ТР 12312-ТИ.2006: Сегменты и полуцилиндры из экструзионного пенополистирола ПЕНОПЛЭКС® в конструкциях тепловой изоляции трубопроводов. Рекомендации по применению с альбомом технических решений

Терминология ТР 12312-ТИ.2006: Сегменты и полуцилиндры из экструзионного пенополистирола ПЕНОПЛЭКС® в конструкциях тепловой изоляции трубопроводов. Рекомендации по применению с альбомом технических решений:

7.8. Пример расчета требуемой толщины тепловой изоляции из пенополистирола ПЕНОПЛЭКС^® марки 35.

1. Исходные данные.

Определить требуемую толщину тепловой изоляции из пенополистирола ПЕНОПЛЭКС^® марки 35 в конструкции тепловой изоляции трубопровода наружным диаметром 57 мм с температурой теплоносителя 115°С при числе часов работы более 5000. Трубопровод расположен на открытом воздухе в г. Ярославле.

В соответствии с таблицей 2 ГОСТ 10499-95;

- маты из стеклянного штапельного волокна на синтетическом связующем ТУ 5763-001-71451657-2004;

- цилиндры из стеклянного штапельного волокна на синтетическом связующем ТУ 5763-003-00287697-2003;

- цилиндры из минеральной ваты на синтетическом связующем производства ЗАО «Минеральная Вата» или ЗАО «ИЗОРОК»;

- плиты мягкие из базальтового волокна;

- материал базальтовый огнезащитный МБОР без обкладок.

Для внутреннего слоя принимается полотно стекловолокнистое холстопрошивное марки ПСХ-Т или иглопробивное, так как при этом может быть принята любая необходимая толщина предохранительного слоя.

3. Принимаем междуслойную температуру t_cp1 = 70°C (с запасом)

4. Определение необходимой толщины предохранительного слоя из полотна ПСХ-Т.

Коэффициент теплопроводности полотна холстопрошивного определяется при средней температуре теплоизоляционного слоя по формуле:

λ_из1 = 0,047+0,00023∙t_ср1, где t_ср1 = 0,5 (t_m + t₁,₂) = 0,5 (115 + 70) = 92,5°С.

тогда λ_из1 = 0,047+0,00023∙92,5 = 0,0683 Вт/(м∙°С).

Толщина внутреннего слоя определяется по формулам 7.5. и 6.1.2.

по таблицам натуральных логарифмов определяется отношение

отсюда

 м

Наружный диаметр первого слоя тепловой изоляции: 57 + 2∙26 = 109 мм.

Ближайший типоразмер полуцилиндров из пенополистирола ПЕНОПЛЭКС^® имеет внутренний диаметр 115 мм (для трубопроводов 108 мм).

Принимаем толщину первого слоя тепловой изоляции 29 мм

5. Толщина наружного слоя из пенополистирола ПЕНОПЛЭКС^® определяется по формулам 6.1.1. и 6.1.2. с учетом того, что d_из1 = 0,115 м.

Расчетная теплопроводность экструдированного пенополистирола марки 35 при средне температуре теплоизоляционного слоя:

λ_из2 = 0,03 + 0,00014∙(t_cp2 - 25),

где t_cр2 = 0,5∙(t_1,2 + t_П) = 0,5∙(70 + 3,2) = 36,6°С.

Примечание. Здесь ориентировочно температура поверхности принимается равной температуре окружающего воздуха, хотя на самом деле она будет несколько выше. Температура поверхности может быть уточнена после определения толщины наружного слоя и всей конструкции в целом.

λ_из2 = 0,03 + 0,00014∙(t_cp2 - 25) = 0,03 + 0,00014∙(36,6 - 25) = 0,0316 Вт/(м∙°С).

Толщину теплоизоляционного слоя из пенополистирола ПЕНОПЛЭКС^® определяют по формуле:

Примечание. Наружный диаметр теплоизоляционной конструкции неизвестен и принимается ориентировочно 0,175 м. На точность расчета это влияет не значительно. Толщина изоляции и наружный диаметр конструкции уточняются в процессе расчета.

По таблицам натуральных логарифмов определяется отношение ,

отсюда:

 м

Так как полуцилиндры с внутренним диаметром 115 мм толщиной 31 мм не выпускаются принимаем толщину изоляции из пенополистирола ПЕНОПЛЭКС^® марки 35 равной 40 мм.

6. Предварительно принимаем следующую теплоизоляционную конструкцию:

- первый (внутренний) слой тепловой изоляции из полотна из стекловолокнистого холстопрошивного 29 мм;

- второй слой (наружный) из пенополистирола ПЕНОПЛЭКС марки 35 - 40 мм (цилиндры 108 - 40);

- покровный слой из алюминиевого листа толщиной 0,5 мм.

Для заданной конструкции определяем плотность теплового потока и междуслойную температуру при среднегодовой температуре окружающего воздуха.

7. Плотность теплового потока определяют по формуле 7.1. без учета термического сопротивления теплоотдачи от теплоносителя к стенке трубопровода.

Плотность теплового потока не превышает нормативного значения по title="Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов" и отличается от заданной примерно на 8 %.

Междуслойная температура определяется при плотности теплового потока 25,7 Вт/м по формуле 7.3.

или по формуле 7.2.:

что незначительно отличается от заданных параметров.

8. Проверка междуслойной температуры при температуре окружающего воздуха 23,2°С (средняя максимальная самого жаркого месяца для г. Ярославля).

Расчетный коэффициент теплоотдачи от металлического покрытия к окружающему воздуху в отсутствии ветра принимаем α_н = 6 Вт/(м² °С).

Междуслойная температура может находится в пределах 80 - 75°С.

Если предположить, что междуслойная температура равна 75°С:

коэффициент теплопроводности внутреннего слоя из полотна холстопрошивного ПСХ-Т при этом будет равен λ_из1 = 0,047+0,00023∙(115 + 75)∙0,5 = 0,0689 Вт/(м∙°С).

коэффициент теплопроводности наружного слоя из пенополистирола ПЕНОПЛЭКС^® марки 35 будет равен λ_из2 = 0,03 + 0,00014∙[(75 + 25)∙0,5 - 25] = 0,0335 Вт/(м∙°С).

При этом плотность теплового потока по формуле 7.1.:

Междуслойная температура определяется по формулам 7.2. или 7.3.:

Так как значение междуслойной температуры значительно отличается от принятой, необходимо расчет повторить.

9. Задаем значение междуслойной температуры 81°С.

коэффициент теплопроводности внутреннего слоя из полотна холстопрошивного ПСХ-Т при этом будет равен λ_из1= 0,047 + 0,00023∙(115 + 81)∙0,5 = 0,0695 Вт/(м∙°С).

коэффициент теплопроводности наружного слоя из пенополистирола ПЕНОПЛЭКС^® марки 35 будет равен λ_из2 = 0,03 + 0,00014∙[(81 + 25)∙0,5 - 25] = 0,0357 Вт/(м∙°С).

При этом плотность теплового потока по формуле 7.1.:

Междуслойная температура определяется по формулам 7.2. или 7.3.:

что достаточно близко к заданному значению междуслойной температуры 81°С.

Таким образом получено, что при средней максимальной температуре самого жаркого месяца 23,2°С междуслойная температура находится в пределах 80-81°С.

Хотя это несколько превышает допустимую температуру применения экструдированного пенополистирола ПЕНОПЛЭКС^®, в связи с тем, что указанная температура может держаться незначительное время, а конструкция обладает некоторой тепловой инерцией, с учетом возможности изменения коэффициента теплоотдачи (наличие ветра), можно принять следующую конструкцию тепловой изоляции:

– первый (предохранительный) слой: полотно стекловолокнистое холстопрошивное марки ПСХ-Т толщиной 29 мм.

– второй (наружный) слой: полуцилиндры из экструдированного пенополистирола ПЕНОПЛЭКС® внутренним диаметром 115 мм толщиной 40 мм.

– покровный слой: алюминиевый лист толщиной 0,5 мм.

1. Полуцилиндры ПЕНОПЛЭКС^®

1. Засыпка

Определения термина из разных документов: Пример расчета

6.2.7. Примеры расчета толщины тепловой изоляции из экструзионного пенополистирола ПЕНОПЛЭКС марки 35 в конструкции с покровным слоем из алюминиевого листа при расположении на открытом воздухе и в помещении.

Определения термина из разных документов: Примеры расчета