Расчет экранной изоляции трубопроводов систем теплоснабжения

ППУ – это современный материал, который является достаточно популярным для устройства теплоизоляции. Одним из его главных качеств является низкий коэффициент теплопроводности. Утепление пенополиуретаном позволяет снизить теплопотери примерно на 10–15 %. Предельная температура, которую выдерживает данный материал, различается в зависимости от его марки. Обычно этот параметр находится в пределах +80…+200 °C. Чтобы защитить слой ППУ от перегрева, на его внутреннюю поверхность наносится алюминиевая фольга на внутреннюю поверхность скорлупы. До нанесения экранной теплоизоляции на трубопровод выполняется ее расчет.

Ход работы

Между скорлупами и трубами возникает воздушный зазор. Его величина сказывается на разнице температур между слоем пенополиуретана и поверхностью трубопровода.

На рисунке-схеме можно видеть, как происходит теплообмен в трубопроводе.

В данном примере приводится расчет толщины теплоизоляциии из ППУ для трубопроводов на открытом воздухе. Диапазон температуры теплоносителя – +100…+150 °C. В качестве коэффициента теплоотдачи от наружного слоя изоляции принимается значение 29 Вт/(м·K). Постановка задачи выглядит следующим образом:

q1 – плотность теплового потока, который проходит через конструкцию, Вт/м.

t0 – температура окружающей среды, принимаемая равной средней температуре отопительного периода.

t – температура теплоносителя, °C.

λ, λиз1, λиз2 – коэффициент теплопроводности материала самого трубопровода, воздушной прослойки и ППУ, Вт/(м·K).

dн – наружный диаметр трубопровода, м.

dy – условный диаметр трубопровода, м.

dиз1, dиз2 – внутренний и наружный диаметр пенополиуретановой скорлупы.

Чтобы определить коэффициент теплопроводности прослойки воздуха, необходимо учитывать теплопередачу излучением и конвекцию:

 – толщина воздушной прослойки, м.

 – коэффициент конвекции, учитывающий влияние естественной конвекции, >= 1.

λ_м – значение коэффициента теплопроводности воздуха, Вт/(м·K).

 – коэффициент теплоотдачи излучением, Вт/(м·K).

Чтобы найти коэффициент конвекции, используется критериальное уравнение М. А. Михеева. В нем за определяющий размер принимается толщина прослойки, за определяющую температуру – средняя температура воздушной прослойки. Pr представляет собой критерий Прандтля.

 – коэффициент кинематической вязкости воздуха, м²/с.

g – ускорение свободного падения, м²/с.

 – средняя температура воздуха в прослойке, °C.

 

 – коэффициент объемного расширения воздуха, 1/°К.

 

 – разность температур поверхностей слоев, °C.

 

– приведенная степень черноты для системы параллельных пластин со степенями черноты  .

 – температуры поверхностей пластин, °К.

 

– коэффициент излучения абсолютного черного тела.

 

На данном графике представлена зависимость перепада температур дельта t от толщины воздушного зазора при d_у = 0,82 м.

Таким образом, толщина слоя теплоизоляции из материала марки ППУ-110 составила 16 мм.

Для заказа расчета изоляции и услуг по утеплению при помощи пенополиуретана обратитесь к нам по телефону или напишите на электронную почту. Вы можете задать любые вопросы и получить больше информации, связавшись с менеджерами компании «Полисфера» любым удобным из предложенных на сайте способом.