Система нормативных документов в строительстве
СВОД ПРАВИЛ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И СТРОИТЕЛЬСТВУ
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ ОБОРУДОВАНИЯ И ТРУБОПРОВОДОВ
СП 41-103-2000
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ И ЖИЛИЩНО-КОММУНАЛЬНОМУ КОМПЛЕКСУ (ГОССТРОЙ РОССИИ)
МОСКВА 2001
ПРЕДИСЛОВИЕ
1 РАЗРАБОТАН ГУП НИИмосстрой при участии Государственного предприятия - Центр методологии нормирования и стандартизации в строительстве (ГП ЦНС) и группы специалистов
2 ОДОБРЕН И РЕКОМЕНДОВАН к применению в качестве нормативного документа Системы нормативных документов в строительстве постановлением Госстроя России от 16.08.2000 г. № 81
ОДОБРЕН для применения в странах СНГ протоколом № 16 от 02.12.99 г. Межгосударственной научно-технической комиссии по стандартизации, техническому нормированию и сертификации в строительстве (МНТКС)
СОДЕРЖАНИЕ
| Введение. 1 1 область применения. 2 2 расчет тепловой изоляции промышленного оборудования, трубопроводов и тепловых сетей. 2 3 таблицы толщин изоляции теплоизоляционных конструкций технологического оборудования, трубопроводов и тепловых сетей. 15 Приложение а Расчетные технические характеристики теплоизоляционных материалов и изделий. 15 Приложение б Толщина тепловой изоляции технологического оборудования и трубопроводов. 17 Приложение в Толщина изоляции двухтрубных тепловых сетей при надземной прокладке на открытом воздухе, в помещениях и подвалах зданий. 31 Приложение г Толщина изоляции двухтрубных тепловых сетей при подземной прокладке.в непроходных каналах и бесканально. 33 |
ВВЕДЕНИЕ
Настоящий Свод правил содержит указания по проектированию тепловой изоляции наружной поверхности оборудования и трубопроводов, выполнение которых обеспечит соблюдение обязательных требований к теплозащите тепловых сетей, технологических трубопроводов при строительстве, капитальном ремонте и эксплуатации теплоизоляционной конструкции, установленных действующим СНиП 2.04.14-88* «Тепловая изоляция оборудования трубопроводов».
Решение вопроса о применении данного документа при проектировании и строительстве конкретных зданий и сооружений относится к компетенции проектной или строительной организации. В случае если принято решение о применении настоящего документа, все установленные в нем правила являются обязательными. Частичное использование требований и правил, приведенных в настоящем документе, не допускается.
В данный Свод правил включены методы расчета тепловой изоляции оборудования, технологических трубопроводов и трубопроводов надземных и подземных тепловых сетей, приведены таблицы толщины изоляции, составленные с ориентацией на применение высокоэффективных утеплителей на основе новых норм плотности теплового потока через изолированную поверхность оборудования и трубопроводов, введенных постановлением Госстроя России от 31.12.97 г. № 18-80.
В разработке Свода правил принимали участие: В.Г. Петров-Денисов (руководитель работы), Б.М. Шойхет, Л.В. Ставрицкая, Ю.В. Матвеев (АО «Теплопроект»), А.В. Сладков (НИИмосстрой), В.А. Глухарев (Госстрой России), Л.С. Васильева(ГП ЦНС).
СВОД ПРАВИЛ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И СТРОИТЕЛЬСТВУ
| ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ ОБОРУДОВАНИЯ И ТРУБОПРОВОДОВ |
| DESIGNING OF THERMAL INSULATION OF EQUIPMENT AND PIPE LINES |
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Настоящий Свод правил следует применять при проектировании и монтаже тепловой изоляции наружной поверхности оборудования и трубопроводов с температурой содержащихся в них веществ от 50 до 600°С и расположенных в зданиях, сооружениях и на открытом воздухе, а также трубопроводов тепловых сетей при надземной прокладке и подземной, выполненной в каналах и бесканально.
РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ ПРОМЫШЛЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ, ТРУБОПРОВОДОВ И ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ
Основные расчетные зависимости для определения теплозащитных свойств теплоизоляционных конструкций
Для теплового расчета изоляции используются уравнения стационарной теплопередачи через плоские и криволинейные поверхности.
Теплопередача плоской теплоизоляционной конструкции рассчитывается по формулам:
состоящей из n слоев изоляции
(1)
плоской однослойной
(2)
криволинейной n -слойной
(3)
криволинейной однослойной
(4)
где qF - поверхностная плотность теплового по тока через плоскую теплоизоляционную конструкцию, Вт/м2;
tв - температура среды внутри изолируемого оборудования, °С;
tн - температура окружающей среды, °С;
Rвн - термическое сопротивление теплоотдаче на внутренней поверхности стенки изолируемого объекта, м2×°С/Вт;
Rн - то же, на наружной поверхности теплоизоляции, м2×°С/Вт;
Rст - термическое сопротивление кондуктивному переносу теплоты стенки изолируемого объекта, м2×°С/Вт;
Rиз - то же, плоского слоя изоляции, м2×°С/Вт;
- полное термическое сопротивление кондуктивному переносу теплоты n -слойной плоской изоляции;
Ri - термическое сопротивление i -го слоя, м2×°С/Вт;
qL - линейная плотность теплового потока через цилиндрическую теплоизоляционную конструкцию, Вт/м;
- линейное термическое сопротивление теплоотдаче внутренней стенки изолируемого объекта, м×°С/Вт;
- то же, наружной изоляции, м×°С/Вт;
- линейное термическое сопротивление кондуктивному переносу теплоты цилиндрической стенки изолируемого объекта, м×°С/Вт;
- то же, цилиндрического слоя изоляции, м×°С/Вт;
- полное линейное термическое сопротивление кондуктивному переносу теплоты n -слойной цилиндрической изоляции;
- линейное термическое сопротивление i- го слоя, м×°С/Вт.
В уравнениях (1) - (4) термические сопротивления теплоотдаче и кондуктивному переносу теплоты определяются по формулам:
(5)
(6)
(7)
где aвн, aн - коэффициенты теплоотдачи внутренней поверхности стенки изолируемого объекта и наружной поверхности изоляции, Вт/(м2×°С);
lст, lиз, li - коэффициенты теплопроводности соответственно материала стенки изолируемого объекта однослойной изоляции, изоляции i -го слоя n -слойной изоляции, Вт/(м×°С);
dст, dиз, di - толщина соответственно стенки изолируемого объекта, однослойной изоляции i -го слоя n -слойной изоляции, м;
, 
- внутренний и наружный диаметры стенки изолируемого объекта, м;
- наружный диаметр изоляции, м;
, 
- наружный и внутренний диаметры i -го слоя n -слойной изоляции, м.
Распределение температур в многослойной изоляции рассчитывается по формулам:
температуры на внутренней и наружной поверхностях стенки изолируемого объекта плоской формы:
(8)
температура 
на наружной поверхности первого слоя изоляции, на границе 1-го и 2-го слоев
(9)
и далее, начиная со 2-го слоя, на границах (i -1)-го и 7-го слоев
(10)
температура на наружной поверхности i -слоя n -слойной стенки:
(11)
Для цилиндрических многослойных изоляционных конструкций структура формул для расчёта распределения температур имеет вид:
(12)
(13)
(14)
(15)
Значения поверхностной и линейной плотности тепловых потоков, входящих в формулы (8) - (15), определяются по (1) - (3), а термические сопротивления - по (5) - (7).
При применении формул (1), (3) необходимо знать коэффициенты теплопроводности изоляционных слоев. Поскольку они зависят от температуры, должны быть известны средние температуры каждого слоя, для определения которых необходимо знать температуры на границах слоев. Для их расчета обычно используется метод последовательных приближений путем проведения нескольких расчетных операций.
На первом этапе, принимая для всех слоев среднюю температуру изоляции обычно равную полусумме температур внутренней и наружной среды, находят при этой температуре теплопроводность всех теплоизоляционных слоев. Затем, по (1), (3) определяют значения qF или qL и по (8) - (11) для плоской и по (12) - (15) цилиндрической стенок рассчитывают температуры на границах слоев и средние температуры каждого слоя.
На втором этапе по найденным на первом этапе средним температурам слоев вновь определяют теплопроводность всех слоев, затем находят плотности потоков тепла и снова рассчитывают послойные температуры, и так далее до требуемой точности расчета. Например, до тех пор, пока послойные температуры на k -м и (k -1)-м шаге будут отличаться не более чем на 5%. Обычно для этой цели необходимо проведение не более 3-4 расчетных операций.
Значительное место в промышленной изоляции занимают теплоизоляционные конструкции подземных сооружений, основной особенностью которых является контакт с массивом окружающего грунта, что в значительной степени усложняет их тепловой расчет по сравнению с конструкциями, контактирующими с атмосферой.
Анализ температурных полей и тепловых потоков в теплоизоляционных конструкциях и в граничащих с ними грунтом позволил заключить, что непосредственно в теплоизоляции с достаточной для инженерных расчетов точностью температурное поле можно считать одномерным. Это позволит определить их термическое сопротивление по формулам (5) - (7).
Плотность теплового потока через теплоизоляционные конструкции, граничащие с грунтом, определяется в этом случае по формулам (1) - (4), в которых термические сопротивления внешней теплоотдаче Rн и заменяются термическим сопротивлением грунта, зависящим от конфигурации изолируемого объекта, расположения его в массиве грунта и теплопроводности последнего.