Jak vypočítat izolační plochu potrubí?

Účelem tepelných výpočtů sítí je stanovení tloušťky tepelné izolace a poklesu teploty chladiva v daném úseku trasy.

Tloušťka tepelněizolační vrstvy se stanoví podle konkrétních norem tepelných ztrát (tab. 6.10 a 6.11) nebo na základě technicko-ekonomických výpočtů. V tomto případě by tloušťka izolace potrubí daného jmenovitého průměru neměla překročit mezní hodnotu uvedenou v tabulce. 6.12.

Po zvolení tloušťky izolačního materiálu vyráběného v průmyslu je měrná tepelná ztráta délky potrubí l, m, podle vzorce, W/m

kde t_т – průměrná roční teplota chladicí kapaliny, ºС; t_о – průměrná roční teplota okolí (u podzemních instalací – průměrná roční teplota půdy v hloubce uložení potrubí), ºС; R – celkový odpor prostupu tepla, m×ºС/W.

Normy tepelných ztrát pro sítě ohřevu vody, W/m

Průměrná roční teplota chladicí kapaliny, ºC

Normy pro tepelné ztráty při horní instalaci parovodů

Maximální tloušťka izolace tepelných sítí, mm

Způsob pokládky topných sítí

v neprůchodných kanálech

Voda, pára a kondenzát

Jednotrubkové teplovodné potrubí. Celková odolnost proti přenosu tepla při položení tepelného potrubí nad zemí

Odpor tepelné vodivosti tepelné izolace

kde λ_и – tepelná vodivost izolačního materiálu, W/(m×ºС); d_nebo и d_vie – vnější a vnitřní průměry izolace, m.

Tepelný odpor vnějšího povrchu izolace

Součinitel prostupu tepla povrchu izolace je určen empirickým vzorcem, W/(m 2 ∙ºС):

kde υ je rychlost pohybu vzduchu na povrchu izolace, m/s.

Pro podzemní bezpotrubní instalaci topné sítě k určení R také používají vzorec (6.39), pouze místo toho R_н nahradit tepelný odpor zeminy R_gr, který se zjistí z výrazů

na h/d_en ³ 2

kde λ_gr – tepelná vodivost půdy, W/(m×°C). Pro půdy průměrné vlhkosti λ_gr = 1,2 . 2,5 W/(m x °C); h – hloubka osy potrubí, m.

Dvoutrubkové teplovodné potrubí. U dvoutrubkové podzemní bezpotrubní instalace se kolem tepelných trubek v zemi vytvářejí teplotní pole, která vzájemně na sebe působí a pomáhají snižovat tepelné ztráty každou trubkou jednotlivě. Vzájemný vliv jedné trubky na druhou je zohledněn podmíněným dodatečným odporem, určeným vzorcem E. P. Shubina

kde b – vzdálenost mezi osami potrubí, m.

Měrná tepelná ztráta dvoutrubkového teplovodu je určena následujícími rovnicemi, W/m:

READ

Jak získat územní plán pro pozemek prostřednictvím vládních služeb?

pro přívodní potrubí

pro zpětné vedení

kde t₁ и t₂ – návrhové teploty chladicí kapaliny v přívodním a vratném potrubí, ºС.

Při pokládání sítě pod zem v neprůchozích kanálech tepelné toky z každého potrubí ohřívají vzduch v kanále, poté je celkový tepelný tok stěnami kanálu rozptýlen v zemi. Definování R podle vzorce (6.39), místo toho R_н náhradní R_к.

Tepelný odpor kanálu

kde R_slunce – odolnost vůči přenosu tepla ze vzduchu kanálu na jeho vnitřní povrch, m× o C/W;

R_umění. – tepelný odpor stěn kanálu, m×ºС/W:

R_gr – tepelný odpor zeminy obklopující kanál, m×ºС/W; je určen vzorcem (6.43) nebo (6.44) s náhradou d_nebo na d_en; α je součinitel prostupu tepla, W/(m 2 ∙°C), určený vzorcem (6.42), přičemž υ = 0; λ_umění. – tepelná vodivost stěn kanálu, W/(m ×°С); d_en и d_эв – ekvivalentní vnější a vnitřní průměry kanálu určené vzorcem, m:

d_э = 4А/P(6.51)

kde А – plocha (vnější nebo vnitřní) průřez kanálu s jeho vnějším nebo vnitřním obvodem Р.

Při určování tepelných ztrát potrubím se používají stejné vzorce jako pro bezpotrubní instalaci, pouze místo nich t_gr nahradit průměrnou teplotu vzduchu v kanálu t_к. Ve dvoutrubkové topné síti

Hodnota t_к může být blízko teplotě chladicí kapaliny t₂ ve zpětném potrubí. V tomto případě není pokryta tepelnou izolací, což je ekonomicky výhodné.

Po výpočtu měrných tepelných ztrát z potrubí topné sítě porovnejte jejich hodnoty s odpovídajícími normami uvedenými v tabulce. 6.10 a 6.11. V případě neshody s normami se výpočet opakuje pomocí postupných aproximačních metod, přičemž se mění buď tloušťka izolace v přijatelných mezích (viz tabulka 6.12), nebo typ izolačního povlaku.

Pokles teploty chladicí kapaliny – vody podél úseku potrubí délky l, m, se nalézají z rovnice, °C:

kde β je součinitel pro délku potrubí zohledňující tepelné ztráty z neizolovaných kompenzátorů, přírubových spojů a tvarovek. Pro nadzemní instalaci β = 1,25, pro instalaci do kanálu – β = 1,2, pro instalaci bez kanálu – β = 1,15; G_т – průtok chladicí kapaliny, kg/s.

Pokles entalpie chladicí kapaliny – pára, kJ/kg:

Příklad 6.4.Pro celoročně provozovaný úsek dvoutrubkové sítě nadzemního ohřevu vody o délce 80 m určete ekonomicky únosnou tloušťku tepelné izolace z polystyrenových půlválců značky FRP-1 (konstrukční hustota 100 kg/m 3), měrné tepelné ztráty potrubím a pokles teploty chladiva po délce úseku. Vnější průměr obou trubek je 194 mm, průtok chladicí kapaliny je 43,1 kg/s. Průměrná roční teplota chladiva v přívodním potrubí je 65 o C, ve vratném potrubí – 50 o C. Průměrná roční návrhová rychlost větru = 5,7 m/s. Průměrná roční venkovní teplotat_о= +2,7 °C.

READ

Jak odstranit nepříjemný zápach z nábytku?

Řešení.Minimální tloušťka průmyslově vyráběných půlválců je 30 mm (příloha). Tuto tloušťku izolace stanovíme pro předběžný výpočet.

Vnější průměr izolace:

d_nebo= 0,194 + 2 = 0,03.

Tepelná vodivost izolace podle aplikace:

pro přívodní potrubí

_in= 0,043 + 0,00019(65+40)/2 = 0,053 W/m× o C,

pro zpětné vedení

_io= 0,043 + 0,00019 (50 + 40)/2 = 0,0516 W/m × C.

Tepelná vodivost izolační odpor podle (6.40) přívodního potrubí

Součinitel prostupu tepla povrchu izolace dle (6.42)

Tepelný odpor vnějšího povrchu izolace:

R_н= 1/3,14 · 0,254 · 21,7 = 0,044 mxºС/W.

Celkový odpor při přestupu tepla přívodního potrubí:

R n = 0,809 + 0,058 = 0,856 mxºС/W.

R o = 0,831 + 0,058 = 0,875 mxºС/W.

Měrné tepelné ztráty podél (6.38) přívodního potrubí

q_п= (65 – 2,7)/0,856 = 72,8 W/m,

q_о= (50 – 2,7)/0,875 = 54 W/m.

Hodnoty tepelných ztrát pro přívodní i vratné potrubí jsou vyšší než normy pro daný průměr potrubí uvedené v tabulce 6.10. Tloušťku izolační vrstvy volíme pro přívodní potrubí – 50 mm a vratné potrubí – 40 mm.

Pojďme to přepočítat

= 1/3,14 0,294 21,7 = 0,050 m× o C/W,

= 1/3,14 0,274 21,7 = 0,053 m× o C/W,

R n = 1,249 + 0,050 = 1,299 m× o C/W,

R o = 1,065 + 0,053 = 1,118 m× o C/W,

q_п= (65 – 2,7)/1,299 = 47,9 W/m,

q_о = (50 – 2,7)/1,118 = 42,3 W/m.

Tyto hodnoty tepelných ztrát jsou pod normou pro daný průměr potrubí. Tloušťka izolace je výrazně menší než maximální tloušťka pro daný průměr potrubí (tabulka 6.12). Podle těchto parametrů se tedy správně volí tloušťka tepelné izolace.

Pokles teploty chladicí kapaliny po délce úseku je určen vzorcem (6.53) přívodního potrubí:

Příklad 6.5.Určete, jak se mění měrné tepelné ztráty potrubí, pokud jsou uložena v neprůchozím betonovém kanálu. Hloubka os potrubíh= 1,5 m. Písčitá půda (2000 kg/m3), mokrá (tepelná vodivost λ_gr= 2,0 W/m o C, teplota v hloubce uložení potrubít_gr= 5 °C). Tepelná vodivost betonu ve vlhkém prostředí λ_umění.= 1,86 W/m o C.

Řešení.Pomocí vzorce (6.51) určíme ekvivalentní vnější a vnitřní průměr kanálu (obr. 6.4)