Расчет толщины тепловой изоляции

2.9.1. Расчет толщины тепловой изоляции для двухтрубной тепловой сети, проложенной в канале

Для расчета толщины тепловой изоляции для сети, проложенной в канале, примем канал типа КЛП 120x60 для трубопровода с наружным диаметром d _н = 325 мм. Глубина заложения канала h _к = 1,0 м. Среднегодовая температура грунта на глубине заложения оси трубопроводов t _е = 5 ⁰С. Теплопроводность грунта l_гр = 2,0 Вт/м град. В качестве тепловой изоляции используем маты из стеклянного штапельного волокна с защитным покрытием из стеклопластика рулонного РСТ. Среднегодовая температура теплоносителя в подающем трубопроводе t₁ = 90 ⁰С, в обратном t₂ = 50 ⁰С.

По формуле (1.73) определим внутренний d _вэ и наружный d _нэ эквивалентные диаметры канала по внутренним (1,2´0,6м) и наружным (1,45´0,78м) размерам его поперечного сечения:

;

.

Определим по формуле (1.72) термическое сопротивление поверхности канала R _пк:

.

Определим по формуле (1.74) термическое сопротивление стенки канала R _к, приняв коэффициент теплопроводности железобетона l_ст = 2,04 Вт/м град:

.

Определим по формуле (1.75) при глубине заложения оси труб h = 1,3 м и теплопроводности грунта l_гр = 2,0 Вт/м∙град термическое сопротивление грунта R _гр:

;

.

Приняв температуру поверхности теплоизоляции 40 ⁰С, определим средние температуры теплоизоляционных слоев подающего t _тп и обратного t _то трубопроводов согласно [ 5, Прил.1]:

;

.

Определим также, согласно [5, прил.1] коэффициенты теплопроводности тепловой изоляции (матов из стеклянного штапельного волокна) для подающего , и обратного трубопроводов:

;

.

Определим по формуле (1.71) термическое сопротивление поверхности теплоизоляционного слоя, :

;

Примем по приложению 10 нормируемые линейные плотности тепловых потоков для подающего q ₁₁ = 60 Вт/м и обратного q ₁₂ = 24 Вт/м трубопроводов. По формуле (1.67) определим суммарные термические сопротивления для подающего R _{tot 1} и обратного R_{tot 2} трубопроводов при К ₁ = 1 (см. приложение 11):

;

.

Определим коэффициенты взаимного влияния температурных полей подающего и обратного трубопроводов:

;

.

Определим требуемые термические сопротивления слоёв для подающего R _кп и обратного R _ко трубопроводов:

;

;

;

.

Определим значения В для подающего и обратного трубопроводов:

;

.

Определим требуемые толщины слоев тепловой изоляции для подающего d_к1 и обратного d_к2:

;

.

Принимаем толщину основного слоя изоляции для падающего и обратного трубопроводов, равной 80 мм.

2.9.2. Расчет толщины армопенобетонной тепловой изоляции для двухтрубной тепловой сети при бесканальной прокладке в маловлажных грунтах

Рассчитаем толщину армопенобетонной тепловой изоляии для трубопровода с наружным диаметром d _н = 159 мм, коэффициентом теплопроводности армопенобетона l_к, равным 0,05 Вт/(м×⁰С). Среднегодовая температура теплоносителя в подающем трубопроводе t₁ = 90 ⁰С, в обратном t₂ = 50 ⁰С. Глубина заложения оси трубопроводов h = 1,3 м. Среднегодовая температура грунта на глубине заложения оси трубопроводов t_е = 4 ⁰С. Коэффициент теплопроводности грунта l_гр = 2,0 Вт/(м×⁰С).

Зададимся предварительно толщиной слоя изоляции на подающем трубопроводе = 0,04 м и на обратном = 0,03 м. Определим наружные диаметры подающего и обратного трубопроводов с учетом толщины изоляции и защитного покровного слоя d_п = 0,005 м:

;

.

Определим термическое сопротивление грунта для подающего R _гр1 и обратного R _гр2 теплопроводов м∙град/Вт:

;

.

По приложению 10 определим нормируемые плотности теплового потока для подающего q _е1 = 42 Вт/м и обратного q _е2 = 17 Вт/м теплопроводов. Определим коэффициенты взаимного влияния температурных полей для подающего y₁ и обратного y₂ трубопроводов:

;

.

Определим добавочные термосопротивления, учитывающие взаимное влияние теплопроводов для подающего R ₀₁ и обратного R ₀₂, м∙град/Вт, теплопроводов при расстоянии между осями труб В = 0,5 м:

;

.

Определим суммарные термосопротивления для подающего R_{tot 1} и обратного R_tot2 трубопроводов при К ₁ = 1 (см. приложение 11):

;

.

Определим требуемые термические сопротивления слоев изоляции для подающего R _к1 и обратного R _к2 теплопроводов:

м∙град /Вт;

м∙град /Вт.

Определим толщину слоев изоляции для подающего d_к1 и обратного d_к2 теплопроводов:

;

.

Принимаем толщину основного слоя изоляции для падающего и обратного трубопроводов, равной 80 мм.

2.9.3. Расчет толщины тепловой изоляции из минераловатных полуцилиндров двухтрубной прокладки тепловой сети

Рассчитаем толщину тепловой изоляции для трубопровода с наружным диаметром d _н = 159 мм в техподполье. Среднегодовые температуры теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах соответственно примем t₁ = 86 ⁰С, t₂ = 48 ⁰С. Среднегодовая температура воздуха в техподполье t _е = 5 ⁰С.

Определим в соответствии с требованиями [5] среднюю температуру слоя изоляции t _т и коэффициент теплопроводности для подающего l_к1 и обратного l_к2 теплопроводов:

Для подающего теплопровода:

;

Вт/м ⁰С.

Для обратного теплопровода:

;

Вт/м ⁰С.

По приложению 10 определим нормируемые плотности теплового потока для подающего q_е1 = 42 Вт/м и обратного q_е2 = 23 Вт/м теплопроводов. При значении К₁ = 1 (см. прил. 11) определим по формуле (1.67) суммарные термические сопротивления для подающего R_{tot 1} и обратного R_{tot 2} трубопроводов:

;

.

Приняв предварительно толщину слоя изоляции для подающего трубопровода = 0,05 м и для обратного трубопровода = 0,03 м, определим по формуле (1.71) термическое сопротивление поверхности изоляционного слоя для подающего и обратного теплопроводов при коэффициенте теплоотдачи a = 10 Вт/м² ∙ ⁰С:

;

.

Определим требуемые термосопротивления слоев изоляции для подающего и обратного теплопроводов:

;

.

Определим величину В для подающего и обратного теплопроводов:

;

.

Определим требуемую толщину слоев изоляции для подающего и обратного теплопроводов:

;

.

Принимаем толщину основного слоя изоляции для падающей и обратной трубопроводов и равной 90 мм.