Escolhendo um aquecedor
A principal razão para o congelamento dos dutos é a taxa de circulação insuficiente do transportador de energia. Neste caso, em temperaturas do ar abaixo de zero, o processo de cristalização do líquido pode começar. Portanto, o isolamento térmico de tubos de alta qualidade é vital.
Felizmente, nossa geração tem uma sorte indescritível. No passado recente, o isolamento de tubulações era realizado usando apenas uma tecnologia, pois havia apenas um isolamento - lã de vidro. Os fabricantes modernos de materiais de isolamento térmico oferecem simplesmente a mais ampla seleção de isolamento de tubos, que diferem em composição, características e método de aplicação.
Não é totalmente correto compará-los entre si e, mais ainda, dizer que um deles é o melhor. Então, vamos apenas olhar para os tipos de materiais de isolamento de tubos.
Por escopo:
- para tubulações de abastecimento de água fria e quente, tubulações de vapor de sistemas de aquecimento central, vários equipamentos técnicos;
- para sistemas de esgoto e sistemas de drenagem;
- para tubos de sistemas de ventilação e equipamentos de congelamento.
Na aparência, o que, em princípio, explica imediatamente a tecnologia para o uso de aquecedores:
- rolar;
- frondoso;
- invólucro;
- derramamento;
- combinados (isso já se refere ao método de isolamento da tubulação).
Os principais requisitos para os materiais dos quais é feito o isolamento do tubo são baixa condutividade térmica e boa resistência ao fogo.
Os seguintes materiais se encaixam nestes critérios importantes:
Lã mineral. Na maioria das vezes vendido na forma de rolos. Adequado para isolamento de tubulações com refrigerante de alta temperatura. No entanto, se a lã mineral for usada para isolar tubos em grandes volumes, essa opção não será muito lucrativa em termos de economia. O isolamento térmico com lã mineral é produzido por enrolamento, seguido da sua fixação com fio sintético ou fio de aço inoxidável.
Na foto, uma tubulação isolada com lã mineral
Pode ser usado em baixas e altas temperaturas. Adequado para tubos de aço, metal-plástico e outros polímeros. Outra característica positiva é que o poliestireno expandido tem formato cilíndrico e seu diâmetro interno pode ser selecionado para se adequar ao tamanho de qualquer tubo.
Penoizol. De acordo com suas características, está intimamente relacionado ao material anterior. No entanto, o método de instalação do penoizol é completamente diferente - sua aplicação requer uma instalação de spray especial, pois é uma mistura líquida de componentes. Depois que o penoizol endurece, forma-se uma concha hermética ao redor do tubo, que quase não permite que o calor passe. A vantagem aqui também é a falta de fixação adicional.
Penoizol em ação
Espuma de folha. O mais recente desenvolvimento na área de materiais de isolamento, mas já conquistou seus fãs entre os cidadãos russos. Penofol consiste em uma folha de alumínio polida e uma camada de espuma de polietileno.
Esse design de duas camadas não apenas retém o calor, mas também atua como uma espécie de aquecedor! Como você sabe, a folha tem propriedades de reflexão de calor, o que permite acumular e refletir o calor na superfície isolada (no nosso caso, esta é uma tubulação).
Além disso, a folha de penofol é ecologicamente correta, levemente inflamável, resistente a temperaturas extremas e alta umidade.
Como você pode ver, há uma abundância de materiais! Há muito por onde escolher como isolar os tubos. Mas na hora de escolher, não esqueça de levar em consideração as características do ambiente, as características do isolamento e sua facilidade de instalação. Bem, não faria mal calcular o isolamento térmico dos tubos para fazer tudo de maneira correta e confiável.
Colocação de isolamento
O cálculo do isolamento depende de qual assentamento é usado. Pode ser externo ou interno.
O isolamento externo é recomendado para proteger os sistemas de aquecimento. É aplicado ao longo do diâmetro externo, oferece proteção contra perda de calor, aparecimento de vestígios de corrosão. Para determinar o volume do material, basta calcular a área da superfície do tubo.
O isolamento térmico mantém a temperatura na tubulação, independentemente do impacto das condições ambientais.
A colocação interna é usada para encanamento.
Protege perfeitamente contra a corrosão química, evita a perda de calor das vias de água quente. Geralmente este é um material de revestimento na forma de vernizes, argamassas especiais de cimento e areia. A escolha do material também pode ser feita dependendo de qual gaxeta será utilizada.
A colocação do canal está em demanda com mais frequência. Para isso, canais especiais são organizados preliminarmente e as faixas são colocadas neles. O método de colocação sem canal é menos utilizado, pois é necessário equipamento especial e experiência para realizar o trabalho.O método é usado quando não é possível realizar trabalhos de abertura de valas.
Instalação de isolamento
O cálculo da quantidade de isolamento depende em grande parte do método de sua aplicação. Depende do local de aplicação - para uma camada isolante interna ou externa.
Você pode fazer isso sozinho ou usar o programa - uma calculadora para calcular o isolamento térmico de tubulações. O revestimento na superfície externa é usado para tubulações de água quente em altas temperaturas para protegê-las da corrosão. O cálculo com este método é reduzido para determinar a área da superfície externa do sistema de abastecimento de água, para determinar a necessidade por metro linear de tubo.
Para tubos para rede de água, é usado isolamento interno. Seu principal objetivo é proteger o metal da corrosão. É usado na forma de vernizes especiais ou uma composição de cimento-areia com uma camada de vários mm de espessura.
A escolha do material depende do método de colocação - canal ou sem canal. No primeiro caso, as bandejas de concreto são colocadas no fundo da vala aberta para colocação. As calhas resultantes são fechadas com coberturas de concreto, após o que o canal é preenchido com solo previamente escavado.
A colocação sem canal é usada quando não é possível cavar um cano principal de aquecimento.
Isso requer equipamentos especiais de engenharia. Calcular o volume de isolamento térmico de tubulações em calculadoras online é uma ferramenta bastante precisa que permite calcular a quantidade de materiais sem mexer em fórmulas complexas. As taxas de consumo de material são fornecidas no SNiP relevante.
Publicado: 29 de dezembro de 2017
(4 avaliações, média: 5,00 de 5) Carregando…
- Data: 15-04-2015 Visualizações: 139Comentários: Classificação: 26
O cálculo adequado do isolamento térmico da tubulação pode aumentar significativamente a vida útil dos tubos e reduzir sua perda de calor.
No entanto, para não cometer erros nos cálculos, é importante levar em consideração até pequenas nuances.
O isolamento térmico das tubulações evita a formação de condensado, reduz a troca de calor das tubulações com o meio ambiente e garante a operacionalidade das comunicações.
Opções de isolamento de tubulação
Finalmente, considere três formas eficazes de isolamento térmico de tubulações.
Talvez um deles lhe agrade:
- Isolamento com cabo de aquecimento. Além dos métodos tradicionais de isolamento, existe esse método alternativo. O uso de um cabo é muito conveniente e produtivo, pois leva apenas seis meses para proteger a tubulação do congelamento. No caso de tubos de aquecimento com cabo, há uma economia significativa de esforço e dinheiro que teria que ser gasto em trabalhos de terra, material de isolamento e outros pontos. As instruções de operação permitem que o cabo seja localizado tanto fora dos tubos quanto dentro deles.
Isolamento térmico adicional com cabo de aquecimento
- Aquecimento do ar.O erro dos modernos sistemas de isolamento térmico é o seguinte: muitas vezes, o fato de o congelamento do solo ocorrer de acordo com o princípio “de cima para baixo” não é levado em consideração. O fluxo de calor vindo das profundezas da terra tende para o processo de congelamento. Mas como o isolamento é realizado em todos os lados do oleoduto, acontece que também o isolarei do calor crescente. Portanto, é mais racional montar um aquecedor na forma de um guarda-chuva sobre os tubos. Neste caso, a camada de ar será uma espécie de acumulador de calor.
- "Cabo em um cachimbo". Aqui, outro tubo é colocado em tubos de polipropileno. Quais são as vantagens deste método? Em primeiro lugar, as vantagens incluem o fato de que o pipeline pode ser aquecido em qualquer caso. Além disso, o aquecimento é possível com um dispositivo de sucção de ar quente. E em situações de emergência, você pode esticar rapidamente a mangueira de emergência, evitando assim todos os pontos negativos.
Isolamento de tubo em tubo
Cálculo do volume de isolamento da tubulação e colocação do material
- Tipos de materiais isolantes Colocação de isolamento Cálculo de materiais isolantes para tubulações Eliminação de defeitos de isolamento
O isolamento das tubulações é necessário para reduzir significativamente a perda de calor.
É necessário um cálculo preliminar do volume de isolamento da tubulação. Isso permitirá não só otimizar os custos, mas também garantir o desempenho competente dos trabalhos, mantendo as tubulações em boas condições. O material adequadamente selecionado pode evitar a corrosão, melhorar o isolamento térmico.
Esquema de isolamento de tubos.
Hoje, diferentes tipos de revestimentos podem ser usados para proteger os trilhos. Mas é necessário levar em conta exatamente como e onde as comunicações ocorrerão.
Para tubos de água, dois tipos de proteção podem ser usados ao mesmo tempo - revestimento interno e externo. Para rotas de aquecimento, recomenda-se o uso de lã mineral ou lã de vidro e, para as industriais, adquirir espuma de poliuretano. Os cálculos são realizados por diferentes métodos, tudo depende do tipo de revestimento escolhido.
Características da instalação de rede e metodologia de cálculo normativo
A realização de cálculos para determinar a espessura da camada isolante de calor de superfícies cilíndricas é um processo bastante trabalhoso e complexo.
Se você não está pronto para confiar a especialistas, você deve estocar atenção e paciência para obter o resultado certo. A maneira mais comum de calcular o isolamento térmico dos tubos é calcular de acordo com os indicadores normalizados de perda de calor
O fato é que o SNiP estabeleceu os valores de perda de calor por tubulações de diferentes diâmetros e com vários métodos de assentamento:
Esquema de isolamento de tubos.
- caminho aberto na rua;
- aberto em uma sala ou túnel;
- maneira sem canal;
- em canais intransitáveis.
A essência do cálculo é a seleção do material isolante de calor e sua espessura de forma que a quantidade de perda de calor não exceda os valores prescritos no SNiP. A metodologia de cálculo é também regulamentada por documentos regulamentares, nomeadamente, pelo respectivo Código de Regras. Este último oferece uma metodologia um pouco mais simplificada do que a maioria das referências técnicas existentes. Simplificações são concluídas em tais momentos:
A perda de calor durante o aquecimento das paredes da tubulação pelo meio transportado nela é desprezível em comparação com as perdas que são perdidas na camada de isolamento externa. Por esta razão, eles podem ser ignorados.
A grande maioria de todos os dutos de processo e rede são feitos de aço, sua resistência à transferência de calor é extremamente baixa. Especialmente quando comparado com o mesmo indicador de isolamento
Portanto, recomenda-se que a resistência à transferência de calor da parede metálica do tubo não seja levada em consideração.
Cálculo térmico da rede de calor
Para o cálculo térmico, tomaremos os seguintes dados:
· temperatura da água na tubulação de abastecimento 85 °C;
· temperatura da água na tubulação de retorno 65 оС;
· temperatura média do ar para o período de aquecimento da República da Moldávia +0,6 °C;
Calcule as perdas de tubulações não isoladas. Uma determinação aproximada das perdas de calor por 1 m de uma tubulação não isolada, dependendo da diferença de temperatura entre a parede da tubulação e o ar ambiente, pode ser feita usando um nomograma. O valor da perda de calor, determinado pelo nomograma, é multiplicado pelos fatores de correção:
Onde: uma - fator de correção levando em consideração a diferença de temperatura, uma=0,91;
b é a correção para radiação, para d=45 mm e d=76mm b=1,07, e para d=133 milímetros b=1,08;
eu — comprimento da tubulação, m.
Perdas de calor 1 m de tubulação não isolada, determinada pelo nomograma:
por d=133 milímetros Qnome=500W/m; por d=76mm Qnome=350 W/m; por d=45mm Qnome=250 W/m.
Considerando que as perdas de calor ocorrerão tanto nas tubulações de alimentação quanto nas de retorno, as perdas de calor devem ser multiplicadas por 2:
kW.
Para perda de calor de suportes de suspensão, etc. 10% é adicionado às perdas de calor da tubulação mais não isolada.
kW.
Os valores normativos das perdas de calor médias anuais para uma rede de calor durante a colocação acima do solo são determinados pelas seguintes fórmulas:
em que: , - perdas de calor médias anuais normativas, respetivamente, das condutas de alimentação e de retorno dos troços de assentamento acima do solo, W;
, - valores normativos de perdas de calor específicas de redes de aquecimento de água de dois tubos, respectivamente, das tubulações de alimentação e retorno para cada diâmetro de tubo para colocação acima do solo, W / m, determinado por;
eu - o comprimento da seção da rede de aquecimento, caracterizada pelo mesmo diâmetro das tubulações e tipo de junta, m;
— coeficiente de perdas de calor locais, tendo em conta as perdas de calor de acessórios, suportes e compensadores. O valor do coeficiente de acordo com é tomado para a colocação acima do solo 1,25.
O cálculo das perdas de calor de tubulações de água isoladas está resumido na Tabela 3.4.
Tabela 3.4 - Cálculo das perdas de calor de tubulações de água isoladas
|
dn, mm |
, P/m |
, P/m |
l, m |
,C |
, C |
|
133 |
59 |
49 |
92 |
6,79 |
5,64 |
|
76 |
41 |
32 |
326 |
16,71 |
13,04 |
|
49 |
32 |
23 |
101 |
4,04 |
2,9 |
A perda de calor média anual da rede de aquecimento isolada será de 49,12 kW/an.
Para avaliar a eficácia de uma estrutura isolante, um indicador chamado fator de eficiência de isolamento é frequentemente usado:
Onde QG ,Qe - perdas de calor de tubos não isolados e isolados, W.
Fator de eficiência de isolamento:
Método para calcular uma estrutura de isolamento térmico de camada única
A fórmula básica para calcular o isolamento térmico de tubulações mostra a relação entre a magnitude do fluxo de calor do tubo existente, coberto com uma camada de isolamento, e sua espessura. A fórmula é aplicada se o diâmetro do tubo for inferior a 2 m:
A fórmula para calcular o isolamento térmico de tubos.
ln B = 2πλ [K(tt - tо) / qL - Rn]
Nesta fórmula:
- λ é a condutividade térmica do isolamento, W/(m ⁰C);
- K é o coeficiente adimensional de perda de calor adicional através de fixadores ou suportes, alguns valores de K podem ser retirados da Tabela 1;
- t é a temperatura em graus do meio ou refrigerante transportado;
- to é a temperatura do ar externo, ⁰C;
- qL é o valor do fluxo de calor, W/m2;
- Rn - resistência à transferência de calor na superfície externa do isolamento, (m2 ⁰C) / W.
tabela 1
| condições de colocação de tubos | O valor do coeficiente K |
| Tubulações de aço abertamente ao longo da rua, ao longo de canais, túneis, abertamente em ambientes internos em suportes deslizantes com diâmetro nominal de até 150 mm. | 1.2 |
| Tubulações de aço abertamente ao longo da rua, ao longo de canais, túneis, abertamente em ambientes internos em suportes deslizantes com diâmetro nominal de 150 mm ou mais. | 1.15 |
| Tubulações de aço abertamente ao longo da rua, ao longo de canais, túneis, abertamente em salas em suportes suspensos. | 1.05 |
| Tubulações não metálicas colocadas em suportes suspensos ou deslizantes. | 1.7 |
| Método de colocação sem canal. | 1.15 |
O valor da condutividade térmica do isolamento λ é uma referência, dependendo do material de isolamento térmico selecionado. Recomenda-se que a temperatura do meio transportado t seja tomada como a média durante o ano, e a do ar externo t como a média anual.Se a tubulação isolada for interna, a temperatura ambiente será definida pela especificação do projeto e, na sua ausência, será considerada +20°C. O índice de resistência à transferência de calor na superfície da estrutura isolante de calor Rn para condições de assentamento ao longo da rua pode ser obtido na Tabela 2.
mesa 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: o valor de Rн em valores intermediários da temperatura do refrigerante é calculado por interpolação. Se o índice de temperatura estiver abaixo de 100 ⁰C, o valor de Rn é tomado como para 100 ⁰C.
O indicador B deve ser calculado separadamente:
Tabela de perdas de calor para diferentes espessuras de tubos e isolamento térmico.
B = (dout + 2δ) / dtr, aqui:
- diz é o diâmetro externo da estrutura de isolamento térmico, m;
- dtr é o diâmetro externo do tubo protegido, m;
- δ é a espessura da estrutura de isolamento térmico, m.
O cálculo da espessura de isolamento da tubulação começa com a determinação do índice ln B, substituindo na fórmula os valores dos diâmetros externos da tubulação e da estrutura isolante de calor, bem como a espessura da camada, após o que o O parâmetro B é encontrado na tabela de logaritmos naturais, é substituído na fórmula principal junto com o índice de fluxo de calor normalizado qL e faz um cálculo. Ou seja, a espessura do isolamento térmico da tubulação deve ser tal que as partes direita e esquerda da equação se tornem idênticas. Este valor de espessura deve ser tomado para desenvolvimento posterior.
O método de cálculo considerado aplicado a tubulações com diâmetro inferior a 2 m. Para tubulações de diâmetro maior, o cálculo do isolamento é um pouco mais simples e é realizado tanto para uma superfície plana quanto usando uma fórmula diferente:
δ \u003d [K (tt - tо) / qF - Rn]
Nesta fórmula:
- δ é a espessura da estrutura de isolamento térmico, m;
- qF é o valor do fluxo de calor normalizado, W/m2;
- outros parâmetros são os mesmos da fórmula de cálculo para uma superfície cilíndrica.
Método para calcular uma estrutura de isolamento térmico multicamada
Mesa de isolamento para tubos de cobre e aço.
Alguns meios transportados têm uma temperatura suficientemente alta, que é transferida para a superfície externa do tubo de metal quase inalterada. Ao escolher um material para isolamento térmico de tal objeto, eles enfrentam esse problema: nem todo material é capaz de suportar altas temperaturas, por exemplo, 500-600⁰C. Os produtos capazes de entrar em contato com uma superfície tão quente, por sua vez, não possuem propriedades de isolamento térmico suficientemente altas, e a espessura da estrutura será inaceitavelmente grande. A solução é usar duas camadas de materiais diferentes, cada qual desempenhando sua própria função: a primeira camada protege a superfície quente da segunda e a última protege a tubulação dos efeitos das baixas temperaturas externas. A principal condição para tal proteção térmica é que a temperatura no limite das camadas t1,2 seja aceitável para o material do revestimento isolante externo.
Para calcular a espessura do isolamento da primeira camada, é usada a fórmula já dada acima:
δ \u003d [K (tt - tо) / qF - Rn]
A segunda camada é calculada de acordo com a mesma fórmula, substituindo a temperatura na fronteira de duas camadas de isolamento térmico t1,2 em vez da temperatura da superfície da tubulação tò. Para calcular a espessura da primeira camada de isolamento para superfícies cilíndricas de tubos com diâmetro inferior a 2 m, é usada uma fórmula do mesmo tipo que para uma estrutura de camada única:
ln B1 = 2πλ [K(tt — t1,2) / qL — Rl]
Substituindo o valor de aquecimento da fronteira de duas camadas t1,2 e o valor normalizado da densidade de fluxo de calor qL em vez da temperatura ambiente, encontra-se o valor de ln B1. Depois de determinar o valor numérico do parâmetro B1 através de uma tabela de logaritmos naturais, a espessura do isolamento da primeira camada é calculada usando a fórmula:
Dados para cálculo de isolamento térmico.
δ1 = dout1 (B1 - 1) / 2
O cálculo da espessura da segunda camada é realizado usando a mesma equação, só que agora a temperatura do limite das duas camadas t1,2 atua em vez da temperatura do refrigerante tt:
ln B2 = 2πλ [K(t1,2 - t0) / qL - Rn]
Os cálculos são feitos de maneira semelhante e a espessura da segunda camada de isolamento térmico é calculada usando a mesma fórmula:
δ2 = dout2 (B2 - 1) / 2
É muito difícil realizar cálculos tão complexos manualmente e muito tempo é perdido, pois ao longo de todo o trajeto do duto, seus diâmetros podem mudar várias vezes. Portanto, para economizar custos de mão de obra e tempo para calcular a espessura de isolamento de tubulações tecnológicas e de rede, recomenda-se o uso de um computador pessoal e software especializado. Se não houver nenhum, o algoritmo de cálculo pode ser inserido no programa Microsoft Excel, obtendo resultados com rapidez e sucesso.
