Теоретические основы и порядок расчета

Тепловые потери в наземных паропроводахдостигающие 5 – 6 % от общегоколичества транспортируемого тепла понижают температуру теплоносителя. Если потери велики требуется дополнительный расход топлива. Зависят теплопотери от физических свойств теплоизоляции, перепада температур между теплоносителями и окружающей средой, от наличия соединительных фланцев, задвижек и других деталей, которые невозможно покрыть равномерным слоем тепловой изоляции

Для расчета тепловой изоляции применяются обычные формулы теплопередачи.

При расчете изоляции следует придерживаться следующего порядка. Сначала устанавливаются допустимые тепловые потери объекта при наличии изоляции. Эти потери определяются, исходя из технических условий процесса.

Если теплоноситель – пар с массовым расходом G_p (расчетные данные), то тепловые потери Q можно определить исходя из заданного падения температуры и давления пара по диаграмме i-S или по справочным данным для определения изменения энтальпии пара Δi.

(18)

Расход пара:

(19)

где – w, D_вн исходные данные.

Изменения энтальпии пара Δi = i₁ – i₂ (выбирается по диаграмме i-S или по справочным данным в зависимости от параметров пара на входе и выходе).

Удельный вес пара:

(20)

Удельный объем пара V_ср выбирается по диаграмме i-S или по справочным данным (таблицы 4, см. приложение), по средней температуре пара и среднему давлению пара.

Потеря тепла одним вентилем или задвижкой эквивалентна потере тепла трубопроводом длиной L₁ = 6м. Если количество арматурных соединений n, то допустимые потери с одного погонного метра длины паропровода:

где (21)

Теплопередача от пара, движущегося по паропроводу, в окружающую среду складывается из трех последовательных процессов:

– переноса тепла вынужденной конвекцией от движущегося пара к внутренней металлической стенке паропровода (характеризуется коэффициентом теплоотдачи α₁);

– переноса тепла за счет теплопроводности через металлическую стенку трубы паропровода и слой изоляции;

– переноса тепла свободной конвекцией от наружной поверхности изоляции паропровода в окружающую среду характеризуется коэффициентом теплоотдачи α₂).

При расчете изоляции термическими сопротивлениями теплоотдачи от пара к стенке и самой стенки трубы можно пренебречь. Тогда температуру изолируемой поверхности можно принять равной максимальной температуре пара, при этом берется начальная температура пара.

Затем, зная сорт изоляции (согласно условиям задания) и, задаваясь температурой на наружной поверхности изоляции , определяют среднюю температуру изоляционного слоя :

(22)

По из таблицы 1 приложения находится соответствующее значение коэффициента теплопроводности λ_из. Зная температуры на поверхности изоляции и под изоляцией , а также коэффициент теплопроводности λ_из, можно определить толщину изоляции δ_из:

(23)

После этого проводится проверочный расчет и определяются значения температуры на наружной поверхности изоляции :

(24)

Если от предварительно принятого значения отличается существенно, то весь расчет повторяется снова до тех пор, пока расхождение температур не будет в допустимых пределах (1 ¸ 3 ºС).

При проверочных расчетах коэффициент теплоотдачи в окружающую среду α₂, для паропроводов рассчитывается по критериальным уравнениям для свободной конвекции. Определяющая температура – средняя температура между выбранной температурой наружной поверхности изоляции паропровода и температурой окружающей среды. Физические параметры воздуха выбираются по таблице 5 приложения.

Для расчета a₂ можно воспользоваться упрощенной формулой, учитывающей конвекцию и излучение:

(25)