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.

Тепловая изоляция трубопровода

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:

Схема теплоизоляции трубы с помощью нагревательного кабеля

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*(Tвн- Tнар)/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 (Tнар ) и ту, которая будет наблюдаться внутри трубопровода (Tвн ).

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.

Схема изоляции труб

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.

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.

Properly produced calculation of thermal insulation of the pipeline can significantly increase the service life of pipes and reduce their heat loss. However, in order not to make a mistake in the calculations, it is important to consider even minor nuances.

Thermal pipe insulation

Insulation pipes prevents condensation and reduces heat transfer tubes with the environment, provides communications operability.

Types of insulation calculations

Calculate the value of the thermal insulation of the pipeline in two ways:

  1. With the help of online calculators. In this case, the user is prompted to enter the known values, such as pipe diameter and length of the section, and calculates the remaining values of the program on their own. The only negative - a high percentage of errors of calculation, because the resulting value is the average, excluding the geological features of the study area.
  2. Using the mathematical formulas. In order to calculate the pipe insulation by hand, it will be better to seek help from a professional engineer who will make the entire payment in a few hours.

In the event that it was decided to carry out their own mistakes, it is necessary to take into account the following factors:

Scheme pipe insulation by the heating cable

Figure 1. Schematic of the pipe insulation with a heating cable.

  • average pipe temperature;
  • the average annual ambient temperature;
  • the thermal conductivity of the material - insulation and its resistance to deformation;
  • the weight of the overlying soil layer.

After gathering all the necessary data, we can proceed to the calculation, consisting of only one formula: Q = 2n * A * L * (Text- Tnar) / Ln (D / d).

Obtained after calculating the indicator Q - is a potential heat loss of the system. In order to ensure an optimum level of insulation of the pipeline, the rate increases by 50%, which is the stock in 1.5 - 2 times the pipe and allows the system to operate without loss.

In the calculation formula, there are a number of statistical values that can be safely taken from the Engineering Handbook. Among them - the number n, equal to 3.14, and the coefficient of thermal conductivity equal to 0.04 W / m20C and is often referred to as L.

All other data are dynamic and are directly dependent on the characteristics of the projected pipeline. These include potential pipe length L, said inner metrah- in (d) and the outer (D) diameter pipe, and the ambient temperature (Tnar ) And one that will occur inside the pipe (Text ).

It should be remembered, and that such a miscalculation should be made in advance, before all components are ready to be purchased and put into operation.

Possible insulation

After making the necessary calculations and to identify with the option of thermal insulation, it is possible to choose an alternative, making the system more efficient.

The most effective option to ensure thermal insulation of the pipeline - is the use of the heating cable (Figure 1.).

Depending on the design features of the projected pipeline such as the cable can be placed inside the tube and outside, significantly saving money on a heater.

Driving pipe insulation

Figure 2. Diagram of pipe insulation.

Remarkably, and the factor that the heating pipe is needed only during the cold season. In other periods, you can do without it, saving on electricity consumed.

The following alternative method can be called the main part of the calculation, which is still in the process of designing the system. The fact is that the soil is always freezes on the principle of top-down, forming a kind of pillow at a depth of warm air, which, according to the laws of physics, tends to rise upwards. Isolation is framed by a pipe on all sides, at the same time it protects against the ingress of both cold and warm air (Figure 2). In order to save on the pipeline insulation, it is advisable to carry out in the form of an umbrella, which is located entirely above the top of the pipe.

Enough time consuming, but the most reliable method of pipe insulation is considered to be their conclusion in large-diameter pipes, completely made of insulation.

Choosing this type of pipe can eliminate the use of additional materials for insulation, because it is able to withstand the freezing of the soil up to -20 ? C. If the system is still frozen, it can be easily warm the device to suck the warm air.

When mounting such a structure, taking into account and emergencies, from which no one is immune. If the pipe is out of order, it may be time to replace the hose, it fits easily in the insulating pipe. Thus, we can avoid a lot of unpleasant situations that negatively affect the human normal activity. It should also be noted that this design does not imply any additional calculation. It is important to adjust the depth of installation of a system for the pipes are not left on the surface and not subjected to continuous mechanical stress.

Правильно вироблений розрахунок теплової ізоляції трубопроводу дозволяє істотно збільшити термін експлуатації труб і зменшити їх тепловтрати. Однак для того щоб не помилитися в підрахунках, важливо враховувати навіть незначні нюанси.

Теплова ізоляція трубопроводу

Теплоізоляція трубопроводів запобігає утворенню конденсату, знижує теплообмін труб з навколишнім середовищем, забезпечує працездатність комунікацій.

Види розрахунків теплоізоляції

Розрахувати значення теплової ізоляції трубопроводу можна двома способами:

  1. За допомогою онлайн-калькуляторів. В цьому випадку користувачеві пропонується ввести відомі значення, такі як діаметр труб і протяжність ділянки, а програма розрахує інші значення самостійно. Єдиний мінус - високий відсоток похибки даного розрахунку, адже отримане значення є усередненими, без урахування геологічних особливостей досліджуваної території.
  2. За допомогою математичних формул. Для того щоб розрахувати ізоляцію трубопроводу вручну, доцільніше буде звернутися за допомогою до професійних інженерам, які зроблять весь розрахунок протягом декількох годин.

У тому випадку, якщо було прийнято рішення виконати прорахунки самостійно, враховувати необхідно наступні фактори:

Схема теплоізоляції труби за допомогою нагрівального кабелю

Малюнок 1. Схема теплоізоляції труби за допомогою нагрівального кабелю.

  • середню температуру трубопроводу;
  • середньорічну температуру навколишнього середовища;
  • теплопровідність матеріалу - утеплювача і його стійкість до деформації;
  • вага вишележащего шару грунту.

Зібравши всі необхідні дані, можна приступати безпосередньо до розрахунку, що складається всього з однієї формули: Q = 2п * Л * L * (Tвн- Tнар) / Ln (D / d).

Отриманий після розрахунку показник Q - це можливі тепловтрати системи. Для того щоб забезпечити оптимальний рівень ізоляції трубопроводу, цей показник збільшується на 50%, що становить запас в 1,5 - 2 рази і дозволяє системі трубопроводу працювати без втрат.

У розрахунковій формулі існує і ряд статистичних значень, які сміливо можна брати з інженерного довідника. Серед них - число П, рівне 3,14, а також коефіцієнт теплопровідності, який дорівнює 0,04 Вт / м20З і часто позначається як Л.

Всі інші дані є динамічними і безпосередньо залежать від особливостей проектованого трубопроводу. До них можна віднести потенційну довжину труби L, зазначену в метрах- внутрішній (d) і зовнішній (D) діаметри труб, а також температуру навколишнього середовища (Tнар ) І ту, яка буде спостерігатися всередині трубопроводу (Tвн ).

Слід пам'ятати і про те, що такий прорахунок повинен проводитися заздалегідь, до того, як всі складові придбані і готові бути введеними в експлуатацію.

Можливі варіанти ізоляції

Провівши необхідний розрахунок і визначившись з варіантом теплоізоляції, можна вибирати альтернативний варіант, який робить систему більш ефективною.

Найбільш ефективний варіант забезпечення теплової ізоляції трубопроводу - це застосування обігрівального кабелю (рис. 1).

Залежно від конструктивних особливостей проектованого трубопроводу такий кабель можна розмістити як всередині труби, так і зовні, істотно заощадивши кошти на утеплювачі.

Схема ізоляції труб

Малюнок 2. Схема ізоляції труб.

Примітний і той фактор, що обігрів трубопроводу необхідний виключно в холодну пору року. В інші періоди можна обійтися і без нього, економлячи на спожитої електроенергії.

Наступний альтернативний метод можна назвати частиною основного розрахунку, який робиться ще в процесі проектування системи. Вся справа в тому, що грунт завжди промерзає за принципом зверху вниз, утворюючи на глибині своєрідну подушку з теплого повітря, який, за законами фізики, прагне піднятися вгору. Ізоляція ж обрамляє трубу з усіх боків, одночасно захищає від проникнення як холодного, так і теплого повітря (рис.2). Для того щоб істотно заощадити на ізоляції трубопроводу, її доцільніше буде виконувати в формі парасольки, розташованого виключно над верхньою частиною труби.

Досить трудомістким, однак найбільш надійним способом ізоляції трубопроводів по праву вважається їх укладення в трубу більшого діаметра, повністю виконану з утеплювача.

Вибираючи такий вид трубопроводу, можна виключити використання додаткових матеріалів для утеплення, адже він здатний витримати промерзання грунту до -20 ° С. У разі якщо система все ж замерзла, її з легкістю можна відігріти приладом по всмоктуванню теплого повітря.

Монтуючи таку конструкцію, в розрахунок беруть і аварійні ситуації, від яких не застрахований ніхто. Якщо труба вийшла з ладу, її на час можна замінити шлангом, легко вміщається в теплоізоляційної трубі. Таким чином, можна уникнути безлічі неприємних ситуацій, що негативно впливають на нормальну життєдіяльність людини. Слід також зазначити, що така конструкція не має на увазі будь-який додатковий розрахунок. Важливо коригувати лише глибину установки системи для того, щоб труби не виходили на поверхню і не піддавалися постійному механічному впливу.


» » » Как произвести расчет тепловой изоляции трубопроводов?