Как произвести расчет тепловой изоляции трубопроводов?

Правильно произведенный расчет тепловой изоляции трубопровода позволяет существенно увеличить срок эксплуатации труб и уменьшить их теплопотери. Однако для того чтобы не ошибиться в подсчетах, важно учитывать даже незначительные нюансы.

Теплоизоляция трубопроводов предотвращает образование конденсата, снижает теплообмен труб с окружающей средой, обеспечивает работоспособность коммуникаций.

Виды расчетов теплоизоляции

Рассчитать значение тепловой изоляции трубопровода можно двумя способами:

1. С помощью онлайн-калькуляторов. В этом случае пользователю предлагается ввести известные значения, такие как диаметр труб и протяженность участка, а программа рассчитает остальные значения самостоятельно. Единственный минус — высокий процент погрешности данного расчета, ведь полученное значение является усредненным, без учета геологических особенностей исследуемой территории.
2. С помощью математических формул. Для того чтобы рассчитать изоляцию трубопровода вручную, целесообразнее будет обратиться за помощью к профессиональным инженерам, которые произведут весь расчет в течение нескольких часов.

В том случае, если было принято решение выполнить просчеты самостоятельно, учитывать необходимо следующие факторы:

Рисунок 1. Схема теплоизоляции трубы с помощью нагревательного кабеля.

• среднюю температуру трубопровода;
• среднегодовую температуру окружающей среды;
• теплопроводность материала — утеплителя и его стойкость к деформации;
• вес вышележащего слоя грунта.

Собрав все необходимые данные, можно приступать непосредственно к расчету, состоящему всего из одной формулы: Q=2п*Л*L*(T_вн— T_нар)/ln(D/d).

Полученный после расчета показатель Q — это возможные теплопотери системы. Для того чтобы обеспечить оптимальный уровень изоляции трубопровода, этот показатель увеличивается на 50%, что составляет запас в 1,5 — 2 раза и позволяет системе трубопровода работать без потерь.

В расчетной формуле существует и ряд статистических значений, которые смело можно брать из инженерного справочника. Среди них — число П, равное 3,14, а также коэффициент теплопроводности, равный 0,04 Вт/м²⁰С и зачастую обозначаемый как Л.

Все остальные данные являются динамическими и напрямую зависят от особенностей проектируемого трубопровода. К ним можно отнести потенциальную длину трубы L, указанную в метрах; внутренний (d) и внешний (D) диаметры труб, а также температуру окружающей среды (T_нар ) и ту, которая будет наблюдаться внутри трубопровода (T_вн ).

Следует помнить и о том, что такой просчет должен производиться заранее, до того, как все составляющие приобретены и готовы быть введенными в эксплуатацию.

Возможные варианты изоляции

Произведя необходимый расчет и определившись с вариантом теплоизоляции, можно выбирать альтернативный вариант, делающий систему более эффективной.

Наиболее эффективный вариант обеспечения тепловой изоляции трубопровода — это применение обогревающего кабеля (рис. 1).

В зависимости от конструктивных особенностей проектируемого трубопровода такой кабель можно разместить как внутри трубы, так и снаружи, существенно сэкономив средства на утеплителе.

Рисунок 2. Схема изоляции труб.

Примечателен и тот фактор, что обогрев трубопровода необходим исключительно в холодное время года. В остальные периоды можно обойтись и без него, экономя на потребленной электроэнергии.

Следующий альтернативный метод можно назвать частью основного расчета, который делается еще в процессе проектирования системы. Все дело в том, что грунт всегда промерзает по принципу сверху вниз, образуя на глубине своеобразную подушку из теплого воздуха, который, по законам физики, стремится подняться вверх. Изоляция же обрамляет трубу со всех сторон, одновременно защищает от проникновения как холодного, так и теплого воздуха (рис.2). Для того чтобы существенно сэкономить на изоляции трубопровода, ее целесообразнее будет выполнять в форме зонтика, расположенного исключительно над верхней частью трубы.

Достаточно трудоемким, однако наиболее надежным способом изоляции трубопроводов по праву считается их заключение в трубу большего диаметра, полностью выполненную из утеплителя.

Выбирая такой вид трубопровода, можно исключить использование дополнительных материалов для утепления, ведь он способен выдержать промерзание грунта до -20°С. В случае если система все же замерзла, ее с легкостью можно отогреть прибором по всасыванию теплого воздуха.

http://ostroymaterialah.ru/youtu.be/siryz0ElpFs

Монтируя такую конструкцию, в расчет берут и аварийные ситуации, от которых не застрахован никто. Если труба вышла из строя, ее на время можно заменить шлангом, легко умещающимся в теплоизоляционной трубе. Таким образом, можно избежать множества неприятных ситуаций, негативно влияющих на нормальную жизнедеятельность человека. Следует также отметить, что такая конструкция не подразумевает какой-либо дополнительный расчет. Важно корректировать лишь глубину установки системы для того, чтобы трубы не выходили на поверхность и не подвергались постоянному механическому воздействию.