Calcolatore per il calcolo dell'isolamento termico delle tubazioni di riscaldamento per la posa in esterno

La scelta di un riscaldatore

Il motivo principale del congelamento dei gasdotti è l'insufficiente velocità di circolazione del vettore energetico. In questo caso, a temperature dell'aria inferiori allo zero, può iniziare il processo di cristallizzazione del liquido. Quindi l'isolamento termico di alta qualità dei tubi è fondamentale.

Fortunatamente, la nostra generazione è indicibilmente fortunata. Nel recente passato, l'isolamento delle tubazioni veniva effettuato utilizzando una sola tecnologia, poiché esisteva un solo isolamento: la lana di vetro. I moderni produttori di materiali per l'isolamento termico offrono semplicemente la più ampia selezione di isolanti per tubi, che differiscono per composizione, caratteristiche e metodo di applicazione.

Non è del tutto corretto confrontarli tra loro, e ancor di più dire che uno di loro è il migliore. Quindi diamo un'occhiata ai tipi di materiali isolanti per tubi.

Per ambito:

• per condutture di approvvigionamento di acqua fredda e calda, condutture del vapore di sistemi di riscaldamento centralizzato, varie apparecchiature tecniche;
• per reti fognarie e fognature;
• per tubazioni di impianti di ventilazione e apparecchiature di congelamento.

In apparenza, che, in linea di principio, spiega immediatamente la tecnologia per l'uso dei riscaldatori:

• Rotolo;
• frondoso;
• involucro;
• versare;
• combinato (questo si riferisce piuttosto già al metodo di isolamento delle tubazioni).

I requisiti principali per i materiali con cui è realizzato l'isolamento dei tubi sono una bassa conduttività termica e una buona resistenza al fuoco.

I seguenti materiali soddisfano questi importanti criteri:

Lana minerale. Molto spesso venduto sotto forma di rotoli. Adatto per l'isolamento di tubazioni con liquido di raffreddamento ad alta temperatura. Tuttavia, se la lana minerale viene utilizzata per isolare tubi in grandi volumi, questa opzione non sarà molto redditizia in termini di risparmio. L'isolamento termico mediante lana minerale viene prodotto mediante avvolgimento, seguito dal suo fissaggio con spago sintetico o filo di acciaio inossidabile.

Nella foto, una condotta isolata con lana minerale

Può essere utilizzato sia alle basse che alle alte temperature. Adatto per tubi in acciaio, metallo-plastica e altri polimeri. Un'altra caratteristica positiva è che il polistirene espanso ha una forma cilindrica e il suo diametro interno può essere selezionato per adattarsi alle dimensioni di qualsiasi tubo.

Penoizolo. Secondo le sue caratteristiche, è strettamente correlato al materiale precedente. Tuttavia, il metodo di installazione di penoizol è completamente diverso: la sua applicazione richiede un'installazione spray speciale, poiché è una miscela liquida componente. Dopo che il penoizol si è indurito, si forma un guscio ermetico attorno al tubo, che quasi non consente il passaggio del calore. Il vantaggio qui è anche la mancanza di un fissaggio aggiuntivo.

Penoizol in azione

Schiuma di lamina. L'ultimo sviluppo nel campo dei materiali isolanti, ma ha già conquistato i suoi fan tra i cittadini russi. Penofol è costituito da un foglio di alluminio lucidato e uno strato di schiuma di polietilene.

Un tale design a due strati non solo trattiene il calore, ma agisce anche come una specie di riscaldatore! Come sapete, la lamina ha proprietà termoriflettenti, che consentono di accumulare e riflettere il calore sulla superficie isolata (nel nostro caso, questa è una tubazione).

Inoltre, la pellicola penofol è ecologica, leggermente infiammabile, resistente alle temperature estreme e all'umidità elevata.

Come puoi vedere, ci sono un sacco di materiali! C'è molto da scegliere come isolare i tubi. Ma quando si sceglie, non dimenticare di tenere conto delle caratteristiche dell'ambiente, delle caratteristiche dell'isolamento e della sua facilità di installazione. Bene, non sarebbe male calcolare l'isolamento termico dei tubi per fare tutto in modo corretto e affidabile.

Posa di isolamento

Il calcolo dell'isolamento dipende dalla posa utilizzata. Può essere esterno o interno.

Si consiglia l'isolamento esterno per proteggere gli impianti di riscaldamento. Viene applicato lungo il diametro esterno, fornisce protezione contro la perdita di calore, la comparsa di tracce di corrosione. Per determinare il volume del materiale è sufficiente calcolare la superficie del tubo.

L'isolamento termico mantiene la temperatura nella tubazione, indipendentemente dall'impatto su di essa delle condizioni ambientali.

La posa interna è utilizzata per l'impianto idraulico.

Protegge perfettamente dalla corrosione chimica, previene le dispersioni di calore dai percorsi dell'acqua calda. Di solito questo è un materiale di rivestimento sotto forma di vernici, malte speciali di cemento e sabbia. La scelta del materiale può essere fatta anche a seconda della guarnizione che verrà utilizzata.

La posa dei canali è più spesso richiesta. Per questo, vengono preliminarmente disposti canali speciali e al loro interno vengono posizionati i binari. Il metodo di posa senza canale è meno utilizzato, poiché per eseguire i lavori sono necessarie attrezzature ed esperienza speciali, il metodo viene utilizzato quando non è possibile eseguire lavori di scavo.

Installazione di isolamento

Il calcolo della quantità di isolamento dipende in gran parte dal metodo di applicazione. Dipende dal luogo di applicazione - per uno strato isolante interno o esterno.

Puoi farlo da solo o utilizzare il programma: un calcolatore per calcolare l'isolamento termico delle tubazioni. Il rivestimento sulla superficie esterna viene utilizzato per le tubazioni dell'acqua calda ad alte temperature per proteggerlo dalla corrosione. Il calcolo con questo metodo si riduce alla determinazione dell'area della superficie esterna del sistema di approvvigionamento idrico, per determinare la necessità per metro lineare di tubo.

Per i tubi per la rete idrica viene utilizzato l'isolamento interno. Il suo scopo principale è quello di proteggere il metallo dalla corrosione. Viene utilizzato sotto forma di vernici speciali o una composizione di cemento e sabbia con uno strato di diversi mm di spessore.

La scelta del materiale dipende dal metodo di posa: canale o senza canale. Nel primo caso, i vassoi di cemento vengono posizionati sul fondo della trincea aperta per il posizionamento. Le grondaie risultanti vengono chiuse con coperture in cemento, dopodiché il canale viene riempito con terreno precedentemente scavato.

La posa senza canali viene utilizzata quando non è possibile scavare una conduttura di riscaldamento.

Ciò richiede attrezzature ingegneristiche speciali. Il calcolo del volume dell'isolamento termico delle tubazioni nei calcolatori online è uno strumento abbastanza accurato che consente di calcolare la quantità di materiali senza armeggiare con formule complesse. I tassi di consumo di materiale sono indicati nel relativo SNiP.

Pubblicato: 29 dicembre 2017

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• Data: 15-04-2015Viste: 139Commenti: Voto: 26

Un corretto calcolo dell'isolamento termico della tubazione può aumentare significativamente la durata dei tubi e ridurne la perdita di calore.

Tuttavia, per non commettere errori nei calcoli, è importante tenere conto anche delle piccole sfumature.

L'isolamento termico delle tubazioni previene la formazione di condensa, riduce lo scambio termico dei tubi con l'ambiente e garantisce l'operatività delle comunicazioni.

Opzioni di isolamento delle tubazioni

Infine, considera tre modi efficaci di isolamento termico delle tubazioni.

Forse uno di loro ti piacerà:

1. Isolamento con cavo scaldante. Oltre ai metodi di isolamento tradizionali, esiste un metodo alternativo. L'utilizzo di un cavo è molto comodo e produttivo, dato che bastano solo sei mesi per proteggere la tubazione dal gelo. Nel caso di tubi di riscaldamento con cavo, c'è un notevole risparmio di fatica e denaro che dovrebbe essere speso per lavori di terra, materiale isolante e altri punti. Le istruzioni per l'uso consentono di posizionare il cavo sia all'esterno dei tubi che al loro interno.

Isolamento termico aggiuntivo con cavo scaldante

1. Riscaldamento dell'aria.L'errore dei moderni sistemi di isolamento termico è questo: spesso non si tiene conto del fatto che il congelamento del suolo avviene secondo il principio “top-down”. Il flusso di calore proveniente dalle profondità della terra tende al processo di congelamento. Ma poiché l'isolamento viene eseguito su tutti i lati della tubazione, risulta che lo isolerò anche dal calore in aumento. Pertanto, è più razionale montare un riscaldatore a forma di ombrello sopra i tubi. In questo caso, lo strato d'aria sarà una specie di accumulatore di calore.
2. "Pipa in una pipa". Qui, un altro tubo viene posato in tubi di polipropilene. Quali sono i vantaggi di questo metodo? Prima di tutto, i vantaggi includono il fatto che la pipeline può essere riscaldata in ogni caso. Inoltre, il riscaldamento è possibile con un dispositivo di aspirazione dell'aria calda. E in situazioni di emergenza, puoi allungare rapidamente il tubo di emergenza, prevenendo così tutti i punti negativi.

Isolamento tubo nel tubo

Calcolo del volume dell'isolamento della tubazione e posa del materiale

• Tipi di materiali isolanti Posa dell'isolante Calcolo dei materiali isolanti per tubazioni Eliminazione dei difetti di isolamento

L'isolamento delle tubazioni è necessario per ridurre significativamente la perdita di calore.

È richiesto il calcolo preliminare del volume dell'isolamento della tubazione. Ciò consentirà non solo di ottimizzare i costi, ma anche di garantire l'esecuzione competente del lavoro, mantenendo le tubazioni in condizioni adeguate. Il materiale correttamente selezionato può prevenire la corrosione, migliorare l'isolamento termico.

Schema di isolamento dei tubi.

Oggi, diversi tipi di rivestimenti possono essere utilizzati per proteggere i binari. Ma è necessario considerare esattamente come e dove avverranno le comunicazioni.

Per i tubi dell'acqua è possibile utilizzare contemporaneamente due tipi di protezione: rivestimento interno ed esterno. Per i percorsi di riscaldamento si consiglia l'utilizzo di lana minerale o lana di vetro e per quelli industriali l'acquisto di schiuma poliuretanica. I calcoli vengono eseguiti con metodi diversi, tutto dipende dal tipo di rivestimento scelto.

Caratteristiche della posa della rete e metodologia di calcolo normativo

L'esecuzione di calcoli per determinare lo spessore dello strato termoisolante delle superfici cilindriche è un processo piuttosto laborioso e complesso.

Se non sei pronto ad affidarlo a specialisti, dovresti fare scorta di attenzione e pazienza per ottenere il risultato giusto. Il modo più comune per calcolare l'isolamento termico dei tubi è calcolare secondo gli indicatori normalizzati di dispersione termica

Il fatto è che SNiP ha stabilito i valori di dispersione termica per tubazioni di diverso diametro e con vari metodi di posa:

Schema di isolamento dei tubi.

• strada aperta sulla strada;
• aprire in una stanza o tunnel;
• modo senza canali;
• in canali impraticabili.

L'essenza del calcolo è la selezione del materiale termoisolante e del suo spessore in modo tale che la quantità di perdita di calore non superi i valori prescritti in SNiP. La metodologia di calcolo è disciplinata anche da atti normativi, ovvero dal Codice delle Regole di riferimento. Quest'ultimo offre una metodologia leggermente più semplificata rispetto alla maggior parte dei riferimenti tecnici esistenti. Le semplificazioni si concludono in tali momenti:

La dispersione termica durante il riscaldamento delle pareti del tubo da parte del fluido in essa trasportato è trascurabile rispetto alle perdite che si perdono nello strato isolante esterno. Per questo motivo possono essere ignorati.
La stragrande maggioranza di tutte le tubazioni di processo e di rete è realizzata in acciaio, la sua resistenza al trasferimento di calore è estremamente bassa. Soprattutto se confrontato con lo stesso indicatore di isolamento

Pertanto, si raccomanda di non tenere conto della resistenza al trasferimento di calore della parete metallica del tubo.

Calcolo termico della rete termica

Per il calcolo termico, prenderemo i seguenti dati:

· temperatura dell'acqua nella condotta di alimentazione 85 °C;

· temperatura dell'acqua nella tubazione di ritorno 65 °C;

· temperatura media dell'aria per il periodo di riscaldamento della Repubblica Moldova +0,6 °C;

Calcolare le perdite di tubazioni non isolate. Una determinazione approssimativa delle perdite di calore per 1 m di una tubazione non isolata, a seconda della differenza di temperatura tra la parete della tubazione e l'aria ambiente, può essere effettuata utilizzando un nomogramma. Il valore della dispersione termica, determinato dal nomogramma, viene moltiplicato per i fattori di correzione:

dove: un - fattore di correzione tenendo conto della differenza di temperatura, un=0,91;

B è la correzione per la radiazione, per D=45 mm e D=76mm B=1.07, e per D=133 mm B=1,08;

l — lunghezza della condotta, m.

Dispersioni termiche di 1 m di condotta non isolata, determinate dal nomogramma:

per D=133 mm Q_nom=500 W/mq; per D=76mm Q_nom=350 W/mq; per D= 45 mm Q_nom=250 W/m2.

Considerando che le dispersioni di calore riguarderanno sia la condotta di mandata che quella di ritorno, le dispersioni di calore devono essere moltiplicate per 2:

kW.

Per la dispersione termica di supporti di sospensione, ecc. Il 10% viene aggiunto alle dispersioni termiche della condotta più non isolata.

kW.

I valori normativi delle dispersioni termiche medie annue per una rete di calore durante la posa fuori terra sono determinati dalle seguenti formule:

dove: , - dispersioni termiche medie annue normative, rispettivamente, delle tubazioni di mandata e di ritorno delle sezioni di posa fuori terra, W;

, - valori normativi delle perdite di calore specifiche delle reti di riscaldamento dell'acqua a due tubi, rispettivamente, delle tubazioni di alimentazione e ritorno per ciascun diametro del tubo per la posa fuori terra, W / m, determinato da;

l - la lunghezza del tratto di rete di riscaldamento, caratterizzato dallo stesso diametro delle tubazioni e tipo di guarnizione, m;

— coefficiente di dispersione termica locale, tenendo conto delle dispersioni termiche di raccordi, supporti e compensatori. Per la posa fuori terra si assume il valore del coefficiente di cui a 1.25.

Il calcolo delle perdite di calore delle condotte idriche isolate è riassunto nella tabella 3.4.

Tabella 3.4 - Calcolo delle dispersioni termiche delle condotte idriche coibentate

dn, mm	, W/m	, W/m	l, m	,W	, W
133	59	49	92	6,79	5,64
76	41	32	326	16,71	13,04
49	32	23	101	4,04	2,9

La dispersione termica media annua della rete di riscaldamento isolata sarà di 49,12 kW/anno.

Per valutare l'efficacia di una struttura isolante, viene spesso utilizzato un indicatore chiamato fattore di efficienza dell'isolamento:

dove Q_G ,Q_e - dispersioni termiche di tubazioni non isolate e coibentate, W.

Fattore di efficienza di isolamento:

Metodo per il calcolo di una struttura termoisolante monostrato

La formula di base per il calcolo dell'isolamento termico delle tubazioni mostra la relazione tra l'entità del flusso di calore dal tubo esistente, ricoperto da uno strato di isolamento, e il suo spessore. La formula si applica se il diametro del tubo è inferiore a 2 m:

La formula per il calcolo dell'isolamento termico dei tubi.

ln B = 2πλ [K(tt - tо) / qL - Rn]

In questa formula:

• λ è la conducibilità termica dell'isolante, W/(m ⁰C);
• K è il coefficiente adimensionale della dispersione termica aggiuntiva attraverso elementi di fissaggio o supporti, alcuni valori di K possono essere ricavati dalla Tabella 1;
• t è la temperatura in gradi del mezzo trasportato o del liquido di raffreddamento;
• to è la temperatura dell'aria esterna, ⁰C;
• qL è il valore del flusso di calore, W/m2;
• Rn - resistenza al trasferimento di calore sulla superficie esterna dell'isolamento, (m2 ⁰C) / W.

Tabella 1

condizioni di posa dei tubi	Il valore del coefficiente K
Tubazioni in acciaio apertamente lungo la strada, lungo canali, gallerie, apertamente all'interno su supporti scorrevoli con un diametro nominale fino a 150 mm.	1.2
Tubazioni in acciaio apertamente lungo la strada, lungo canali, gallerie, apertamente all'interno su supporti scorrevoli con un diametro nominale di 150 mm o più.	1.15
Condutture in acciaio apertamente lungo la strada, lungo canali, gallerie, apertamente in stanze su supporti sospesi.	1.05
Tubazioni non metalliche posate su supporti sospesi o scorrevoli.	1.7
Metodo di posa senza canali.	1.15

Il valore della conducibilità termica dell'isolamento λ è un riferimento, a seconda del materiale di isolamento termico selezionato. Si raccomanda di prendere la temperatura del mezzo trasportato t come media annuale e l'aria esterna t come media annuale.Se la tubazione isolata funziona all'interno, la temperatura ambiente è fissata dalle specifiche di progetto e in sua assenza si presume essere +20°C. L'indice di resistenza al trasferimento di calore sulla superficie della struttura termoisolante Rn per le condizioni di posa lungo la strada può essere desunto dalla Tabella 2.

Tavolo 2

Rn, (m2 ⁰C) / W	DN32	DN40	DN50	DN100	DN125	DN150	DN200	DN250	DN300	DN350	DN400	DN500	DN600	DN700
tt = 100 ⁰C	0.12	0.10	0.09	0.07	0.05	0.05	0.04	0.03	0.03	0.03	0.02	0.02	0.017	0.015
tt = 300 ⁰C	0.09	0.07	0.06	0.05	0.04	0.04	0.03	0.03	0.02	0.02	0.02	0.02	0.015	0.013
tt = 500 ⁰C	0.07	0.05	0.04	0.04	0.03	0.03	0.03	0.02	0.02	0.02	0.02	0.016	0.014	0.012

Nota: il valore di Rн a valori intermedi della temperatura del liquido di raffreddamento è calcolato per interpolazione. Se l'indice di temperatura è inferiore a 100 ⁰C, il valore Rn viene preso come per 100 ⁰C.

L'indicatore B deve essere calcolato separatamente:

Tabella delle dispersioni termiche per diversi spessori di tubi e isolamento termico.

B = (dout + 2δ) / dtr, qui:

• diz è il diametro esterno della struttura termoisolante, m;
• dtr è il diametro esterno del tubo protetto, m;
• δ è lo spessore della struttura termoisolante, m.

Il calcolo dello spessore dell'isolamento della tubazione inizia con la determinazione dell'indice ln B, sostituendo nella formula i valori dei diametri esterni del tubo e della struttura termoisolante, nonché lo spessore dello strato, dopodiché l'ln Il parametro B si trova dalla tabella dei logaritmi naturali, viene sostituito nella formula principale insieme all'indice di flusso di calore normalizzato qL ed esegue un calcolo. Cioè, lo spessore dell'isolamento termico della tubazione deve essere tale che le parti destra e sinistra dell'equazione diventino identiche. Questo valore di spessore dovrebbe essere preso per un ulteriore sviluppo.

Il metodo di calcolo considerato applicato a tubazioni con un diametro inferiore a 2 M. Per tubi di diametro maggiore, il calcolo dell'isolamento è alquanto più semplice e viene eseguito sia per una superficie piana che utilizzando una formula diversa:

δ \u003d [K (tt - tо) / qF - Rn]

In questa formula:

• δ è lo spessore della struttura termoisolante, m;
• qF è il valore del flusso di calore normalizzato, W/m2;
• gli altri parametri sono gli stessi della formula di calcolo per una superficie cilindrica.

Metodo per il calcolo di una struttura termoisolante multistrato

Tavola di isolamento per tubi in rame e acciaio.

Alcuni mezzi trasportati hanno una temperatura sufficientemente elevata, che viene trasferita sulla superficie esterna del tubo metallico quasi invariata. Quando scelgono un materiale per l'isolamento termico di un tale oggetto, devono affrontare un tale problema: non tutti i materiali sono in grado di resistere a temperature elevate, ad esempio 500-600 ⁰C. I prodotti in grado di entrare in contatto con una superficie così calda, a loro volta, non hanno proprietà di isolamento termico sufficientemente elevate e lo spessore della struttura risulterà inaccettabilmente grande. La soluzione è utilizzare due strati di materiali diversi, ognuno dei quali svolge una propria funzione: il primo strato protegge la superficie calda dal secondo, e quest'ultimo protegge la tubazione dagli effetti delle basse temperature esterne. La condizione principale per tale protezione termica è che la temperatura al limite degli strati t1,2 sia accettabile per il materiale del rivestimento isolante esterno.

Per calcolare lo spessore dell'isolante del primo strato si utilizza la formula già data sopra:

δ \u003d [K (tt - tо) / qF - Rn]

Il secondo strato è calcolato secondo la stessa formula, sostituendo la temperatura al limite di due strati termoisolanti t1,2 al posto della temperatura superficiale della tubazione tт. Per calcolare lo spessore del primo strato di isolamento per superfici cilindriche di tubi con un diametro inferiore a 2 m, viene utilizzata una formula dello stesso tipo di una struttura monostrato:

ln B1 = 2πλ [K(tt — t1,2) / qL — Rn]

Sostituendo il valore di riscaldamento del limite di due strati t1,2 e il valore normalizzato della densità del flusso di calore qL al posto della temperatura ambiente, si trova il valore di ln B1. Dopo aver determinato il valore numerico del parametro B1 tramite una tabella di logaritmi naturali, si calcola lo spessore del primo strato isolante utilizzando la formula:

Dati per il calcolo dell'isolamento termico.

δ1 = dout1 (B1 - 1) / 2

Il calcolo dello spessore del secondo strato viene eseguito utilizzando la stessa equazione, solo ora la temperatura del confine di due strati t1,2 agisce invece della temperatura del liquido di raffreddamento tt:

ln B2 = 2πλ [K(t1,2 - t0) / qL - Rn]

I calcoli vengono eseguiti in modo simile e lo spessore del secondo strato termoisolante viene calcolato utilizzando la stessa formula:

δ2 = dout2 (B2 - 1) / 2

È molto difficile eseguire manualmente calcoli così complessi e si perde molto tempo, perché durante l'intero percorso della tubazione, i suoi diametri possono cambiare più volte. Pertanto, al fine di risparmiare sui costi di manodopera e sui tempi per il calcolo dello spessore dell'isolamento delle tubazioni tecnologiche e di rete, si consiglia di utilizzare un personal computer e un software specializzato. Se non ce n'è, l'algoritmo di calcolo può essere inserito nel programma Microsoft Excel, ottenendo risultati rapidamente e con successo.