Расчет теплопотерь трубопроводов тепловой сети
Выбор оптимального теплового режима работы теплопроводов и разработка эффективных теплоизоляционных конструкций проводится на основе теплового расчёта.
В задачу теплового расчета входит решение следующих вопросов:
1) определение тепловых потерь теплопровода;
2) расчет температурного поля вокруг теплопровода, т.е. определение температур изоляции, воздуха в канале, стен канала, грунта;
3) расчет падения температуры теплоносителя вдоль теплопровода;
4) выбор толщины тепловой изоляции теплопровода.
Для определения теплопотерь теплопроводов необходимо рассчитать общее сопротивление теплопередачи от стенки неизолированного трубопровода через слой теплоизоляции к наружному воздуху.
Рассмотрим тепловой расчёт теплопровода теплотрассы, проложенного в непроходном канале.
При наличии воздушной прослойки между изолированным трубопроводом и стенкой канала термическое сопротивление теплопровода определяется как сумма последовательно соединенных сопротивлений (рис. 9.2):
R = Rи + Rн + Rп.к + Rк + Rгр, (9.4)
где Rи, Rн, Rп.к, Rк, Rгр – сопротивление соответственно слоя изоляции, наружной поверхности изоляции, внутренней поверхности канала, стенок канала, грунта.
Рис. 9.2. Схема однотрубного теплопровода в канале
Величины термических сопротивлений определяют в соответствии с основными положениями курса «Тепломасообмен».
Задача теплового расчета многотрубного теплопровода в канале сводится в первую очередь к нахождению температуры воздуха в канале. Зная температуру воздуха в канале, можно определить теплопотерю каждого трубопровода по общим правилам теплового расчета трубопроводов, окруженных воздухом.
Температура воздуха в канале определяется по уравнению теплового баланса. При установившемся тепловом состоянии количество теплоты, подводимой от трубопроводов к воздушной прослойке канала, равно количеству теплоты, отводимой от воздушной прослойки через стенки канала и массив грунта в окружающую среду.
В результате решения уравнения теплового баланса получаем выражение для температуры воздуха в канале:
; ( 9.5)
здесь 
и 
- температуры теплоносителя в подающей и обратной магистралях; 
- температура грунта.
Удельные тепловые потери, Вт/м, изолированного трубопровода равны:
, (9.6)
где 
- коэффициент, учитывающий потери тепла изолированных опор, фланцевых соединений и арматуры.
Рассчитанные по уравнению (9.6) величины теплопотерь сравнивают с нормативными теплопотерями ( прил 8). Если расчетные теплопотери не превышают нормативные, значит, разработанная конструкция теплоизоляции является эффективной.
Снижение температуры теплоносителя вдоль теплопровода определяют из уравнения теплового баланса:
, (9.7)
где 
- расход теплоносителя, кг/с; 
- теплоемкость теплоносителя, 
; 
и 
- температуры теплоносителя в начале и конце участка, 
; 
- длина трассы, м; 
- удельные линейные тепловые потери, Вт/м.
Из уравнения (9.7) находим:
. (9.8)
Задание 7.Рассчитать теплопотери двух теплопроводов, проложенных в непроходном канале.
Заданы: диаметры трубопроводов 
, толщины изоляции 
и 
, температуры теплоносителей и . Внутренние размеры канала: ширина Н, высота h, толщина стенок b, основания и перекрытия 
. Глубина заложения оси трубопроводов 
; коэффициент теплоотдачи внутри канала 
; коэффициенты теплопроводности: изоляции 
; грунта 
; стенок канала 
; температура грунта на оси канала 
; 
.
Исходные данные для теплового расчета теплопроводов приведены в табл. 9.1.
Таблица 9.1.
Численные данные к заданию 7
| Последняя цифра шифра | Диаметр тепло-провода  | Толщина изоляции, мм | Габариты канала, мм | Предпоследняя цифра шифра | Температура теплоноси-теля,  | Заглубление оси тепло-прово-дов  , м | ||||
  |   | |||||||||
 |  |    |  | |||||||
57  3 | 1,2 | |||||||||
| 76 3 | 1,4 | |||||||||
| 89 3 | 1,6 | |||||||||
| 108 4 | 2,0 | |||||||||
| 133 4 | 1,8 | |||||||||
| 159 4,5 | 1,3 | |||||||||
| 194 5,0 | 1,5 | |||||||||
| 219 6 | 1,7 | |||||||||
| 273 7 | 1,9 | |||||||||
| 325 8 | 1,4 |