проектировании и реконструкции технологических трубопроводов и трубопроводов тепловых сетей, оборудования в нефтеперерабатывающей, химической, нефтехимической, газовой, нефтяной, теплоэнергетической и других отраслях промышленности.

Внедрение автоматизированной системы проектирования тепловой изоляции в практику проектных институтов и организаций направлено на повышение качества и снижение трудоемкости этих проектных работ.

В заключение следует отметить, что совершенствование методов и средств расчета и проектирования тепловой изоляции, расширение номенклатуры и повышение качества применяемых теплоизоляционных и покровных материалов в целом способствуют повышению энергоэффективности изолируемых объектов и, как следствие, решает проблему энергосбережения и экономии топливно-энергетических ресурсов в промышленном секторе экономики.

Расчет толщины тепловой изоляции трубопроводов

РАСЧЕТ ТОЛЩИНЫ ИЗОЛЯЦИИ

Специалисты нашей компании готовы оказать Вам информационную поддержку для осуществления Ваших технических потребностей, а при производственной необходимости, осуществить выезд на объект, предварительно подписав договор оказания услуг.

ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ ИЗДЕЛИЯ И ЗАЩИТНЫЕ ОБОЛОЧКИ ТМ PIPEWOOL
В ПРОГРАММЕ «ИЗОЛЯЦИЯ» — «НТП ТРУБОПРОВОД»

Проектирование и расчеты толщины тепловой изоляции с помощью программы позволяют значительно сэкономить сроки проектирования и рабочее время инженерно-технического персонала.

Благодаря сотрудничеству с компанией ООО «НТП Трубопровод» в 2015 году, в базу данных материалов и в правила выбора материалов программы «Изоляция» введена продукция ТМ PIPEWOOL – цилиндры и фасонные теплоизоляционные элементы, быстросъемные конструкции, защитные оболочки.

*Программа служит для расчета тепловой изоляции и выпуска проектных документов с использованием изделий. C программой также поставляется файл чертежей технических решений PIPEWOOL.

ПРЕИМУЩЕСТВА ПРОЕКТИРОВАНИЯ C PIPEWOOL В ПРОГРАММЕ «ИЗОЛЯЦИЯ»

ВЫ ПРОЕКТИРУЕТЕ — МЫ ПРОИЗВОДИМ!

ВСЕ МАТЕРИАЛЫ ТМ PIPEWOOL В ОДНОЙ ПРОГРАММЕ!

СПЕЦИФИКА РАСЧЕТОВ И КАЛЬКУЛЯЦИИ ТОЛЩИНЫ ИЗОЛЯЦИИ

Расчет тепловой изоляции трубопровода является одной из самых трудоемких проектных задач. Современные требования по срокам и выполнению проекта делают расчет изоляции вручную для больших проектов практически невозможным. Даже использование альбомов типовых конструкций не позволяет в полной мере обеспечить требуемую эффективность работы.

Наша Компания готова произвести сложные инженерные расчеты для определения толщины теплоизоляционного слоя изолируемых конструкций трубопроводов и оборудования с помощью программы «Изоляция», высокие стандарты и точность расчетов которой сертифицирована согласно действующим нормам и имеют рекомендации к применению Ростехнадзора.

Программа «Изоляция» в автоматическом режиме выполняет расчет тепловой изоляции (толщины теплового слоя) и полностью формирует теплоизоляционную конструкцию, рассчитывает и генерирует лист общих данных (ведомость ссылочных и прилагаемых документов), техномонтажную ведомость, ведомость объемов работ (для сметного отдела) и спецификацию.

Программа расчета изоляции рекомендуется для использования в проектно-конструкторских бюро и отделах при проектировании и реконструкции магистральных и технологических трубопроводов и теплосетей, оборудования в нефтеперерабатывающей, химической, нефтехимической, газовой, нефтяной, теплоэнергетической и других отраслях промышленности, производящих расчет и выбор тепловой изоляции трубопроводов и оборудования.

РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ ОБЪЕКТОВ:

● Трубопроводов, включая прямые участки, отводы, переходы, арматуру и фланцевые соединения;
● Трубопроводов двухтрубной прокладки (канальной и бесканальной), в том числе теплосетей;
● Различных видов оборудования, как стандартных (насосов, емкостей, теплообменников и др.), так и сложных составных аппаратов, включающих различного вида обечайки, днища, штуцера, люки и фланцевые соединения.

Исходными данными для расчета изоляции трубопровода являются: тип и размер изолируемого объекта, его температура и расположение; прочие данные задаются по умолчанию и могут быть изменены пользователем. Геометрические размеры теплоизоляции рассчитываются в зависимости от назначения изоляции, типа изолируемого объекта, толщины теплового слоя, температуры продукта, параметров окружающей среды, характеристик материала изоляции с учетом его уплотнения.

РАСЧЕТ ПРОИЗВОДИТСЯ В СООТВЕТСТВИИ СО СЛЕДУЮЩИМИ НОРМАТИВНЫМИ ДОКУМЕНТАМИ:

● СНиП 41-03-2003;
● СП 61.13330.2012 (актуализированная редакция СНиП 41-03-2003);
● СНиП 2.04.14-88;
● НР 34-70-118-87 (Для атомных и тепловых станций);
● ТКП 45-4.02-91-2009 (нормы республики Беларусь).

ПОСЛЕ РАСЧЕТА ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ ПРОГРАММА РАСПЕЧАТЫВАЕТ РАЗЛИЧНЫЕ ВИДЫ ВЫХОДНЫХ ДОКУМЕНТОВ:

● Лист общих данных;
● Техномонтажная ведомость для строительного подразделения;
● Ведомость объемов работ для сметного отдела;
● Спецификация в отдел материального обеспечения по ГОСТ 21.405-93, ГОСТ 21.110-95 и ГОСТ 21.101-97.

ЗАДАЧИ, КОТОРЫЕ РЕШАЕТ ПРОГРАММА «ИЗОЛЯЦИЯ»:

● Оптимальный выбор теплоизоляционных конструкций и материалов;
● Расчет минимально необходимой толщины теплоизоляционного слоя (для случая одного или двух материалов в теплоизоляционном слое);
● Подбор типоразмеров изделий;
● Расчет объемов работ и общего количества материалов;
● Выпуск проектной документации.

ПРОГРАММА РАССЧИТЫВАЕТ ИЗОЛЯЦИЮ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ ОБЪЕКТОВ:

● Трубопроводов наземной прокладки и проложенных в грунте (канально и бесканально), включая прямые участки, отводы, переходы, арматуру и фланцевые соединения;
● Трубопроводов двухтрубной прокладки (канальной и бесканальной), в том числе теплосетей;
● Различных видов оборудования – как стандартных (насосов, емкостей, теплообменников и др.), так и сложных составных аппаратов, включающих различного вида обечайки, днища, штуцера, люки и фланцевые соединения;
● Учитывается наличие обогревающих спутников и электрообогрева.

Исходными данными для расчета являются: тип и размер изолируемого объекта, его температура и расположение; прочие данные задаются по умолчанию и могут быть изменены пользователем. Геометрические размеры теплоизоляции рассчитываются в зависимости от назначения изоляции, типа изолируемого объекта, его размеров, температуры продукта, параметров окружающей среды, характеристик материала изоляции с учетом его уплотнения.

*Программа «Изоляция» может производить расчет в соответствии с нормативными документами.

Законодательная база Российской Федерации

Бесплатная горячая линия юридической помощи

• Энциклопедия ипотеки
• Кодексы
• Законы
• Формы документов
• Бесплатная консультация
• Правовая энциклопедия
• Новости
• О проекте

Бесплатная консультация

Навигация

Федеральное законодательство

• Конституция
• Кодексы
• Законы

Действия

• Главная
• «ТЕПЛОВАЯ ИЗОЛЯЦИЯ ОБОРУДОВАНИЯ И ТРУБОПРОВОДОВ. СНиП 2.04.14-88» (утв. Постановлением Госстроя СССР от 09.08.88 N 155)

3. РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ

3.1. Расчет толщины теплоизоляционного слоя производится:

а) по нормативной плотности теплового потока через изолированную поверхность, которую следует принимать:

для оборудования и трубопроводов с положительными температурами, расположенных на открытом воздухе, — по обязательному приложению 4 (табл. 1, 2), расположенных в помещении, — по обязательному приложению 4 (табл. 3, 4);

для оборудования и трубопроводов с отрицательными температурами, расположенных на открытом воздухе, — по обязательному приложению 5 (табл. 1), расположенных в помещении, — по обязательному приложению 5 (табл. 2);

для паропроводов с конденсатопроводами при их совместной прокладке в непроходных каналах — по обязательному приложению 6;

для трубопроводов двухтрубных водяных тепловых сетей при прокладке в непроходных каналах — по обязательному приложению 7 (табл. 1, 2);

для трубопроводов водяных тепловых сетей при двухтрубной подземной бесканальной прокладке — по обязательному приложению 8 (табл. 1, 2).

При проектировании тепловой изоляции для технологических трубопроводов, прокладываемых в каналах и бесканально, нормы плотности теплового потока следует принимать как для трубопроводов, прокладываемых на открытом воздухе;

б) по заданной величине теплового потока;

в) по заданной величине охлаждения (нагревания) вещества, сохраняемого в емкостях в течение определенного времени;

г) по заданному снижению (повышению) температуры вещества, транспортируемого трубопроводами;

д) по заданному количеству конденсата в паропроводах;

е) по заданному времени приостановки движения жидкого вещества в трубопроводах в целях предотвращения его замерзания или увеличения вязкости;

ж) по температуре на поверхности изоляции, принимаемой не более, °С:

для изолируемых поверхностей, расположенных в рабочей или обслуживаемой зоне помещений и содержащих вещества:

температурой выше 100 °С ………………………………… 45

температурой 100 °С и ниже ……………………………….. 35

температурой вспышки паров не выше 45 °С …………….. 35

для изолируемых поверхностей, расположенных на открытом воздухе в рабочей или обслуживаемой зоне, при:

металлическом покровном слое …………………………… 55

для других видов покровного слоя ………………………… 60

Температура на поверхности тепловой изоляции трубопроводов, расположенных за пределами рабочей или обслуживаемой зоны, не должна превышать температурных пределов применения материалов покровного слоя, но не выше 75 °С;

и) с целью предотвращения конденсации влаги из окружающего воздуха на покровном слое тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, содержащих вещества с температурой ниже температуры окружающего воздуха. Данный расчет следует выполнять только для изолируемых поверхностей, расположенных в помещении. Расчетная относительная влажность воздуха принимается в соответствии с заданием на проектирование, но не менее 60 %;

к) с целью предотвращения конденсации влаги на внутренних поверхностях объектов, транспортирующих газообразные вещества, содержащие водяные пары или водяные пары и газы, которые при растворении в сконденсировавшихся водяных парах могут привести к образованию агрессивных продуктов.

3.2. Толщина теплоизоляционного слоя для оборудования и трубопроводов с положительными температурами определяется исходя из условий, приведенных в подп. 3.1а — 3.1ж, 3.1к, для трубопроводов с отрицательными температурами — из условий подп. 3.1а — 3.1г.

Для плоской поверхности и цилиндрических объектов диаметром 2 м и более толщина теплоизоляционного слоя дельта_k, м, определяется по формуле

где лямбда_k — теплопроводность теплоизоляционного слоя, определяемая по пп. 2.7 и 3.11, Вт/(м·°С);

R_k — термическое сопротивление теплоизоляционной конструкции, м2·°С/Вт;

R_tot — сопротивление теплопередаче теплоизоляционной конструкции, м2·°С/Вт;

альфа_e — коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности изоляции, принимаемый по справочному приложению 9, Вт/(м2·°С);

R_m — термическое сопротивление неметаллической стенки объекта, определяемое по п. 3.3, м2·°С/Вт.

Для цилиндрических объектов диаметром менее 2 м толщина теплоизоляционного слоя определяется по формуле

	(2)
	(3)

где B = d_1 / d — отношение наружного диаметра изоляционного слоя к наружному диаметру изолируемого объекта;

r_tot — сопротивление теплопередачи на 1 м длины теплоизоляционной конструкции цилиндрических объектов диаметром менее 2 м, (м·°С)/Вт;

r_m — термическое сопротивление стенки трубопровода, определяемое по формуле (15);

d — наружный диаметр изолируемого объекта, м.

Величины R_tot и r_tot в зависимости от исходных условий определяются по формулам:

а) по нормированной поверхностной плотности теплового потока (подп. 3.1а)

где t_w — температура вещества, °С;

t_e — температура окружающей среды, принимаемая согласно п. 3.6, °С;

q — нормированная поверхностная плотность теплового потока, принимаемая по обязательным приложениям 4-8, Вт/м2;

K_1 — коэффициент, принимаемый по обязательному приложению 10;

по нормированной линейной плотности теплового потока

где q_e — нормированная линейная плотность теплового потока с 1 м длины цилиндрической теплоизоляционной конструкции, принимаемая по обязательным приложениям 4-8, Вт/м;

б) по заданной величине теплового потока (подп. 3.1б)

где A — теплоотдающая поверхность изолируемого объекта, м2;

K_red — коэффициент, учитывающий дополнительный поток теплоты через опоры, принимаемый согласно табл. 4;

Q — тепловой поток через теплоизоляционную конструкцию, Вт;

где l — длина теплоотдающего объекта (трубопровода), м;

в) по заданной величине охлаждения (нагревания) вещества, сохраняемого в емкостях (подп. 3.1в)

где 3,6 — коэффициент приведения единице теплоемкости, кДж/(кг·°С) к единице Вт·ч/(кг·°С);

t_wm — средняя температура вещества, °С;

Z — заданное время хранения вещества, ч;

V_m — объем стенки емкости, м3;

ро_m — плотность материала стенки, кг/м3;

c_m — удельная теплоемкость материала стенки, кДж/(кг·°С);

V_w — объем вещества в емкости, м3;

ро_w — плотность вещества, кг/м3;

c_w — удельная теплоемкость вещества, кДж/(кг·°С);

t_w1 — начальная температура вещества, °С;

t_w2 — конечная температура вещества, °С;

г) по заданному снижению (повышению) температуры вещества, транспортируемого трубопроводами (подп. 3.1г):

	(9)
	(10)

где G_w — расход вещества, кг/ч.

Формулы (9), (10) применяются для газопроводов сухого газа, если отношение t_w1 / P

Расчет толщины 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.

Новости

Новостройки Московской области

Ближнее Подмосковье с улучшением транспортной доступности становится «более ближним». Новостройки Московской области в последние годы становятся все более и более востребованы. Причин тому несколько, Основная.

Расчетная толщина тепловой изоляции в зависимости от назначения теплоизоляционной конструкции

Назначение теплоизоляционной конструкции определяет толщину тепловой изоляции.
Наиболее распространена тепловая изоляция в целях соблюдения заданной плотности теплового потока. Плотность теплового потока может быть задана, исходя из условий технологического процесса, или определена по нормам, приведенным в СНиП 41-03-2003 или других нормативных документах.
Для объектов, расположенных в Свердловской области и Екатеринбурге, нормативное значение плотности теплового потока может приниматься по ТСН 23-337-2002 Свердловской области. Для объектов, расположенных на территории Ямало-Ненецкого автономного округа, нормативное значение плотности теплового потока может приниматься по ТСН 41-309-2004 Ямало-Ненецкого автономного округа.
В некоторых случаях тепловой поток может быть задан, исходя из общего баланса тепла всего объекта, тогда необходимо определить суммарные допустимые потери.
Исходными данными для расчета являются:
а) местонахождение изолируемого объекта и температура окружающего воздуха;
б) температура теплоносителя;
в) геометрические размеры изолируемого объекта;
г) расчетный тепловой поток (тепловые потери) в зависимости от количества часов работы объекта.
Толщина тепловой изоляции из скорлуп марки ISOTEC KK-ALK, рассчитанная по нормам плотности теплового потока для европейского региона России, для трубопроводов, расположенных на открытом воздухе и в помещении, приведена в табл. 1 и 2 соответственно.

Если тепловой поток с поверхности изоляции не регламентирован, то тепловая изоляция необходима как средство, обеспечивающее нормальную температуру воздуха в рабочих помещениях, или предохраняющее обслуживающий персонал от ожогов.
Исходными данными для расчета толщины теплоизоляционного слоя являются:
– местонахождение изолируемого объекта и температура окружающего воздуха;
– температура теплоносителя;
– геометрические размеры изолируемого объекта;
– требуемая температура на поверхности изоляции.
Как правило, температура на поверхности изоляции принимается:
– 45 °С – в помещениях;
– 60 °С – на открытом воздухе при штукатурном или неметаллическом покровном слое;
– 50-55 °С – при металлическом покровном слое.
Толщина тепловой изоляции , рассчитанная по нормам плотности теплового потока, значительно отличается от толщины тепловой изоляции, выполненной в целях защиты персонала от ожогов.
В табл. 3 приведена толщина тепловой изоляции для цилиндров URSA, отвечающая требованиям безопасной эксплуатации (заданной температуре на поверхности изоляции).

Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов с отрицательными температурами теплоносителя может выполняться:
– в соответствии с технологическими требованиями;
– в целях предотвращения или ограничения испарения теплоносителя, предотвращения конденсации на поверхности изолированного объекта, расположенного в помещении, и предотвращения повышения температуры теплоносителя не выше заданного значения;
– по нормам плотности теплового потока (холодопотери).
Чаще всего для трубопроводов с температурой ниже окружающего воздуха, расположенных в помещении, изоляцию выполняют в целях предотвращения конденсации влаги на поверхности теплоизоляционной конструкции. На величину толщины теплоизоляционного слоя в этом случае влияют относительная влажность окружающего воздуха (f), температура воздуха в помещении (to) и вид защитного покрытия.
Тепловая изоляция должна обеспечить температуру на поверхности изоляции (tк) выше точки росы при температуре и относительной влажности окружающего воздуха (Φ) в помещении.
Допустимый перепад между температурой поверхности изоляции и температурой окружающего воздуха (to – tк) приведен в табл. 4.

Влияние относительной влажности на толщину тепловой изоляции проиллюстрировано в табл. 5, где приведена расчетная толщина изоляции из вспененного каучука марки K-Flex ЕС без покровного слоя при влажности окружающего воздуха 60 и 75 %.

На величину толщины теплоизоляционного слоя для предотвращения конденсации влаги из воздуха на поверхности теплоизоляционной конструкции влияет вид покрытия. При использовании покрытия с высоким коэффициентом излучения (неметаллическое) расчетная толщина изоляции ниже.
В табл. 6 приведена расчетная толщина изоляции из вспененного каучука для трубопроводов, расположенных в помещении с относительной влажностью воздуха 60 %, в конструкции без покрытия и с покрытием алюминиевой фольгой.

Тепловая изоляция трубопроводов холодной воды может выполняться в целях предотвращения:
– конденсации влаги на поверхности трубопровода, расположенного в помещении;
– замерзания воды при остановке ее движения в трубопроводе, расположенном на открытом воздухе. Как правило, это важно для трубопроводов малого диаметра, имеющих малый запас аккумулированного тепла.
Исходными данными для расчета толщины теплоизоляционного слоя для предотвращения замерзания воды при остановке ее движения являются:
а) температура окружающего воздуха;
б) температура вещества до остановки его движения;
в) внутренний и наружный диаметры трубопровода;
г) максимально возможная длительность перерыва в движении вещества;
д) материал стенки трубопровода (его плотность и удельная теплоемкость);
е) теплофизические параметры транспортируемого вещества (плотность, удельная теплоемкость, температура замерзания, скрытая теплота замерзания).
Чем больше диаметр трубопровода и выше температура жидкости, тем меньше вероятность замерзания.
В качестве примера в табл. 7 приведено время до начала замерзания воды в трубопроводах холодного водоснабжения температурой +5 °С, теплоизолированных скорлупами ISOTEC KK-ALK (в соответствии с их номенклатурой) при температуре наружного воздуха –20 и –30 °С.

Если температура окружающего воздуха ниже указанной, то вода в трубопроводе замерзнет быстрее.
Чем больше скорость ветра и ниже температура жидкости (холодной воды) и окружающего воздуха, меньше диаметр трубопровода, тем больше вероятность замерзания жидкости. Уменьшает вероятность замерзания холодной воды применение изолированных неметаллических трубопроводов.

Программа расчета K-PROJECT

Расчетная программа K-PROJECT предназначена для проектирования инженерных систем различного назначения с использованием в конструкции технической изоляции «K-FLEX», покрывных защитных материалов и комплектующих, основываясь на требованиях, содержащихся в нормах технологического проектирования и других нормативных докуметах:

• СП 41-103-2000 «Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов»;
• ГЭСН-2001 Сборник №26 «Теплоизоляционные работы»;
• СП 131.13330.2012 «Строительная климатология». Актуализированная редакция СНиП 23-01-99;
• СП 61.13330.2012 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов». Актуализированная редакция СНиП 41-01-2003;
• ТР 12324 — ТИ.2008 «Изделия теплоизоляционные из каучука «K-FLEX» в конструкциях тепловой изоляции оборудования и трубопроводов.

Программа выполняет следующие типы расчетов:

1. Для трубопроводов:

• Расчет теплового потока при заданной толщине изоляции;
• Расчет изменение температуры теплоносителя при заданной толщине изоляции;
• Расчет температуры на поверхности изоляции при заданной толщине изоляции;
• Расчет времени замерзания теплоносителя при заданной толщине изоляции;
• Расчет толщины изоляции с целью предотвращения образования конденсата на поверхности изоляции.

2. Для плоских поверхностей:

• Расчет теплового потока при заданной толщине изоляции;
• Расчет температуры на поверхности изоляции при заданной толщине изоляции;
• Расчет толщины изоляции с целью предотвращения образования конденсата на поверхности изоляции и другие.

Результаты расчетной программы K-PROJECT могут быть использованы при проектировании конструкций тепловой изоляции оборудования и трубопроводов промышленных предприятий, а также объектов ЖКХ, включая:

• технологические трубопроводы с положительными и отрицательными температурами всех отраслей промышленности;
• трубопроводы тепловых сетей при надземной (на открытом воздухе, подвалах, помещениях) и подземной (в каналах, тоннелях) прокладках;
• трубопроводы систем отопления, горячего и холодного водоснабжения в жилищном и гражданском строительстве, а также на промышленных предприятиях;
• низкотемпературные трубопроводы и оборудование холодильных установок;
• воздуховоды и оборудование систем вентиляции и кондиционирования воздуха;
• газопроводы; нефтепроводы, трубопроводы с нефтепродуктами;
• технологические аппараты предприятий химической, нефтеперерабатывающей, газовой, пищевой, и др. отраслей промышленности резервуары для хранения холодной воды в системах водоснабжения и пожаротушения;
• резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов, мазута, химических веществ и т.д.

В программе реализован модуль расчета коэффициента теплоотдачи в зависимости от температур теплоносителя и окружающей среды, типа покровного слоя и ориентации трубопровода, позволяющий учитывать эти факторы при расчете теплотехнических характеристик.

В обновленной версии программы K-PROJECT 2.0 реализована возможность составлять рабочую документацию согласно ГОСТ 21.405-93 «СПДС. Правила выполнения рабочей документации тепловой изоляции оборудования и трубопроводов»:

• техномонтажная ведомость;
• спецификация оборудования.

При формировании техномонтажной ведомости и спецификации, программа подбирает требуемые типоразмеры теплоизоляционных материалов K-FLEX, рассчитывает необходимое количество покровных материалов и аксессуаров K-FLEX для планируемого монтажа.