РАСЧЕТ ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩЕГО ЭКРАНА




Промышленная теплозащита достигается герметиза­цией оборудования, максимальной механи­зацией и автоматизацией технологических процессов с выводом работающих из «горя­чих зон» (дистанционное управление), оп­тимальным размещением оборудования и рабочих мест, автоматическим контролем и сигнализацией, применением средств кол­лективной и индивидуальной защиты.

Для защиты от теплового излучения и высоких температур воздуха применяются следующие коллективные теплозащитные средства: теплоизоляция поверхностей ис­точников излучения теплоты; экранирова­ние источников либо рабочих мест; воз­душное душирование; радиационное охлаж­дение; мелкодисперсное распыление воды; общеобменная вентиляция или кондициони­рование воздуха. Общеобменной вентиляции при этом отводится ограничен­ная роль — доведение условий труда до комфортных с минимальными эксплуата­ционными затратами.

Выбор теплозащитных средств в каждом отдельном случае должен осуществляться по максимальным значениям эффективно­сти с учетом требований эргономики, тех­нической эстетики, безопасности для дан­ного процесса или вида работ и технико-экономического обоснования. Установлен­ные в цехе теплозащитные средства долж­ны быть простыми в изготовлении и мон­таже, удобными для обслуживания; не за­труднять осмотр, чистку, смазку агрегатов; обеспечивать полную гарантию безопасно­сти работы; обладать необходимой проч­ностью; иметь минимальные эксплуатацион­ные расходы.

Теплоизоляция горячих поверхностей (пе­чей, сосудов и трубопроводов с горячими газами и жидкостями) снижает темпера­туру излучающей поверхности и уменьшает как общее выделение теплоты, так и лучи­стую его часть. Кроме улучшения условий труда теплоизоляция уменьшает тепловые потери оборудования, снижает расходы топ­лива (электроэнергии, пара) и приводит к увеличению производительности агрегатов. Следует иметь в виду, что теплоизоляция, повышая рабочую температуру изолирован­ных элементов, может резко сократить срок их службы. Решение о теплоизоляции должно быть проверено расчетом рабочей температуры изолированных элементов. Если она окажется выше предельно допустимой, защита от тепловых излучений должна осуществляться другими способами.

Ассортимент теплоизоляционных материа­лов разнообразен. Обычно для теплоизоля­ции применяются материалы, теплопровод­ность λ которых при температурах 50— 100°С меньше 0,2 Вт/(м-К). При выборе материала для теплоизоляции необходимо принимать во внимание механические свой­ства материалов, а также их способность выдерживать высокую температуру. Если температура изолируемого объекта высо­кая, то обычно применяется многослойная изоляция: сначала ставится материал, вы­держивающей высокую температуру (так называемый высокотемпературный слой), а затем уже более эффективный материал с точки зрения теплоизоляционных свойств. При этом толщина «высокотемпературного слоя» выбирается из тех условий, чтобы температура на его поверхности не превышала предельную температуру приме­нения следующего слоя. В табл. 1 приве­дены характеристики различных теплоизоляционных ма­териалов и конструкций.

 

Таблица 1

Характеристики и расчетные формулы для определения коэффициента теплопроводности теплоизоляционных материалов

 

  Материал изоляционного слоя конструкции Объемная масса изоля­ционного слоя, кг/м2 Максимальная температура применения изоляционной конструкции, °С Формула для определе­ния коэффициента теп­лопроводности в ккал/(ч·м·°С)
Альфоль: гофрированный 20 - 40   λ = 0,051+0,00022 tср
гладкий 20 - 40   λ =0,046+0,00019 t ср
Асбестовый матрац: заполненный совелитом         λ =0,075+0,0001 tср
заполненный стекловолокном     λ =0,05 + 0,0002 t ср
заполненный верми­кулитом     λ =0,07+0,0002 t ср
Асбестовая ткань в несколько слоев 500—600 С хлопком 200 Без хлопка 150 λ = 0,11+0,00022 tср
Асбопухшнур     λ =0,08+0,00017 tcp
Мастичные материалы: асбозурит марки 600     λ =0,14 + 0,00015 t ср
асботермит     λ =0,11+0,00009 tср
совелит     λ =0,085+0,00009 tср
ньювель     λ =0,066+0,00009 t ср
Войлок: строительный отеплительный       λ =0,038 + О,00016 t ср λ =0,045 + 0,00017 t ср
Вулканитовые изделия (плиты, сегменты, скорлупы): марки 350.....         λ =0,067 + 0,00016 t ср
Минеральная вата в набивку под сетку по опорным кольцам из теплоизоляционного материала: марки 75       λ =0,038 + 0,00025 t ср
марки 100     λ =0,04 + 0,0002 t ср
марки 125     λ =0,042 + 0,00018 t ср
марки 150     λ =0,046 + 0,00016 t ср
Стекловатные маты на син­тетической связке: марки35             λ =0,034 + 0,00035 t ср
марки 50     λ =0,036 + 0,0003 t ср
Совелитовые изделия (плиты, сегменты из плит, скорлупы): марки 350 марки 400     λ =0,065 + 0,00016 t ср λ =0,067 + 0,00016 t ср

 

Конструктивно теплоизоляция может быть мастичной, оберточной, засыпной, из штуч­ных изделий и смешанной. Мастичная изо­ляция осуществляется путем нанесения на горячую поверхность изолируемого объекта изоляционной мастики. Мастичную изоля­цию можно применять на объектах любой конфигурации. Оберточная изоляция изго­товляется из волокнистых материалов — асбестовая ткань, минеральная вата, вой­лок и др. Наиболее пригодна оберточная изоляция для трубопроводов. Засыпную изоляцию используют в основном при про­кладке трубопроводов в каналах и коробах там, где требуется большая толщина изо­ляционного слоя или при изготовлении теп­лоизоляционных панелей. Теплоизоляцию штучными или формованными изделиями, скорлупами применяют для облегчения ра­бот. Смешанная изоляция состоит из не­скольких слоев. В первом слое обычно уста­навливают штучные изделия. Наружный слой изготовляют из мастичной или обер­точной изоляции. Целесообразно устраивать алюминиевые кожухи снаружи теплоизоля­ции. Затраты на устройство кожухов бы­стро окупаются вследствие уменьшения тепловых потерь на излучение и повышения долговечности изоляции под кожухом.

Основной задачей расчетов тепловой изоляции является опреде­ление потерь тепла и температур в изоляционном слое при заданной изоляционной конструкции или толщине изоляционного слоя, удов­летворяющих определенным требованиям. Эти требования в большинстве случаев диктуются условиями производственного процесса изолируемой установки. Но в том случае, когда тепловая потеря изолированного объекта не регламентирована, а изоляция необходима как средство, обеспечивающее нормальную температуру воздуха в рабочих помещениях или предохраняющее обслуживаю­щий персонал от ожогов, обычно толщину изоляционного слоя определяют по заданной температуре на поверхности изоляции. В таких случаях температура на поверх­ности изоляции tk принимается равной: 35 °С при температуре внутри ис­точника теплоты до 373 К (100°С) и 45 °С при температуре внутри источника теплоты выше 100°С в закрытых рабочих помещениях, 60 °С на открытом воздухе и в открытых помещениях при штукатурном покровном слое и 50—55 ° С при металлическом.

Расчетные формулы для плоской стенки значительно проще фор­мул для цилиндрических объектов. Обычно формулы плоской стенки можно применять, если диаметр изолируемой стенки равен 2 м и более.

Для плоской поверхности толщину изоляционного слоя δиз, м, опре­деляют по формуле

, (1)

где t – температура теплоносителя, °С;

tк —температура наружной поверхности изоляционной конст­рукции, °С;

tн — температура окружающего воздуха, °С;

αн - коэффициент теплоотдачи от поверхности изоляции в окружающий воздух.

Дляцилиндрической поверхности пользуются формулой

, (2)

где dk - наружный диаметр изоляционной конструкции, м;

dн - наружный диаметр изолируемого объекта, м.

После определения по хlпх значения (таблица 2)толщину изоляции находят по формуле (3).

, м (3)

В зависимости от условий расчета коэффициент теплоотдачи от поверхности изоляции в окружающий воздух αн определяют по приближенным формулам (4) - (7). При этом обычно температура окружающего воздуха принимается максимальной.

Если температура теплоотдающей поверхности находится в диапазоне 0—150°С и коэффициент излучения в пределах 4—4,6 ккал/(ч·м2·°К4), то

для плоской поверхности, находящейся в помещении,

αн = 8,4 +0,06 (tк— tн), (4)

для цилиндрической поверхности, находящейся в помещении,

αн = 8,1 +0,045 (tк— tн). (5)

Для поверхности с коэффициентом излучения 1-2 ккал/(ч·м2·°К4) [оцинкованная сталь, листы алюминиевых сплавов и алюминия с оксидной пленкой], находящейся в помещении,

αн = 4,5 + 0,052 (tк— tн). (6)

Для объектов, находящихся на открытом воздухе,

αн = 10+6 (7)

где ωв — скорость ветра в м/сек.

Таблица 2

Значения функций хlпх

x хlпх x хlпх x хlпх x хlпх
1,00 0,000 1,255 0,285 1,72 0,932 2,23 1,791
1,005 O,005 1,26 0,291 1, 73 0,949 2,24 1,805
1,01 0,01005 1,265 0,298 1,74 0,965 2,25 1,825
1,015 0,01515 1,27 0,304 1,75 0,980 2,26 1,811
1,02 0,0202 1,275 0,309 1,76 0,994 2,27 1,861
1,025 0,0253 1,28 0,316 1,77 1,011 2,28 1,880
1,03 0,0304 1,285 0,322 1,78 1,029 2,29 1,899
1,035 0,0356 1,29 0,328 1,79 1,040 2,30 1,920
1,04 0,0407 1,295 0,334 1,80 1,059 2,31 1,935
1,045 0,046 1,30 0,340 1,81 1,078 2,32 1,955
1,05 0,0512 1,31 0,354 1,82 1,089 2,33 1,970
1,055 0,0565 1,32 0,367 1,83 1,108 2,34 1,990
x хlпх x хlпх x хlпх x хlпх
1.06 0,0617 1,33 0,380 1,84 1,124 2,35 2,007
1,065 0,067 1,34 0,393 1,85 1,138 2,36 2,027
1,07 0,0724 1,35 0,405 1,86 1,152 2,37 2,042
1,075 0,0777 1,36 0,417 1,87 1,169 2,38 2,062
1,08 0,0831 1,37 0,432 1,88 1,185 2,39 2,080
1,085 0,0885 1,38 0,445 1,89 1,205 2,40 2,100
1,09 0,0946 1,39 0,457 1,90 1,220 2,11 2,120
1,095 0,0994 1,40 0,470 1,91 1,235 2,42 2,140
1,10 0,1018 1,41 0,485 1,92 1,251 2,43 2,160
1,105 0,110 1,42 0,499 1,93 1,270 2,44 2,180
1,11 0,1162 1,43 0,512 1,94 1,288 2,45 2,195
1,115 0,1210 1,44 0,526 1,95 1,302 2,46 2,217
1,12 0,1270 1,45 0,539 1,96 1,318 2,47 2,233
1,125 0,1327 1,46 0,552 1,97 1,335 2,48 2,252
1,13 0,1380 1,47 0,565 1,98 1,351 2,49 2,270
1,135 0,1430 1,48 0, 580 1,99 1,369 2,50 2,290
1,14 0,1492 1,49 0,594 2,00 1,386 2,51 2,310
1,145 0,1545 1,50 0,607 2,01 1,401 2,52 2,328
1,15 0,1607 1,51 0,622 2,02 1,419 2,53 2,344
1,155 0,1665 1,52 0,637 2,03 1,439 2.54 2,367
1,16 0,1721 1,53 0,650 2,04 1,455 2.55 2,385
1,165 0,1772 1,54 0,665 2,05 1,171 2,56 2,405
1,17 0,1837 1,55 0,679 2,06 1,188 2,57 2,425
1,175 0,1890 1,56 0,695 2,07 1,507 2,58 2,414
1,18 0, 1958 1,57 0,707 2,08 1,520 2,59 2,462
1,185 0,201 1,58 0,722 2,09 1,5 12 2,60 2,480
1,19 0,207 1,59 0,737 2,10 1,559 2,61 2,503
1,195 0,213 1,10 0,751 2.11 1,579 2,62 2,521
1,2 0, 218 1,61 0,765 2,12 1,592 2,63 2,510
1,205 0,2245 1,62 0,782 2,13 1.610 2,64 2,560
1,21 0,2301 I,63 0,799 2,14 1,630 2,65 2,580
1,215 0,236 1,64 0,815 2,15 1,648 2,66 2,600
1,22 0,242 1,65 0,827 2,16 1,665 2,67 2,620
1,225 0,248 1,66 0,842 2,17 1,681 2,68 2,610
1,23 0,2545 1,67 0,856 2,18 1,699 2,69 2,060
1,235 0,261 1,68 o,872 2,19 1,720 2.70 2,680
1,24 0,2662 1,69 0,889 2,20 1,735 2.71 2,700
1,245 0,272 1,70 0,902 2,21 1,756 2,72 2,720
1,25 0,279 1,71 0,916 2,22 1,771 2,73 2,740
2,74 2,760 3,30 3,94 3,87 5,24 4,44 6,62
2,75 2.780 3,31 3,96 3,88 5,26 4,45 6,64
2,76 2,800 3,32 3,98 3,89 5,28 4,46 6,67
2,77 2,820 3,33 4,00 3,90 5,31 4,47 6,70
2,78 2,840 3,34 4,03 3,91 5,33 4,48 6,72
2,79 2,860 3,35 4,05 3,92 5,35 4,49 6,74
x хlпх x хlпх x хlпх x хlпх
2,80 2,880 3,36 4,07 3,93 5,37 4,50 6,77
2,81 2,901 3,37 4,09 3,94 5,40 4,51 6,79
2,82 2,921 3,38 4,12 3,95 5,43 4,52 6,81
2,83 2,940 3,39 4,14 3,96 5,45 4,63 6,83
2,84 2,961 3.40 4,16 3,97 5,47 4,54 6,86
2,85 2,980 3,41 4,18 3,98 5,59 4,55 6,89
2,86 3,002 3,42 4,20 3,99 5,53 4,56 6,92
2.87 3,021 3,43 4,23 4,00 5,55 4,57 6,94
2,88 3,045 3,44 4,25 4,01 5,57 4,58 6,97
2,89 3,065 3,45 4,27 4,02 5,60 4,59 6,99
2.У0 3,085 3,46 4,30 4,03 5,62 4,60 7,02
2,91 3,106 3,47 4,32 4,04 5,64 4,61 7,05
2,92 3,130 3,48 4,34 4,05 5,66 4.62 7,07
2.93 3,150 3,49 4,36 4,06 5,68 4,63 7,10
2.94 3,170 3,50 4,38 4,07 5,71 4,64 7,12
2,95 3,190 3,51 4,40 4,08 5,74 4,65 7,14
2,96 3,21 3,52 4,42 4,09 5,76 4,68 7,16
2,97 3,23 3,53 4,45 4,10 5,78 4,67 7,19
2,98 3,25 3.54 4,47 4,11 5,81 4,68 7,21
2,99 3,27 3,55 4,50 4,12 5,83 4,69 7,24
3,00 3,29 3.56 4,52 4,13 5,85 4,70 7,26
3,01 3,31 3,57 4,55 4,14 5,88 4,71 7,28
3,02 3,34 3,58 4,57 4,15 5,91 4,72 4,33
3,03 3,36 3,59 4,59 4,16 5,93 4,73 7,35
3,04 3,38 3,60 4,62 4,17 5,95 4,74 7,38
3,05 3,40 3,61 4,64 4,18 5,98 4,75 7,40
3,06 3,42 3,62 4,66 4,19 6,01 4,76 7,42
3,07 3,44 3,63 4,68 4,20 6,03 4,77 7,44
3,08 3,46 3,64 4.71 4,21 6,05 4,78 7,47
3,09 3,48 3,65 4,73 4,22 6,07 4,79 7,50
    3.66 4,75 4,23 6,10 4,80 7,52
3,10 3,50 3,67 4,77 4,24 6,13 4,81 7,55
3,11 3,53 3,68 4,80 4,25 6,15 4,82 7,58
3,12 3,55 3,69 4,82 4,26 6,17 4,83 7,60
3,13 3,57 3,70 4,84 4,27 6,19 4,84 7,63
3,14 3,59 3,71 4,86 4,28 6,22 4,85 7,65
3,15 3,61 3,72 4,88 4,29 6,25 4,86 7,68
3,16 3.64 3.73 4,91 4,30 6,27 4,87 7,70
3,17 3,66 3,74 4,93 4,31 6,29 4,88 7,73
3,18 3.68 3,75 4,96 4,32 6,32 4.89 7,76
3,19 3,70 3,76 4.98 4,33 6,35 4,90 7,78
3,20 3,72 3,77 5,00 4,34 6,38 4,91 7,80
x хlпх x хlпх x хlпх x хlпх
3,21 3,74 3,78 5,03 4,35 6,40 4,92 7,83
3,22 3,76 3,79 5,05 4,36 6,42 4,93 7,85
3,23 3,78 3,80 5,07 4,37 6,44 4,94 7,88
3,24 3.81 3,81 5,09 4,38 6,46 4.95 7,90
3,25 3,83 3,82 5,12 4,39 6,48 4,96 7,92
3,26 3,85 3,83 5,15 4,40 6,52 4,97 7,95
3,27 3,88 3,84 6,17 4,41 6,54 4,98 8,00
3,23 3,90 3,85 5,19 4,42 6,57 4,99 8,02
3,29 3,92 3,86 5,21 4,43 6,60 5,00 8,05

 

Для приближенного определения толщины изоляционного слоя по заданной температуре на поверхности изоляции с коэффициентом излучения 4-4,6 ккал/(ч·м2·°К4) можно использовать номограмму рис. 1.

 

Рис.1. Номограмма для определения толщины изоляции по задан­ной температуре на поверхности изоляции с коэффициентом излу­чения 4-4,6 ккал/(ч·м2·°К4)

Порядок пользования номограммой. Отложив на оси орди­нат поля I заданное значение перепада температур между изолируемой стен­кой и поверхностью изоляции ttн, проводят горизонтальную линию до пересечения с линией расчетного значения коэффициента теплопроводности изоляции λиз, затем ведут вертикальную прямую в поле II до пересечения линией заданного перепада температур между поверхностью изоляции и окружающего воздуха tk- tн. Из точки пересечения проводят горизонталь­ную линию в поле iii до пересечения с кривой заданного значения наружногодиаметра трубопровода dн, откуда опускают перпендикуляр на ось абсцисс, где находят искомое значение δиз.

Пример.

Определить толщину изоляционного слоя из совелитовых плит марки 400, устанавливаемых на корпусе дымососа. Температура стенки дымососа составляет 175°С, температура окружаю­щего воздуха 25 °С.

По изоляции наносится асбестоцементная штукатурка.

Решение.

1.Так как температура стенки превышает 100 °С, то температура стенки не должна быть выше 45 °С.

2.По формуле (4) определяем значение коэффициента теплоотдачи от поверхности изоляции в окружающий воздух:

αн = 8,4+ 0,06(45 — 25) = 9,6 ккал/(ч·м2·°С).

3. Коэффициент теплопроводности изоляционного слоя определяем по табл.1. При среднем температуре слоя изоляции

λиз = 0,067 + 0,00016·110= 0,085 ккал/(ч·м·°С).

4. Толщину изоляционного слоя вычисляем по формуле (1):

Задачи

 

1. Определить толщину изоляционного слоя из асбестовой ткани в несколько слоев, устанавливаемого на корпусе насоса и участке трубопровода диаметром 300 мм, проходящего по помещению цеха. Температура теплоносителя составляет 125 °С, температура окружаю­щего воздуха 25 °С. Расчетные значения сравнить со значениями, полученными с помощью номограммы.

2. Определить толщину изоляционного слоя из войлока строительного, устанавливаемого на корпусе насоса и участке трубопровода диаметром 100 мм, проходящего по помещению цеха. Температура теплоносителя составляет 90°С, температура окружаю­щего воздуха 20 °С. Расчетные значения сравнить со значениями, полученными с помощью номограммы.

3. Определить толщину изоляционного слоя из минеральной ваты марки 100, устанавливаемых на корпусе насоса и участке трубопровода диаметром 200 мм, находящихся на открытом воздухе. Температура теплоносителя составляет 300 °С, температура окружаю­щего воздуха 30°С. Скорость ветра - 2 м/с. Расчетные значения сравнить со значениями, полученными с помощью номограммы.

4. Определить толщину изоляционного слоя из стекловатных матов на синтетической связке, устанавливаемого на оборудовании и участке трубопровода диаметром 500 мм, проходящего по помещению цеха. Температура теплоносителя составляет 150 °С, температура окружаю­щего воздуха 25 °С. Расчетное значение сравнить со значением, полученным с помощью номограммы.

5. Определить толщину изоляционного слоя из альфоли гладкого, устанавливаемых на корпусе оборудования и участке трубопровода диаметром 250 мм, проходящего по помещению цеха. Температура теплоносителя составляет 125 °С, температура окружаю­щего воздуха 25°С. Расчетные значения сравнить со значениями, полученными с помощью номограммы.

6. Определить толщину изоляционного слоя из асбестового матраца, заполненного совелитом, устанавливаемого на корпусе оборудования и участке трубопровода диаметром 200 мм, находящихся на открытом воздухе. Температура теплоносителя составляет 125 °С, температура окружаю­щего воздуха 20 °С. Скорость ветра - 2 м/с. Расчетные значения сравнить со значениями, полученными с помощью номограммы.

7. Определить толщину изоляционного слоя из асбестового матраца, заполненного стекловолокном, устанавливаемого на корпусе насоса и участке трубопровода диаметром 300 мм, проходящего по помещению цеха. Температура теплоносителя составляет 225 °С, температура окружаю­щего воздуха 25 °С. Расчетные значения сравнить со значениями, полученными с помощью номограммы.

8. Определить толщину изоляционного слоя войлока отеплительного, устанавливаемого на корпусе насоса и участке трубопровода диаметром 100 мм, проходящего по помещению цеха. Температура теплоносителя составляет 65°С, температура окружаю­щего воздуха 20 °С. Расчетные значения сравнить со значениями, полученными с помощью номограммы.

9. Определить толщину изоляционного слоя из минеральной ваты в набивку марки 150, устанавливаемого на корпусе оборудования и участке трубопровода диаметром 150 мм, проходящего по помещению цеха. Температура теплоносителя составляет 225 °С, температура окружаю­щего воздуха 25°С. Расчетные значения сравнить со значениями, полученными с помощью номограммы.

10. Определить толщину изоляционного слоя из асбестовой ткани в несколько слоев, устанавливаемой на корпусе насоса и участке трубопровода диаметром 250 мм, находящихся на открытом воздухе. Температура теплоносителя составляет 95 °С, температура окружаю­щего воздуха 25 °С. Скорость ветра - 2 м/с. Расчетные значения сравнить со значениями, полученными с помощью номограммы.




Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-02-13 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: