Толщина изоляции определяется техническими и технико- экономическими соображениями. Технические соображения связаны с тем, что заданная по техническому заданию температура должна иметь строго определенное значение в определенных точках теплопровода (холодопровода) и должны быть строго выдержанны теплопотерь (теплопритоков), при этом могут быть ограничения, когда температура поверхности изоляции не должна превышать строго определенное значение (например 40°С в рабочих помещениях) или не должна быть ниже температуры точки росы tР при транспортировке по трубопроводу холодоносителя. Последнее требование связано с тем, что при температуре tР на поверхности теплоизоляции конденсируется влага, которая может впитываться в пористую изоляцию, что приводит к ухудшению ее качества. На основании всех технических требований определяется минимальная толщина теплоизоляции. Вопросы целесообразности разности увеличения ее толщины решается техникоэкономическим расчетом. Рассмотрим перенос тепла через боковую стенку трубы, когда теплообмен между поверхностью изоляции и окружающей средой осуществляется конвективным путем. Выражение для теплового потока имеет вид: q=∆t/R здесь ∆t – перепад температур между температурой теплоносителя в трубе окружающей средой, °С; R – общее термическое сопротивление, (м2·К/Вт); Сопротивление R учитывает термическое сопротивление непосредственно изоляции Rк (R=Rи +Rк). Пренебрегая термическим сопротивлением выражение для R запишем в виде: R=(dт / 2λ)·ln(dн / dт)+(dт / αdн) Здесь α - коэффициент теплообмена между окружающей средой и поверхностью изоляции, Вт / (м2·К); dт – наружный диаметр трубопровода, м; dн – диаметр теплоизоляции, м;
При рассмотрении вопросов энергосбережения конкретной трубы, когда известны и фиксированы λ, dт , α и ∆t встает вопрос о выборе наиболее рациональной толщины теплоизоляции. Для этого строится зависимость термического сопротивления R от толщины изоляции рис.
Следует отметить, что при естественной конвекции α зависит от температуры поверхности изоляции, которая меняется с изменением dн , однако она меняется незначительно и при инженерных расчетах может быть вычислена по температуре теплоносителя. для более точных расчетов проводится итерация. При малых значениях dн (dн< dкр) термическое сопротивление изоляционного слоя не велико, а термическое сопротивление поверхности значительно. При dн > dкр наоборот, лимитирующей составляющей вляется Rиз , а Rк мало. Из рис. 2. видно, что при dн< dкр увеличение толщины теплоизоляции дает отрицательный эффект, т.е. термическое сопротивление R уменьшается и тепловые потери увеличиваются. В большинстве прикладных задач dн > dкр , т.к. при малых dн температура поверхности обычно высока и не удовлетворяет условиям технического задания. Значение dкр определяется по уравнению | | из условия δR / dкр = 0 и имеет вид dкр=(2 λ) / α . Как уже упоминалось выше по техническому заданию могут иметь ограничения по температуре поверхности изоляции tи . Эта температура может быть определена из уравнения теплового баланса. При стационарной работе теплопровода тепло передаваемое от горячего теплоносителя с температурой tг к поверхности изоляции с температурой tи равно теплу, которое передается от поверхности изоляции в окружающую среду с температурой t0. Для однослойной теплоизоляции, пренебрегая термическим сопротивлением стенки трубы получаем:
((tг- tи) / ((dт / 2λ)·ln(dн /dт)))=(((tи- t0)·α·dи) / dт)
По данному уравнению можно найти минимально допустимый диаметр теплоизоляции, при котором, например, температура поверхности изоляции tи не превышает заданную по техническому заданию. Как уже упоминалось выше, при транспортировке холодоносителя температура поверхности изоляции не должна быть ниже температуры точки росы tр. рассуждая аналогично предыдущему в этом случае можно получить: ((tр- tх) / ((dт / 2λ)·ln(dн /dт)))=(((t0- tр)·α·c) / dт) где tх – температура холодного теплоносителя.
Зная значение tр по данному уравнению можно найти минимальный диаметр теплоизоляции dмин при котором начинается выпадение влаги из воздуха окружающей среды на поверхности изоляции. Для надежности работы холодопровода необходимо, чтобы диаметр dи был более dмин..
Поможем написать любую работу на аналогичную тему